2024年4月6日发(作者：文紫云)
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第３５卷第１期
热力遥平
］ ＥＲＭ＾Ｌ ＴＬｌ 酬ＮＥ
Ｖｏｌ＿３５ Ｎｏ．１
Ｍａｒ．２００６
２００６年３月
法兰螺栓加热装置对汽轮机高压缸胀差的影响
王建梅‘，高淑萍 ，李 庆‘，蔡 锴‘，蒋爱平。
（１．武汉大学动力系，武汉４３００７２ｌ ２．华能上安电厂，河北石家庄０５０３１０｝
３．江西新余发电有限责任公司，江西新余３３６５０２）
摘 要： 主要探讨２００ＭＷ汽轮机组法兰螺栓加热装置对高压缸胀差的影响。通过对现场运行数据的分析
和对法兰螺栓加热装置的详细研究，得出引起高压缸胀差畀常的原因 法兰螺栓加熬装置的设计是为了控
制机组启停过程中的胀差，但若加热装王本身出现问题，也就必然套对机组的膨胀产生不利影响。
关键词：汽轮机ｌ高压缸｝加热装置；胀差
中圈分类号：ＴＫ２６３．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—５５４９Ｉ ２００６）Ｏ１～００５５—０３
Ｔｈｅ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｌａｎｇｅ ａｎｔｉ Ｂｏｌｔ Ｈｅａｔｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｏｎ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ
Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆ Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｙｌｉｎｄｅｒ
ＷＡＮＧ Ｊｉａｎ—ｍｅｉ ．ＧＡＯ Ｓｈｕ—ｐｉｎｇ。．ＬＩ Ｑｉｎｇ‘．ＣＡＩ Ｋａｉ‘．ＪＩＡＮＧ Ａｉ—ｐｉｎｇ。
（１ Ｄｅｐｔ．ｏｆ Ｐｏｗｅｒ－Ｗｕｔ￣ｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ－Ｗｕｉ￣ａｎ ４３００７２；Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｈａｎｇａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ，￥ｈｉｉｉａｚｌｘ￣ｔｎｇＨｅｂｅｉ ０５０３１０，Ｃｈｉｎａ；
３．Ｘｉｎｙｕ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ－Ｘｉｎｙｕ ｊｌａｎｇｘｉ ３３６５０２．Ｃｈｉａ）ｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｆｏｃｕｓｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｌａｎｇｅ ａｎｄ ｂｏｌｔ ｈｅａｔｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｏｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｘｐａｎ—
ｓｉｏｎ ｏｆ ＨＰ ｃａｓｉｎｇ ｉｎ ２００ＭＷ ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅ．Ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎ ｏｆ ａｂｎｏｒｍａｌ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ＯＵｔ ｂｙ ａｎ—
ａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｄａｔａ ｏｎ ｓｉｔｅ ａｎｄ ｓｔｕｄｙｉｎｇ ｔｈｅ ｆｌａｎｇｅ ａｎｄ ｂｏｌｔ ｈｅａｔｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．Ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｅ—
ｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔＯ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｓｔａｒｔ－ｕｐ ａｎｄ ｓｈｕｔ－ｄｏｗｎ ｏｆ ａ ｕｎｉｔ－ｔｈｅ ｅｑｕｉｐ—
ｍｅｎｔ ｗｉｌｌ ｂｒｉｎｇ ａ ａｄｖｅｒｓｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆ ａ ｕｎｉｔ ｉｆ ｉｔ ｈａｓ ｍａｌｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｔｓｅｌｆ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｓｔｅａｍ Ｔｕｒｂｉｎｅ；ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｙｌｉｎｄｅｒ；ｈｅａｔｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ
修后的正常运行值）。如果机组负荷变化率或主
０ 前言
新余发电有限公司有两台哈尔滨汽轮机厂生
产的２００ＭＷ机组，型号为Ｎ２１０—１３０／５３５／５３５
一
汽温调整不当，高压胀差甚至会达到５．７０ｒａｍ（极
限值是６．ＯＯｍｍ），这是很危险的，严重威胁了机
组的安全运行。
该问题发生后引起了公司的重视，经过各方
面的排查，发现在胀差较大时将法兰螺栓加热装
置投入运行，可以将高压差胀维持在５．ＯＯｍｍ以
下，于是在一次临时停机小修中，将高压外缸法兰
和螺栓、夹层加热装置的进汽支管上的疏水管道
（共８根）上的阀门全部换掉。再次启动时发现效
Ｉｌ，编号分别为＃３０１、＃３０２。两台机组分别于
１９９５、１９９６年投入运行，由于那时恰逢电力生产
出现供大于求的形势，两台机组的年利用小时数
仅为２０００￣３０００小时，且开停机频繁，机组实际
上已参与电网调峰。
从２００１年３月份开始，＃３０２机组在一次冷
果明显，启动过程中按运行操作规程退出高压缸
态启动过程中，高压胀差发生了异常变化，在高负
荷下（１９０ＭＷ及以上）其值都在５．５０ｒａｍ上下波
动（原正常值为３ｍｍ￣４ｍｍ），高压缸绝对膨胀仅
为２４．５ｍｍ，而原高压缸绝对膨胀为２６．Ｏｍｍ（大
收稿日期：２００５—０７—２１
的加热装置，机组带上满负荷运行，高压胀差维持
在４．ＯＯｍｍ，高压缸绝对膨胀值为２６．ＯＯｍｍ。
这种状况只维持到２００２年３月机组停机，
在２００２年６月５日的冷态启动中又重现出现了
作者简介：主建梅（１９７１一），女．在职博士研究生，武汉大学动力系讲师，从事汽轮机运行、寿命管理、故障诊断与监测等方面的研究、教
学工作。
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高压胀差异常的情况。
本文针对机组高压胀差异常的这种现象进行
分析和研究，通过对现场运行数据的分析和对法
兰螺栓加热装置的运行状况的研究，发现由于法
兰螺栓加热系统中支管疏水阀门的内漏使得高压
外缸法兰螺栓受到冷却，从而引起运行中高压缸
胀差异常。法兰螺栓加热装置在２００ＭＷ机组中
使用广泛，由该装置引起机组胀差异常的问题应
在运行操作中受到应有的重视。
１ 事故现象
＃３０２机组在２００２年６月５日的冷态启动
中再次出现高压胀差异常的情况时，运行人员记
录了部分现象；在按运行操作规程退出加热装置
后，高压外缸内、外法兰温度都有不同程度的下
降，外法兰温度的下降速度快于内法兰，外法兰的
温度也低于内法兰，外法兰温度最后下降到了
４０５℃（退加热装置前其温度为４３５℃）。
而在２００２年７月１日的冷态启动中，外法兰
温度在加热装置退出后由４５０℃很快地下降到
３９８℃，在最初阶段，每半小时外法兰温度下
降５℃。
