火电厂汽轮机组运行寿命管理技术导则征求意见稿

1、贵州省质量技术监督局 发布2011-XX-XX实施2011-XX- XX发布火电厂汽轮机组运行寿命管理技术导则The Technical Guide for The Life Management of Steam Trubine Operation Units in Fossil-fuel Power Plant（征求意见稿）DB52/XXX2011DB52贵州省地方标准ICS 备案号：前 言本标准为是通用性、原则性的技术规定。本标准附录A、附录B为资料性附录。本导则由贵州省经济和信息化委员会提出。本导则由贵州省经济和信息化委员会归口并解释。本导则由贵州电力试验研究院负责起草。本导则主要起草

2、人：范斌 邓彤天等火电厂汽轮机组运行寿命管理技术导则1 范围本标准规定了火电厂汽轮机组运行寿命管理的技术术语和定义、目的和任务、基本原则、基本步骤、技术要求、评估方法、评估报告、延长寿命的措施。本标准适用于贵州省境内50MW（含50MW）及以上火电厂汽轮机组运行寿命管理，50MW以下火电厂汽轮机组可参照执行。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。DL/T 654-

3、2009 火电机组寿命评估技术导则。 DL/T 609-1996 300MW级汽轮机运行导则。DL/T 940-2005火力发电厂蒸汽管道寿命评估技术导则。3 术语和定义DL/T 654-2009规定的术语及以下术语适用于本标准。3.1 火电厂汽轮机组的寿命管理按制造厂给出的汽轮机寿命，根据各机组的不同特点，再按不同的启停方式，工况变动、调峰、甩负荷等，对汽轮机转子的寿命进行合理分配。充分利用汽轮机的寿命，以取得最大的经济效益。3.2汽轮机的寿命就是汽轮机转子寿命，无裂纹寿命和剩余寿命之和就是转子的总寿命。3.3汽轮机无裂纹寿命（汽轮机致裂寿命）从初次投入运行到转子出现第一条宏观裂纹期间的总工

4、作时间（一般认为宏观裂纹长度为0.20.5mm，深0.15mm）。3.4汽轮机剩余寿命（汽轮机残余寿命）从产生第一条工程裂纹开始直到裂纹扩展到临界裂纹为止所经历的安全工作时间。3.5汽轮机寿命监测定期或不定期(每次启、停中或启停后)地对汽轮机寿命的实际损耗情况进行核算，以确保机组的安全运行。4目的和任务4.1 正确评价汽轮机部件的寿命(包括无裂纹寿命和剩余寿命)，合理分配机组服役期内各种工况下的寿命损耗率，有效使用和延长汽轮机的使用寿命。4.2 运行中对汽轮机设备进行正确的维护、监视和调整，对于危害设备安全经济运行的参数变化，分析原因采取相应措施调整，并控制在允许的范围内。4.3 做好机组寿命

5、管理工作，合理使用材料，充分利用设备潜力，保证汽轮机的安全运行。5基本原则5.1以安全经济运行为基础，以寿命管理为主线进行汽轮机优化运行技术管理；5.2合理地分配和使用汽轮机寿命，正确地启停操作，良好地检查维护，严格地调整控制参数，细致地整定试验，可靠地预防和处理事故，使之经常处于安全、经济、可靠、稳定运行的良好状态。5.3 带基本负荷、带中间负荷兼有调峰能力机组，选择不同旁路容量。5.4 在设计转子时，在满足转子刚度前提下，尽量减小转子直径对转子叶轮根部.热槽、轴肩等部位的过渡园角也应选择合适，以减小热应力集中系数。6基本步骤6.1汽轮机寿命分配汽轮机寿命分配参照DL/T 609-1996

6、300MW级汽轮机运行导则；6.1.1带基本负荷的机组，终生启、停次数少，因此，每次启、停的寿命损耗率可以分配得较大，可选用较高的升温率启动和快速冷却法停机，以缩短机组启、停过程的时间，提高机组运行时间，多发电。统计记录表见附录A表。6.1.2对调峰机组，除检修、维护需要的正常启、停机以外，还应根据电网的要求安排一定次数的热态启动和一定范围内的负荷变动。负荷变化量(率)和热态启、停次数(速度)应视电网的要求而定。6.1.2.1带厂用电和极热态启动应力水平最高，每次寿命损耗都在0.03左右。尽可能避免这种方式运行，或者尽量缩短这种方式的运行时间，在30年内运行期间仅允许出现10次。6.1.2.2

