54
METALLURGICALPOWER
冶金动力
2010年第5期总第141期
汽轮机组排气温度高原因探析及处理
王
磊
（宝钢集团新疆八一钢铁有限公司能源中心，新疆乌鲁木齐830022）
【摘要】分析了造成汽轮机排气温度高现象的可能性因素，确定了相应的处理措施，并加以实施解决了这一问题。
【关键词】汽轮机；真空度低；排气温度；探析及处理【中图分类号】TK26
【文献标识码】B
【文章编号】1006-6764（2010）05-0054-03
CauseAnalysisofHighExhaustTemperatureofSteamTurbineSet
andDisposalMeasure
WANGLei
(EnergySourcesCenter,XinjiangBayiIron&SteelCo.,Ltd.,BaosteelGroupCorporation,Wulumuqi,Xinjiang830022,China)
【Abstract】Highexhausttemperaturephenomenonofsteamturbinewasanalyzed.Thecausetoresultinthisphenomenonwasstudiedandthedisposalmeasuresweresetforward.【Keywords】steamturbine;lowvacuumdegree;exhausttemperature;analysisanddisposal
1设备现状
目前新疆八钢公司2×40000m3/h制氧机组采
汽轮机排气温度高的问题已经影响了整个空分工况的稳定。
用的是汽轮机拖动空压机的形式，这在钢铁企业尚属首次，蒸汽驱动方式充分利用了八钢的蒸汽能源，进而减少了对电能的依赖和需求。
2×40000m3/h制氧机组分别于2008年11月和2009年8月相继投用，其空气压缩系统主要由杭汽NK50/71（T7522）型汽轮机和陕鼓RIK125-4型空压机组成。1#40000m3/h制氧机组投用一年后，汽轮机排气压力从－90kPa逐步升高到－82kPa，排气温度最高时达到61℃。汽轮机排气压力的升高必然导致排气温度的升高，如果排气温度持续过高，一方面会造成排气缸变形，转子中心偏移，动静部分摩擦，使轴向位移增大，影响机组的安全运行。另一方面会使得汽轮机进气焓降减小，汽轮机的作功效率降低，将对空压机带来影响，进而威胁到整个空分系统工况的稳定。
通过对1#40000m3/h汽轮机一年的运行情况分析，我们发现尽管汽轮机排气压力比较高，但是汽轮机的轴振动、轴位移、轴瓦温度等重要参数都在规定范围内，只是空分需用气量比较大时，汽轮机的调节气阀开度已经达到80％以上了，还是不能满足空分用气量的要求，汽轮机出现了效率下降的征兆，因此
2原因探析
汽轮机排气压力高是汽轮机常见的故障，一般
在运行过程中，排气压力的升高都直接与真空系统的严密性和汽轮机的负荷有关。2.1凝汽系统的检查
2.1.1凝汽器循环冷却水
当循环水中断时，凝汽器的真空度会急剧下降，排气温度会急剧上升，循环水端差会增高，通过现场实际测量发现循环水端差在2℃，循环水端差在正常范围。
2.1.2射水抽汽器
当抽汽器喷嘴被堵时，凝汽器的真空度会急剧下降，汽轮机排气温度会升高。为了验证射水抽汽器的性能，厂家建议我们做射水抽汽器效果试验，试验时，先关闭凝汽器抽汽主阀，再启动射水抽汽器，观测射水抽汽器入口真空表读数能否瞬间达到最大值。在实际试验中，射水抽汽器入口真空度能瞬间达到最大真空值－0.1MPa，结果证明射水抽汽器喷嘴并未堵塞。
2.1.3凝汽器铜管
当凝汽器铜管破裂，将会使凝汽器的换热面积
2010年第5期总第141期
METALLURGICALPOWER
冶金动力
55