运行人员还对
＃３０２机组不同工
况下的高压缸外缸
法兰螺栓各点温度
进行了记录（见表
图１ Ｎ２１０ＭＷ汽轮机高压
１）。表中各温度测
外缸温度测点示意图
点的分布见图１。
裹１
１．５压缸外缸法兰螺栓各测点温度（＃３０２）
负荷
ＭＷ
开度 ２６ ２７ ２８ ２９ ３０ ３１ ３２ ３３
１９５
１２８／１３０ ４１５ ３９３ ４１６ ４０９ ４１３ ３９３ ４１４ ４１９
１４０
１１５／１１８ ４１９ ３８９ ４１８ ４０５ ４１３ ３９０ ４１６ ４１３
１２８
１０９／１１０ ４１８ ３８８ ４１７ ４０３ ４１２ ３８９ ４１６ ４１１
而＃３０１汽轮机在一些工况下记录的高压外
缸法兰螺栓温度见表２。
裹２ 高压缸外缸法兰螺栓各测点温度（＃３０１）
负荷 调门 测点温度（℃）
ＭＷ 开度 ２６ ２７ ２８ ２９ ３Ｏ ３１ ３２ ３３
１７０ １３０／１３０ ４６６ ４６５ ４５９ ４６２ ４５６ ４５９ ４５９ ４６３
１５７ １２０／１２０ ４５９ ４６６ ４５７ ４６１ ４５４ ４５８ ４５６ ４６７
１３０ ９０／９０ ４５８ ４６３ ４５５ ４６１ ４５２ ４５７ ４５５ ４６１
表１和表２中主汽温度均保持在５３５／５３５＊（２
法兰螺栓加热装置对汽轮机高压缸胀差的影响
左右。通过两表对比可发现，相同测点的温度相
差很大。例如：同为１３０ＭＷ负荷，＃３０２机的各
点温度比＃３０１机相同点温度要低４Ｏ℃～６Ｏ℃。
＃３０１机在运行中高压差胀在３ｍｍ ４ｍｍ范围
内，由此可以认为，正是由于＃３０２机组的高压外
缸法兰螺栓过低的温度，限制了高压汽缸的热膨
胀，使机组高压缸绝对膨胀数值为２４．０ｍｍ，造成
了高压胀差的不正常
法兰螺栓加热装置的设计是为了控制机组启
停过程中的胀差，但若加热装置本身出现问题，也
就必然会对机组的膨胀产生不利影响。
胀差异常的原因分析
２．１蒸汽来源
＃３０２机组高压外缸汽缸、法兰螺栓加热系
统的蒸汽来源主要有以下几个地方：
（１）从主蒸汽或再热蒸汽来
它们可以通过两条路径：一是从进汽联箱进
入，沿正常的加热路线冷却法兰和螺栓后，经回汽
联箱的经常疏水管到高压疏水扩容器，形成一个
通路；二是沿正常的加热路线冷却法兰和螺栓后
直接从加热汽柜处漏出。
（２）来自高压汽缸夹层
从加热装置系统上可以看出，两个进汽联箱
的疏水管并接在一起，疏水门在运行操作规程上
是要求在加热装置退出后仍要保持开启状态的，
虽然夹层内的蒸汽温度较高，但沿程一路降温后
进入法兰加热装置的仍可能是冷汽。
２．２结构因素
该Ｎ２１０型汽轮机组，高压缸采用双层结构，
高压外缸厚度为７０ｍｍ，高压外缸法兰厚度为
４００ｍｍ，宽度为２３０ｍｍ；为了使汽轮机能顺利地
快速启动，高压汽缸设置有汽缸法兰、螺栓加热及
夹层加热装置。
高压外缸上、下法兰外壁各装置了一排汽柜，
它们是焊接在法兰上的，加热蒸汽从汽缸的高压
端进入，经过汽柜内曲折的汽路，去加热法兰外表
面，余汽从汽缸的低压端排出。加热法兰可以减
小法兰宽度上的内外温差，缩小汽缸的热变形，同
时也减轻法兰对汽缸热膨胀的限制，有利于控制
汽缸和转子的相对膨胀。
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第１期 热力逮平
但如果焊缝上
有裂纹或砂眼
（加热汽柜上可
能出现问题的
地方是膨胀补
偿曲面、汽柜与
的焊接处等），
汽
就会有汽进到
其进汽联箱，对
１一下加热汽柜Ｊｚ一上加热汽柜，
３一膨胀补偿曲面｝４一法兰壁温测孔
其进行冷却。
图２ Ｎ２１ＯＭＷ汽轮机高压外
汽轮机高压外
缸法兰加热汽柜示意图
缸法兰加热汽
柜结构见图２。
２．３运行情况
根据运行
记录和实际现场调查，运行人员在投入和退出加
热装置的整个操作中并无遗漏，基本上符合运行
操作规程，故这方面的原因可以排除。
运行中通过关闭法兰螺栓加热装置进汽联箱
和回汽联箱上的疏水阀，可以使高压外缸法兰、螺
栓温度有很大的提高（事故发生初期）。根据运行
人员的现场观察，可以看出，高压外缸在启动过程
中退出加热装置后就一直受到了外来工质的冷
却，使得其法兰螺栓温度低于正常运行时的值。