7、在正常负荷变化工况下，尽管应力水平不高，疲劳寿命损伤也较小，但由于次数多，所以30年内寿命损耗达30，计划30年内发生12000次变化，每年平均400次。6.1.2.3热态和温态启动共损耗寿命47.3，两者的应力水平相近，每次的寿命损耗率在001左右，计划安排在30年内分别启动3000次和1000次，即每年100次和30次。6.1.2.4 转子承受负温差启动的能力，取决于机组运行方式和寿命分配计划。对于不同类型的机组由于转子几何形状不同，承受负温差的能力差别很大。就是对于同类型的机组由于在电网中承担的运行方式不同，也应允许有不同的允许负温差。如带基本负荷的机组启停次数比较少，那么，每次启动允许

8、的寿命损耗就可大一些，因此，允许的负温差值也就大，如带尖峰负荷的调峰机组，经常要开、停机，所以每次启动允许的寿命损耗就要小，故允许的负温差也就小。6.2 汽轮机组运行基本资料影响寿命的因素包括：腐蚀、磨损、过大应力、循环应力、高温下的材料变化、高温下的负荷变化。如果评价寿命时要涉及影响运行的诸多因素，那么就必须连续记录各种运行数据。所以收集统计以下运行基本资料，是对汽轮机寿命损耗计算的必备数据，数据的准确性直接影响计算精度。数据资料应长期保存，必须采取措施保证资料不丢失。6.2.1 汽轮机的设计参数；主汽、再热蒸汽参数，真空，负荷，转速等；6.2.2 汽轮机投运时间、累计运行小时数； 6.2.

9、3 启动、停机方式次数（极热态、热态、温态和冷态启动次数）和启停过程的参数（特别是压力、温度、负荷、时间）和曲线；强迫停机和甩负荷、发电机短路、锅炉灭火次数等。6.2.4 事故停机次数、事故记录、分析报告和停机原因；6.2.5 记录正常运行参数和最大波动参数，蒸汽压力、温度波动范围，过长时间偏离设计值的运行参数；6.2.6 机组典型工况下负荷记录（或日负荷曲线），调峰运行方式；6.2.7 低周波运行时间和最低周波值；6.2.8 机组历年可靠性统计资料；6.2.9 启动、停机汽缸各点壁温记录，汽缸绝对膨胀指示和胀差记录等；6.2.10汽轮机组振动情况和扭振情况记录。6.3 汽轮机组检修基本资料为

10、确保汽轮机安全运行，大小修期间收集统计以下检修基本资料，做好以下汽轮机寿命管理检修工作记录：6.3.1部件设计资料：设计依据、部件材料及其力学性能、制造工艺、结构几何尺寸、强度计算书等；蒸汽管道寿命评估还需管道系统设计资料；6.3.2部件出厂质量保证书、检验证书或记录等；6.3.3机组安装资料，重要安装焊口的无损检查资料，只要缺陷的处理记录，蒸汽管道的预拉紧记录等。6.3.4机组部件材料和规格，机组部件修理或更换细节；6.3.5机组历次检修检查记录、腐蚀状况检查；6.3.6材料成分分析报告；6.3.7修前尺寸记录和修后尺寸复核记录；6.3.8未来机组的运行计划。6.4汽轮机各部件的测试检查和测

11、量大修期间对汽轮机各部件按如下方法进行全面测试检查和测量：一般部件的检查情况及处理意见，关键部件的检查情况和专项试验结果，为确定剩余寿命提供一定的依据。6.4.1宏观检查，及尺寸检查和目测检查。6.4.2超声波探伤；6.4.3着色渗透探伤或磁粉探伤； 6.4.4电阻测定法，及测定部件电阻率变化；6.4.5金相组织分析；6.4.6硬度测定。6.4.7叶片频率测试。 汽轮机部件的检查项目见DL/T 654-2009 火电机组寿命评估技术导则表3机组进行寿命评估前的现状检查，汽轮机部件部分。6.5以下情况将加速汽轮机组寿命损耗：6.5.1 启停次数增加，从而使低周疲劳和摩擦损耗加剧；6.5.2 负荷

12、变动大(包括启动和停机)，造成热疲劳，缩减设备寿命；6.5.3 长期在超高温条件下运行，引起蠕变损伤和材料性能的减退；6.5.4 运行中系统发生事故或因开关操作、振动（包括轴振和瓦振）超标等原因造成疲劳损伤；6.5.5在发电机解体检修时，因周围大气中的湿气等造成损伤。6.6汽轮机寿命监测寿命计算是对构件进行监督的重要环节，其目的是为订购备件和准备大修提供充足的时间、使大修时可更换危险构件、以避免非计划停机、在构件发生故障损坏前予以更换、根据寿命和运行统计资料将各种汽轮机的运行方式进行比较。6.6.1离线监测定期地对汽轮机转子的蠕变损耗进行统计计算，从而计算出寿命的损耗率。6.6.2在线监测实时