减少，造成排气温度升高。为了验证凝汽器铜管是否破裂，我们对热井内的凝结水进行取样，送到热电分厂对凝结水进行化验，结果凝结水的硬度为0，凝结水硬度达标，凝汽器铜管完好。2.2真空系统的检查
2.2.1轴封气
汽轮机的前气封主要是防止高温蒸汽漏入轴承箱造成轴承温度升高及润滑油中带水，后气封主要防止空气漏入排气缸而使真空恶化，如果汽轮机后气封出现问题，将直接导致凝汽器真空的破坏，汽轮机排气温度的升高。因此我们对汽轮机轴封气进行检查。前后汽封供汽靠的是均压箱，通过它可以调整前后汽封的温度和压力，使前轴封没有蒸汽外泄,后轴封无空气进入，而均压箱的压力一般是自动调节的以保证轴封用汽的稳定,杭汽的汽轮机采用了闭式气封系统，主要由气封压力自动调节阀、以及管道、阀门等组成，而气封压力调节阀的压力取压点，应该取自均压箱，但是我们在检查均压箱上的管路时发现，气封压力调节阀的压力取压点取自调阀后，容易造成调阀调节失真的情况。因此对气封压力调节气阀的压力取压点做了改动，使其引自均压箱。
改造后，我们重新启动了汽轮机，发现凝汽器真空度只是轻微的改善，但是仍未超过-84kPa，这一点证明了，我们并未找到凝汽器真空低的根本原因。
2.2.2真空系统管道的密封性检查
首先将凝汽器和真空管道进行灌水试验，凝汽器的灌水高度停留在汽轮机排气接管下部，灌水后发现：疏水膨胀箱上有一漏点，并且漏水量比较大，于是拆除了疏水膨胀箱进行解体检查，检查后发现，疏水膨胀箱内壁三处出现了深凹痕，仔细检查疏水膨胀箱外壁发现3mm的孔。
于是对疏水膨胀箱的六个本体疏水管道，进行仔细的排查，排查结果发现：
⑴进均压箱新蒸汽管道的调节阀前疏水接入了疏水膨胀箱，并且在汽轮机正常运行时，这道疏水处于导通状态⑵汽轮机的轮室疏水并未接入疏水膨胀箱，而是被引入了均压箱。
针对上述检查现象进行了分析：汽轮机本体疏水系统主要作用是排除汽轮机内积水和防止汽轮机进水。汽轮机本体疏水不得与主蒸汽或再热蒸汽管道的疏水接入同一疏水联箱，通常汽轮机的本体疏水应接入疏水膨胀箱，疏水膨胀箱的积水排至热
井，气侧与凝汽器的喉部相连，疏水膨胀箱上的疏水管要按压力等级由高到低顺序成45°斜切连接，
压力高的疏水远离疏水膨胀箱。由于我们把新蒸汽管道的调节阀前疏水接入了疏水膨胀箱，疏水膨胀箱在高温（460℃）高压（4.6MPa）下的蒸汽冲击下，发生了变形穿孔，从而导致了凝汽器真空的破坏。于是对图1中①②所示的管道进行了改造，改造后的示意图见图2，其中E1（轮室疏水）、E2(平衡管疏水)、E3（汽封漏气管疏水）、E4（封汽管疏水）、E5（汽缸疏水）、E6（排气安全阀水封出水）。
图1改造前疏水系统
图2改造后疏水系统
3效果验证
3.1在对汽轮机本体疏水接入疏水膨胀箱的管道改接完毕，汽轮机投入运行后，凝汽器真空度达到了－91.5kPa，效果很理想。3.2凝汽器真空度提高后，汽轮机排气温度下降到45℃左右，提高了汽轮机的工作效率，使其拖动的空压机压缩气能量完全（下转第60页）
60
第9级（4#侧：5.8~6.2
5#侧：6.9~7.3）
METALLURGICALPOWER
冶金动力
2010年第5期
总第141期
第16级（4#侧：4.9~5.05#侧：7.1）
5
5.1
实施效果
修复完毕试车情况
2008年6月13日中午在全部检修项目完工
（依据国际电工委员会提出的旋转设备振动标准，在
机组转速为3000r/min时，轴承振动小于25μm，转轴振动小于50μm为优良）。5.2修复效果验证
2#机自2008年6月12日修复后，运行至今，机组状况良好，通过在线监测设备采集到的数据分析，各项指标均属优良范畴。2009年5月对风机揭缸检查发现平衡盘轴封片完好，无摩擦痕迹，而风机静叶承缸也无新摩擦痕迹。证明上述修复措施是行之有效的。
[参
考文献]
[1]沈庆根.郑水英.设备故障诊断[M].北京:化学工业出版社.2006.3.[2]高澎芃等.汽轮机设备检修技术问答[M].北京:中国电力出版社2004.3.