根据以上的分析可知，高压外缸法兰加热装
置是没有设置进汽手动截止阀的，如果加热汽柜
破损，真的有汽进到其进汽联箱时，就会对其进行
冷却。由于法兰螺栓加热系统中支管疏水阀门的
内漏使得高压外缸法兰或螺栓受到冷却。
在２００３年３月的一次启动中，发现了高压外
缸右侧法兰汽柜处有汽漏出，证实了加热汽柜上
确实存在裂缝。
３ 结论
本文通过对现场运行数据的分析和对法兰螺
栓加热装置的运行状况的研究，发现由于法兰螺
栓加热系统中支管疏水阀门的内漏使得高压外缸
法兰螺栓受到冷却，从而导致运行中机组高压胀
差异常。通过对法兰螺栓加热系统中蒸汽流动状
况的分析，得出在运行操作中应注意的一些问题，
可以为机组的运行提供指导。
由于电网容量的不断扩大，电网的峰谷差日
趋尖锐，机组参与调峰己不可避免，导致机组启停
次数增多，加热装置的使用同样会较多。为防止
重复发生此种设备损坏事故，检修和运行部门都
要从这次事故中总结经验，汲取教训。
电厂方面进行了以下的改进工作：
（１）对一些连接焊缝加强金相分析和金属探
伤工作｝
（２）对加热装置系统进行改造，汽缸夹层和法
兰螺栓进汽联箱的经常疏水应分开，各自单独一
路到疏水扩容器去，防止发生串汽；
（３）加热装置的使用操作必须严格按运行操
作规程进行。本来操作规程中要求用联箱进汽电
动门来调整加热蒸汽量，进汽电动门也设计了这
种操作功能，但自投产以来，运行人员一直都用各
进汽支管上的手动截止阀来调节，这样不但增加
了运行人员的操作强度，也不符合截止阀的使用
要求，易造成手动截止阀的磨损而引起内漏；
（４）加热装置在使用中应及时退出，避免加热
过度。因加热时的汽源是主蒸汽，在很高的主汽
温下仍保持加热装置运行，会使汽柜超过它自身
金属的允许最高温度，金属蠕变速度大大加快，寿
命缩短。
参考文献：
［１］哈尔滨汽轮机厂．２Ｏ万千瓦汽轮机的结构［Ｍ］．水利电力出
版社。１９９２．
［ｚ］朝阳发电厂。等．２Ｏ万千瓦汽轮机的运行［Ｍ］．水利电力出版
社，２０００．
Ｅ３］哈尔滨汽轮机厂．ｚＯ万千瓦汽轮机的结构和运行［Ｍ］．电力
工业出版社，１９８０．
2024年4月6日发(作者：文紫云)
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第３５卷第１期
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Ｖｏｌ＿３５ Ｎｏ．１
Ｍａｒ．２００６
２００６年３月
法兰螺栓加热装置对汽轮机高压缸胀差的影响
王建梅‘，高淑萍 ，李 庆‘，蔡 锴‘，蒋爱平。
（１．武汉大学动力系，武汉４３００７２ｌ ２．华能上安电厂，河北石家庄０５０３１０｝
３．江西新余发电有限责任公司，江西新余３３６５０２）
摘 要： 主要探讨２００ＭＷ汽轮机组法兰螺栓加热装置对高压缸胀差的影响。通过对现场运行数据的分析
和对法兰螺栓加热装置的详细研究，得出引起高压缸胀差畀常的原因 法兰螺栓加熬装置的设计是为了控
制机组启停过程中的胀差，但若加热装王本身出现问题，也就必然套对机组的膨胀产生不利影响。
关键词：汽轮机ｌ高压缸｝加热装置；胀差
中圈分类号：ＴＫ２６３．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—５５４９Ｉ ２００６）Ｏ１～００５５—０３
Ｔｈｅ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｌａｎｇｅ ａｎｔｉ Ｂｏｌｔ Ｈｅａｔｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｏｎ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ
Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆ Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｙｌｉｎｄｅｒ
ＷＡＮＧ Ｊｉａｎ—ｍｅｉ ．ＧＡＯ Ｓｈｕ—ｐｉｎｇ。．ＬＩ Ｑｉｎｇ‘．ＣＡＩ Ｋａｉ‘．ＪＩＡＮＧ Ａｉ—ｐｉｎｇ。