13、指导运行人员启动过程和进行参数的调整，从而既能检测转子应力是否超过允许值，又能缩短启动时间。能向用户提供转子的实际寿命状态，为对老化设备实施适当的维修和管理以延长运行寿命提供依据。6.7汽轮机寿命诊断方法无损检验与理论计算并用，能充分考虑到材料的时效老化的特点。6.7.1根据部件材料使用条件下的温度、应力分布用有限元进行寿命诊断分析，在该材料特性中的循环应力、应变关系需要考虑时效老化的影响。用软化检查结果进行修正。6.7.2在计算寿命损耗时，要考虑过去运行历史的积累损伤，时效老化的影响，在其材料主要特性中的蠕变断裂特性、低周疲劳特性用软化检查结果进行修正。6.7.3剩余寿命的计算应结合将来运行

14、计划，以循环周次满足由蠕变损伤和疲劳损伤综合作用下开始产生裂纹为计算依据。6.7.4将来的材料劣化情况可以依靠以往测量数据的趋势来预测。6.7.5对于现在已经有裂纹或缺陷的部位或判断不久将会发生裂纹的部位，要进行裂纹扩展计算。在此也要考虑时效老化的影响，用脆化检查的结果对材料特性中的裂纹扩展特性和断裂韧性进行修正。6.8 机组停运后的维护由于生产的需要个别机组可能会出现长时间停止运行的情况，即使是时间不长的停机,如果停机后保养不当,也会造成设备的严重腐蚀,进而影响到汽轮机的寿命。6.8.1油系统停机后的维护在停机后应定期启动调速油泵,让其循环一段时间。通过油循环,用油冲洗管道及调速保安部套、活

15、动调速系统,投用盘车装置,以驱除油管及调速部套上的水分,防止锈蚀。 6.8.2一般汽水系统的维护停机后,如果在一周内不启动,又不进行检修工作时,就应对汽水系统进行保护工作:放尽冷凝器热水井中存水并开启放水门，隔绝一切可能进入汽轮机内部的汽水，所有抽汽管道、主蒸汽和再热汽管道及本体疏水门应开启，低压加热器汽、水侧存水全部放尽,其它停用设备内部及系统中积水放尽;汽轮机本体与公共母管连接的汽水系统的隔绝门泄漏时,应扩大隔绝范围或加装带有尾巴的堵板。6.8.3高压加热器停机后的维护大型机组高压加热器在机组按检修计划停机后, 为防止对高压加热器内钢管严重腐蚀，应实施化学保护,把汽侧和水侧分开单独进行充氮

16、或充联胺。 高压加热器和除氧器能否顺利实现化学保护的关键问题是系统内有关阀门是否严密，如果在运行中发现有阀芯泄漏,应在停机后维修,再实施化学保护。6.8.4汽轮停机的维护保养汽轮机停机超过半年时,应采取拆开法进行停机保护,并在金属表面涂以合适的除锈油脂或喷上银粉等妥善保管,且要定期检查保护效果。对冷凝器、冷油器、加热器等设备的钢铁部分,最好刷上防腐漆,必要时也要进行充氮保护。7 评估方法7.1 寿命评估步骤及程序按DL/T 654-2009 火电机组寿命评估技术导则第5章规定的方法进行。7.2汽轮机高中压转子疲劳评估按DL/T 654-2009 火电机组寿命评估技术导则第10章规定的方法评估。

17、7.3 承受疲劳蠕变交互作用部件的寿命评估按DL/T 654-2009 火电机组寿命评估技术导则第11章规定的方法评估。7.4含缺陷汽轮机、汽轮发电机转子大轴的安全评定按DL/T 654-2009 火电机组寿命评估技术导则第14章规定的方法评定。7.5含缺陷部件的疲劳扩展寿命估算按DL/T 654-2009 火电机组寿命评估技术导则第15章规定的方法执行。7.6 蒸汽管道寿命评估的条件见DL/T 940-2005火力发电厂蒸汽管道寿命评估技术导则。7.7 汽缸的断裂安全校核，汽缸多数是铸造而成，而且其加动工光洁度往往不如转子那么好，表面存在划痕或缺陷的可能性较多。工程中认为表面产生深度为0.0

18、1-0.1mm的裂纹就算作裂纹已经发生，实际生产中，由于机械加工时不可避免的划痕往往达到这一数值。因此，在估计汽缸的寿命时，偏于安全起见，可认为汽缸投入运行时就具有0.1mm初始裂纹、并以此为起点来估算汽缸的寿命。当汽缸上有宏观可见的裂纹(缺陷)时，应当首先判断是否是临界裂纹若是临界裂纹，汽缸必须修复后。关于汽缸上临界裂纹的大小，对不同的部位，应采用不同的计算方法。7.8对延长电厂寿命和可能采取的其它方法；如建设新电厂、负荷管理或节能计划等的经济性进行分析比较。必须考虑许多因素，如公司所属各个电厂的厂龄、使用的燃料，目前和计划的备用容量裕度，公司的财务情况，出售或购进电力的可能性，以及环境方面