后，正常负荷时测得各部振动数据如表1所示。
表1
轴瓦2#3
#
试车情况表
轴振/μm
轴向1361217
X231102022
Y25282825
瓦振/μm
水平1992019
垂直5111215
4#5#
从表1可以看出，除3#轴瓦附近X方向轴振偏大外（后经检查发现该测量传感器有故障，更换传感器后测量数据正常），其余瓦振和轴振符合优良标准
收修改稿日期：2010-05-12
作者简介：汤小践（1977-），男，华中科技大学机械电子工程硕士，动
力机械工程师，现从事能源动力设备检修管理工作。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（上接第53页）
[参考文
社，2003：1
[2]翁史烈，陈汉平.湿空气透平循环的基础研究[M].上海：上海交2008：176-179通大学出版社，
[3]童均耕.工程热力学（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2004：256-258
[4]李鹏.进气冷却与湿化压气机技术在燃气轮机上的应用[J]，天津
性能优化和流体控制的研究工作。冶金2009（5）：37-39
献]
[5]RakeshK.Bhargava，“InfluenceofCompressorPerformanceMapsShapeonWetCompression.”[C]，ASMETurboExpo2008:PowerforLand，Sea，andAir，pp.179-192June9-13，2008，Berlin，Germany.
(14pages)，GT2008-50761，
[1]沈炳正，黄希程.燃气轮机装置,[M].西安：西安交通大学出版
收稿日期：2010-06-25
顾圣吟（1985-），男，硕士研究生，现从事燃气轮机建模及作者简介：
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（上接第55页）满足空分的用气需求，从而也有利于空分工况的稳定。
的布置合理与否进行分析，尤其针对与凝汽器相连的管道，更应该从系统的角度出发来处理问题。
收稿日期：2010-04-07
作者简介：王磊（1983-），男，2006年毕业于新疆农业大学机械设计
及其自动化专业，大学本科，助理工程师，现主要从事设备现场技术管理工作。
4结束语
汽轮机排气温度高是汽轮机运行中常见的故
障，在多数情况下，是真空系统密封不严造成的，在检查真空系统的密封性的同时，也应该对真空管道
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2010年第5期总第141期
汽轮机组排气温度高原因探析及处理
王
磊
（宝钢集团新疆八一钢铁有限公司能源中心，新疆乌鲁木齐830022）
【摘要】分析了造成汽轮机排气温度高现象的可能性因素，确定了相应的处理措施，并加以实施解决了这一问题。
【关键词】汽轮机；真空度低；排气温度；探析及处理【中图分类号】TK26
【文献标识码】B
【文章编号】1006-6764（2010）05-0054-03
CauseAnalysisofHighExhaustTemperatureofSteamTurbineSet
andDisposalMeasure
WANGLei
(EnergySourcesCenter,XinjiangBayiIron&SteelCo.,Ltd.,BaosteelGroupCorporation,Wulumuqi,Xinjiang830022,China)
【Abstract】Highexhausttemperaturephenomenonofsteamturbinewasanalyzed.Thecausetoresultinthisphenomenonwasstudiedandthedisposalmeasuresweresetforward.【Keywords】steamturbine;lowvacuumdegree;exhausttemperature;analysisanddisposal
1设备现状
目前新疆八钢公司2×40000m3/h制氧机组采
汽轮机排气温度高的问题已经影响了整个空分工况的稳定。