（１ Ｄｅｐｔ．ｏｆ Ｐｏｗｅｒ－Ｗｕｔ￣ｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ－Ｗｕｉ￣ａｎ ４３００７２；Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｈａｎｇａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ，￥ｈｉｉｉａｚｌｘ￣ｔｎｇＨｅｂｅｉ ０５０３１０，Ｃｈｉｎａ；
３．Ｘｉｎｙｕ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ－Ｘｉｎｙｕ ｊｌａｎｇｘｉ ３３６５０２．Ｃｈｉａ）ｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｆｏｃｕｓｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｌａｎｇｅ ａｎｄ ｂｏｌｔ ｈｅａｔｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｏｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｘｐａｎ—
ｓｉｏｎ ｏｆ ＨＰ ｃａｓｉｎｇ ｉｎ ２００ＭＷ ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅ．Ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎ ｏｆ ａｂｎｏｒｍａｌ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ＯＵｔ ｂｙ ａｎ—
ａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｄａｔａ ｏｎ ｓｉｔｅ ａｎｄ ｓｔｕｄｙｉｎｇ ｔｈｅ ｆｌａｎｇｅ ａｎｄ ｂｏｌｔ ｈｅａｔｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．Ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｅ—
ｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔＯ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｓｔａｒｔ－ｕｐ ａｎｄ ｓｈｕｔ－ｄｏｗｎ ｏｆ ａ ｕｎｉｔ－ｔｈｅ ｅｑｕｉｐ—
ｍｅｎｔ ｗｉｌｌ ｂｒｉｎｇ ａ ａｄｖｅｒｓｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆ ａ ｕｎｉｔ ｉｆ ｉｔ ｈａｓ ｍａｌｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｔｓｅｌｆ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｓｔｅａｍ Ｔｕｒｂｉｎｅ；ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｙｌｉｎｄｅｒ；ｈｅａｔｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ
修后的正常运行值）。如果机组负荷变化率或主
０ 前言
新余发电有限公司有两台哈尔滨汽轮机厂生
产的２００ＭＷ机组，型号为Ｎ２１０—１３０／５３５／５３５
一
汽温调整不当，高压胀差甚至会达到５．７０ｒａｍ（极
限值是６．ＯＯｍｍ），这是很危险的，严重威胁了机
组的安全运行。
该问题发生后引起了公司的重视，经过各方
面的排查，发现在胀差较大时将法兰螺栓加热装
置投入运行，可以将高压差胀维持在５．ＯＯｍｍ以
下，于是在一次临时停机小修中，将高压外缸法兰
和螺栓、夹层加热装置的进汽支管上的疏水管道
（共８根）上的阀门全部换掉。再次启动时发现效
Ｉｌ，编号分别为＃３０１、＃３０２。两台机组分别于
１９９５、１９９６年投入运行，由于那时恰逢电力生产
出现供大于求的形势，两台机组的年利用小时数
仅为２０００￣３０００小时，且开停机频繁，机组实际
上已参与电网调峰。
从２００１年３月份开始，＃３０２机组在一次冷
果明显，启动过程中按运行操作规程退出高压缸
态启动过程中，高压胀差发生了异常变化，在高负
荷下（１９０ＭＷ及以上）其值都在５．５０ｒａｍ上下波
动（原正常值为３ｍｍ￣４ｍｍ），高压缸绝对膨胀仅
为２４．５ｍｍ，而原高压缸绝对膨胀为２６．Ｏｍｍ（大
收稿日期：２００５—０７—２１
的加热装置，机组带上满负荷运行，高压胀差维持
在４．ＯＯｍｍ，高压缸绝对膨胀值为２６．ＯＯｍｍ。
这种状况只维持到２００２年３月机组停机，
在２００２年６月５日的冷态启动中又重现出现了
作者简介：主建梅（１９７１一），女．在职博士研究生，武汉大学动力系讲师，从事汽轮机运行、寿命管理、故障诊断与监测等方面的研究、教
学工作。
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高压胀差异常的情况。
本文针对机组高压胀差异常的这种现象进行
分析和研究，通过对现场运行数据的分析和对法
兰螺栓加热装置的运行状况的研究，发现由于法
兰螺栓加热系统中支管疏水阀门的内漏使得高压
外缸法兰螺栓受到冷却，从而引起运行中高压缸
胀差异常。法兰螺栓加热装置在２００ＭＷ机组中
使用广泛，由该装置引起机组胀差异常的问题应
在运行操作中受到应有的重视。
１ 事故现象
＃３０２机组在２００２年６月５日的冷态启动
中再次出现高压胀差异常的情况时，运行人员记
录了部分现象；在按运行操作规程退出加热装置
后，高压外缸内、外法兰温度都有不同程度的下
降，外法兰温度的下降速度快于内法兰，外法兰的
温度也低于内法兰，外法兰温度最后下降到了
４０５℃（退加热装置前其温度为４３５℃）。
而在２００２年７月１日的冷态启动中，外法兰
温度在加热装置退出后由４５０℃很快地下降到
３９８℃，在最初阶段，每半小时外法兰温度下
降５℃。
运行人员还对
＃３０２机组不同工
况下的高压缸外缸
法兰螺栓各点温度
进行了记录（见表
图１ Ｎ２１０ＭＷ汽轮机高压
１）。表中各温度测
外缸温度测点示意图
点的分布见图１。
裹１
１．５压缸外缸法兰螺栓各测点温度（＃３０２）
负荷
ＭＷ
开度 ２６ ２７ ２８ ２９ ３０ ３１ ３２ ３３
１９５
１２８／１３０ ４１５ ３９３ ４１６ ４０９ ４１３ ３９３ ４１４ ４１９
１４０
１１５／１１８ ４１９ ３８９ ４１８ ４０５ ４１３ ３９０ ４１６ ４１３
１２８
１０９／１１０ ４１８ ３８８ ４１７ ４０３ ４１２ ３８９ ４１６ ４１１
而＃３０１汽轮机在一些工况下记录的高压外
缸法兰螺栓温度见表２。
裹２ 高压缸外缸法兰螺栓各测点温度（＃３０１）
负荷 调门 测点温度（℃）
ＭＷ 开度 ２６ ２７ ２８ ２９ ３Ｏ ３１ ３２ ３３
１７０ １３０／１３０ ４６６ ４６５ ４５９ ４６２ ４５６ ４５９ ４５９ ４６３
１５７ １２０／１２０ ４５９ ４６６ ４５７ ４６１ ４５４ ４５８ ４５６ ４６７
１３０ ９０／９０ ４５８ ４６３ ４５５ ４６１ ４５２ ４５７ ４５５ ４６１
表１和表２中主汽温度均保持在５３５／５３５＊（２
法兰螺栓加热装置对汽轮机高压缸胀差的影响
左右。通过两表对比可发现，相同测点的温度相
差很大。例如：同为１３０ＭＷ负荷，＃３０２机的各
点温度比＃３０１机相同点温度要低４Ｏ℃～６Ｏ℃。
＃３０１机在运行中高压差胀在３ｍｍ ４ｍｍ范围
内，由此可以认为，正是由于＃３０２机组的高压外
缸法兰螺栓过低的温度，限制了高压汽缸的热膨
胀，使机组高压缸绝对膨胀数值为２４．０ｍｍ，造成
了高压胀差的不正常
法兰螺栓加热装置的设计是为了控制机组启
停过程中的胀差，但若加热装置本身出现问题，也
就必然会对机组的膨胀产生不利影响。
胀差异常的原因分析
２．１蒸汽来源
＃３０２机组高压外缸汽缸、法兰螺栓加热系
统的蒸汽来源主要有以下几个地方：