用的是汽轮机拖动空压机的形式，这在钢铁企业尚属首次，蒸汽驱动方式充分利用了八钢的蒸汽能源，进而减少了对电能的依赖和需求。
2×40000m3/h制氧机组分别于2008年11月和2009年8月相继投用，其空气压缩系统主要由杭汽NK50/71（T7522）型汽轮机和陕鼓RIK125-4型空压机组成。1#40000m3/h制氧机组投用一年后，汽轮机排气压力从－90kPa逐步升高到－82kPa，排气温度最高时达到61℃。汽轮机排气压力的升高必然导致排气温度的升高，如果排气温度持续过高，一方面会造成排气缸变形，转子中心偏移，动静部分摩擦，使轴向位移增大，影响机组的安全运行。另一方面会使得汽轮机进气焓降减小，汽轮机的作功效率降低，将对空压机带来影响，进而威胁到整个空分系统工况的稳定。
通过对1#40000m3/h汽轮机一年的运行情况分析，我们发现尽管汽轮机排气压力比较高，但是汽轮机的轴振动、轴位移、轴瓦温度等重要参数都在规定范围内，只是空分需用气量比较大时，汽轮机的调节气阀开度已经达到80％以上了，还是不能满足空分用气量的要求，汽轮机出现了效率下降的征兆，因此
2原因探析
汽轮机排气压力高是汽轮机常见的故障，一般
在运行过程中，排气压力的升高都直接与真空系统的严密性和汽轮机的负荷有关。2.1凝汽系统的检查
2.1.1凝汽器循环冷却水
当循环水中断时，凝汽器的真空度会急剧下降，排气温度会急剧上升，循环水端差会增高，通过现场实际测量发现循环水端差在2℃，循环水端差在正常范围。
2.1.2射水抽汽器
当抽汽器喷嘴被堵时，凝汽器的真空度会急剧下降，汽轮机排气温度会升高。为了验证射水抽汽器的性能，厂家建议我们做射水抽汽器效果试验，试验时，先关闭凝汽器抽汽主阀，再启动射水抽汽器，观测射水抽汽器入口真空表读数能否瞬间达到最大值。在实际试验中，射水抽汽器入口真空度能瞬间达到最大真空值－0.1MPa，结果证明射水抽汽器喷嘴并未堵塞。
2.1.3凝汽器铜管
当凝汽器铜管破裂，将会使凝汽器的换热面积
2010年第5期总第141期
METALLURGICALPOWER
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55
减少，造成排气温度升高。为了验证凝汽器铜管是否破裂，我们对热井内的凝结水进行取样，送到热电分厂对凝结水进行化验，结果凝结水的硬度为0，凝结水硬度达标，凝汽器铜管完好。2.2真空系统的检查
2.2.1轴封气
汽轮机的前气封主要是防止高温蒸汽漏入轴承箱造成轴承温度升高及润滑油中带水，后气封主要防止空气漏入排气缸而使真空恶化，如果汽轮机后气封出现问题，将直接导致凝汽器真空的破坏，汽轮机排气温度的升高。因此我们对汽轮机轴封气进行检查。前后汽封供汽靠的是均压箱，通过它可以调整前后汽封的温度和压力，使前轴封没有蒸汽外泄,后轴封无空气进入，而均压箱的压力一般是自动调节的以保证轴封用汽的稳定,杭汽的汽轮机采用了闭式气封系统，主要由气封压力自动调节阀、以及管道、阀门等组成，而气封压力调节阀的压力取压点，应该取自均压箱，但是我们在检查均压箱上的管路时发现，气封压力调节阀的压力取压点取自调阀后，容易造成调阀调节失真的情况。因此对气封压力调节气阀的压力取压点做了改动，使其引自均压箱。
改造后，我们重新启动了汽轮机，发现凝汽器真空度只是轻微的改善，但是仍未超过-84kPa，这一点证明了，我们并未找到凝汽器真空低的根本原因。
2.2.2真空系统管道的密封性检查
首先将凝汽器和真空管道进行灌水试验，凝汽器的灌水高度停留在汽轮机排气接管下部，灌水后发现：疏水膨胀箱上有一漏点，并且漏水量比较大，于是拆除了疏水膨胀箱进行解体检查，检查后发现，疏水膨胀箱内壁三处出现了深凹痕，仔细检查疏水膨胀箱外壁发现3mm的孔。
于是对疏水膨胀箱的六个本体疏水管道，进行仔细的排查，排查结果发现：
⑴进均压箱新蒸汽管道的调节阀前疏水接入了疏水膨胀箱，并且在汽轮机正常运行时，这道疏水处于导通状态⑵汽轮机的轮室疏水并未接入疏水膨胀箱，而是被引入了均压箱。
针对上述检查现象进行了分析：汽轮机本体疏水系统主要作用是排除汽轮机内积水和防止汽轮机进水。汽轮机本体疏水不得与主蒸汽或再热蒸汽管道的疏水接入同一疏水联箱，通常汽轮机的本体疏水应接入疏水膨胀箱，疏水膨胀箱的积水排至热
井，气侧与凝汽器的喉部相连，疏水膨胀箱上的疏水管要按压力等级由高到低顺序成45°斜切连接，