（１）从主蒸汽或再热蒸汽来
它们可以通过两条路径：一是从进汽联箱进
入，沿正常的加热路线冷却法兰和螺栓后，经回汽
联箱的经常疏水管到高压疏水扩容器，形成一个
通路；二是沿正常的加热路线冷却法兰和螺栓后
直接从加热汽柜处漏出。
（２）来自高压汽缸夹层
从加热装置系统上可以看出，两个进汽联箱
的疏水管并接在一起，疏水门在运行操作规程上
是要求在加热装置退出后仍要保持开启状态的，
虽然夹层内的蒸汽温度较高，但沿程一路降温后
进入法兰加热装置的仍可能是冷汽。
２．２结构因素
该Ｎ２１０型汽轮机组，高压缸采用双层结构，
高压外缸厚度为７０ｍｍ，高压外缸法兰厚度为
４００ｍｍ，宽度为２３０ｍｍ；为了使汽轮机能顺利地
快速启动，高压汽缸设置有汽缸法兰、螺栓加热及
夹层加热装置。
高压外缸上、下法兰外壁各装置了一排汽柜，
它们是焊接在法兰上的，加热蒸汽从汽缸的高压
端进入，经过汽柜内曲折的汽路，去加热法兰外表
面，余汽从汽缸的低压端排出。加热法兰可以减
小法兰宽度上的内外温差，缩小汽缸的热变形，同
时也减轻法兰对汽缸热膨胀的限制，有利于控制
汽缸和转子的相对膨胀。
维普资讯
第１期 热力逮平
但如果焊缝上
有裂纹或砂眼
（加热汽柜上可
能出现问题的
地方是膨胀补
偿曲面、汽柜与
的焊接处等），
汽
就会有汽进到
其进汽联箱，对
１一下加热汽柜Ｊｚ一上加热汽柜，
３一膨胀补偿曲面｝４一法兰壁温测孔
其进行冷却。
图２ Ｎ２１ＯＭＷ汽轮机高压外
汽轮机高压外
缸法兰加热汽柜示意图
缸法兰加热汽
柜结构见图２。
２．３运行情况
根据运行
记录和实际现场调查，运行人员在投入和退出加
热装置的整个操作中并无遗漏，基本上符合运行
操作规程，故这方面的原因可以排除。
运行中通过关闭法兰螺栓加热装置进汽联箱
和回汽联箱上的疏水阀，可以使高压外缸法兰、螺
栓温度有很大的提高（事故发生初期）。根据运行
人员的现场观察，可以看出，高压外缸在启动过程
中退出加热装置后就一直受到了外来工质的冷
却，使得其法兰螺栓温度低于正常运行时的值。
根据以上的分析可知，高压外缸法兰加热装
置是没有设置进汽手动截止阀的，如果加热汽柜
破损，真的有汽进到其进汽联箱时，就会对其进行
冷却。由于法兰螺栓加热系统中支管疏水阀门的
内漏使得高压外缸法兰或螺栓受到冷却。
在２００３年３月的一次启动中，发现了高压外
缸右侧法兰汽柜处有汽漏出，证实了加热汽柜上
确实存在裂缝。
３ 结论
本文通过对现场运行数据的分析和对法兰螺
栓加热装置的运行状况的研究，发现由于法兰螺
栓加热系统中支管疏水阀门的内漏使得高压外缸
法兰螺栓受到冷却，从而导致运行中机组高压胀
差异常。通过对法兰螺栓加热系统中蒸汽流动状
况的分析，得出在运行操作中应注意的一些问题，
可以为机组的运行提供指导。
由于电网容量的不断扩大，电网的峰谷差日
趋尖锐，机组参与调峰己不可避免，导致机组启停
次数增多，加热装置的使用同样会较多。为防止
重复发生此种设备损坏事故，检修和运行部门都
要从这次事故中总结经验，汲取教训。
电厂方面进行了以下的改进工作：
（１）对一些连接焊缝加强金相分析和金属探
伤工作｝
（２）对加热装置系统进行改造，汽缸夹层和法
兰螺栓进汽联箱的经常疏水应分开，各自单独一
路到疏水扩容器去，防止发生串汽；
（３）加热装置的使用操作必须严格按运行操
作规程进行。本来操作规程中要求用联箱进汽电
动门来调整加热蒸汽量，进汽电动门也设计了这
种操作功能，但自投产以来，运行人员一直都用各
进汽支管上的手动截止阀来调节，这样不但增加
了运行人员的操作强度，也不符合截止阀的使用
要求，易造成手动截止阀的磨损而引起内漏；
（４）加热装置在使用中应及时退出，避免加热
过度。因加热时的汽源是主蒸汽，在很高的主汽
温下仍保持加热装置运行，会使汽柜超过它自身
金属的允许最高温度，金属蠕变速度大大加快，寿
命缩短。
参考文献：
［１］哈尔滨汽轮机厂．２Ｏ万千瓦汽轮机的结构［Ｍ］．水利电力出
版社。１９９２．
［ｚ］朝阳发电厂。等．２Ｏ万千瓦汽轮机的运行［Ｍ］．水利电力出版
社，２０００．
Ｅ３］哈尔滨汽轮机厂．ｚＯ万千瓦汽轮机的结构和运行［Ｍ］．电力
工业出版社，１９８０．