压力高的疏水远离疏水膨胀箱。由于我们把新蒸汽管道的调节阀前疏水接入了疏水膨胀箱，疏水膨胀箱在高温（460℃）高压（4.6MPa）下的蒸汽冲击下，发生了变形穿孔，从而导致了凝汽器真空的破坏。于是对图1中①②所示的管道进行了改造，改造后的示意图见图2，其中E1（轮室疏水）、E2(平衡管疏水)、E3（汽封漏气管疏水）、E4（封汽管疏水）、E5（汽缸疏水）、E6（排气安全阀水封出水）。
图1改造前疏水系统
图2改造后疏水系统
3效果验证
3.1在对汽轮机本体疏水接入疏水膨胀箱的管道改接完毕，汽轮机投入运行后，凝汽器真空度达到了－91.5kPa，效果很理想。3.2凝汽器真空度提高后，汽轮机排气温度下降到45℃左右，提高了汽轮机的工作效率，使其拖动的空压机压缩气能量完全（下转第60页）
60
第9级（4#侧：5.8~6.2
5#侧：6.9~7.3）
METALLURGICALPOWER
冶金动力
2010年第5期
总第141期
第16级（4#侧：4.9~5.05#侧：7.1）
5
5.1
实施效果
修复完毕试车情况
2008年6月13日中午在全部检修项目完工
（依据国际电工委员会提出的旋转设备振动标准，在
机组转速为3000r/min时，轴承振动小于25μm，转轴振动小于50μm为优良）。5.2修复效果验证
2#机自2008年6月12日修复后，运行至今，机组状况良好，通过在线监测设备采集到的数据分析，各项指标均属优良范畴。2009年5月对风机揭缸检查发现平衡盘轴封片完好，无摩擦痕迹，而风机静叶承缸也无新摩擦痕迹。证明上述修复措施是行之有效的。
[参
考文献]
[1]沈庆根.郑水英.设备故障诊断[M].北京:化学工业出版社.2006.3.[2]高澎芃等.汽轮机设备检修技术问答[M].北京:中国电力出版社2004.3.
后，正常负荷时测得各部振动数据如表1所示。
表1
轴瓦2#3
#
试车情况表
轴振/μm
轴向1361217
X231102022
Y25282825
瓦振/μm
水平1992019
垂直5111215
4#5#
从表1可以看出，除3#轴瓦附近X方向轴振偏大外（后经检查发现该测量传感器有故障，更换传感器后测量数据正常），其余瓦振和轴振符合优良标准
收修改稿日期：2010-05-12
作者简介：汤小践（1977-），男，华中科技大学机械电子工程硕士，动
力机械工程师，现从事能源动力设备检修管理工作。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（上接第53页）
[参考文
社，2003：1
[2]翁史烈，陈汉平.湿空气透平循环的基础研究[M].上海：上海交2008：176-179通大学出版社，
[3]童均耕.工程热力学（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2004：256-258
[4]李鹏.进气冷却与湿化压气机技术在燃气轮机上的应用[J]，天津
性能优化和流体控制的研究工作。冶金2009（5）：37-39
献]
[5]RakeshK.Bhargava，“InfluenceofCompressorPerformanceMapsShapeonWetCompression.”[C]，ASMETurboExpo2008:PowerforLand，Sea，andAir，pp.179-192June9-13，2008，Berlin，Germany.
(14pages)，GT2008-50761，
[1]沈炳正，黄希程.燃气轮机装置,[M].西安：西安交通大学出版
收稿日期：2010-06-25
顾圣吟（1985-），男，硕士研究生，现从事燃气轮机建模及作者简介：
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（上接第55页）满足空分的用气需求，从而也有利于空分工况的稳定。
的布置合理与否进行分析，尤其针对与凝汽器相连的管道，更应该从系统的角度出发来处理问题。
收稿日期：2010-04-07
作者简介：王磊（1983-），男，2006年毕业于新疆农业大学机械设计
及其自动化专业，大学本科，助理工程师，现主要从事设备现场技术管理工作。
4结束语
汽轮机排气温度高是汽轮机运行中常见的故
障，在多数情况下，是真空系统密封不严造成的，在检查真空系统的密封性的同时，也应该对真空管道