19、的条件等。包括对建设新电厂和延长现有电厂寿命，提高其出力、可靠性、可用率、投入率及效率进行的比较。备用容量较大、负荷增长缓慢、财务情况不好的电力公司可能对任何形式的投资都不感兴趣，甚至考虑使一些效率较差的老厂退役。7.9通过经济分析，作出了延长老厂寿命的决定，就要制订实现这个决定的策略，然后加以执行。如果电力公司决定安装新的或改进的设备来对电厂进行改造，就必须核算设备费用、机组停用时间及设备提前订货时间。有些设备可能已经过时或原制造厂已停产，更换这些设备就可能很困难，代价很大。7.10电力公司也可以用建立一套加强运行监测和维修的办法来减少更换新的设备，节约投资，但是也必须计算增加人力和监测设备

20、的费用。在电厂运行方面采取一些更谨慎的措施，例如放慢启动、停机和加减负荷的速度，或降低出力运行，都有利于延长寿命，当然也都要付出一些代价。8 评估报告检验评估报告按DL/T 654-2009 火电机组寿命评估技术导则第6章规定执行。9延长寿命的措施9.1减少汽轮机寿命损耗应重视可靠性指标，它直接反映了设计、制造、安装水平和质量，发电厂运行管理及设备维修状况。在汽轮机使用寿命年限内，通过可靠性统计分析，找出因运行检修维护不当造成的寿命损耗，改善运行操作方法和检修维护方案，逐步由被动检修转变为状态监测和预知性维修，提高设备等效可用系数（EAF），减少等效强迫停用率（EFOR），减少维修费用。还有许

21、多原来是为了提高现有电厂可靠性、可用率、投入率和效率的研究项目，也可列入延长电厂寿命的计划。这种项目涉及电厂的各种设备，包括主要设备和各种辅机。9.2 汽轮机主要部件长期在高温下主要部件会逐渐软化或脆化，是加速寿命省耗的一个因素，软化和脆化的检测是准确进行寿命预测的关键，使用所发生的性能老化情况的部分调查结果，以及部件材抖老化的无损检测、寿命预测与维护管理方法应用于现场、延长老机组寿命。汽轮机部件使用寿命的评估和延长寿命的措施见附录B。发电机寿命维护管理项目见附录C。9.3 减少汽轮机转子寿命损耗参照DL/T 609-1996 300MW级汽轮机运行导则4.3条执行。9.4 要控制汽轮机转子的

22、寿命，就必须控制汽轮机进汽温度的变化。9.5 为了实现中压缸启动过程优化，即在确保转子合理的热应力及疲劳寿命损耗的前提下，尽可能缩短启动时间，必须通过对转子金属温升率的监督，组织锅炉、汽机等参数的匹配，适时平稳地实现阀门切换和旁路系统控制，以求获得最佳的经济效益和社会效益。9.6 控制蒸汽参数及阀门操作，进而严格控制金属温升率，是以合理的热应力和转子疲劳寿命损耗为准则的。9.7 冲转参数选择： 汽轮机冷态启动时，主汽门前主、再热蒸汽压力和温度应满足制造厂提供的有关启动曲线的要求。进入汽轮机的主蒸汽至少有56的过热度，但其温度一般不宜大于430。双管道蒸汽温度差一般不大于17。主、再热蒸汽温差，

23、高中压合缸机组一般为28，短时可达42，最大不大于80。热态起动时，第一级出口蒸汽温度和第一级出口金属温度温差+110 -569.8高、中、低压轴封供汽温度与转子轴封区间金属表面温度应匹配，不应超过制造厂允许的偏差值。过热度不应低于14，以防止凝结放热使转子表面产生过高热应力造成金属疲劳而增加寿命损耗。9.9 启动中预防汽轮机转子脆性损伤，以中压缸排汽口处金属温度或排汽温度为参考，判断转子金属温度特别是中压转子中心孔金属温度是否已超过金属低温脆性转变温度（FATT）。9.10 高中压外缸内壁上下温差小于56。 9.11转子偏心度在原始高点相位处的偏差值小于0.02mm。9.12控制汽缸金属温升

24、率 22.5min，温降率11.5min；超过时，应稳定转速或负荷，延长暖机时间。9.13汽轮机应允许在电网频率48.550.5Hz之间连续运行，当电网频率偏离制造厂允许范围时应加以限制，达到极限值时应立即解列发电机。9.14 蒸汽参数控制范围及允许偏差如下表：蒸汽参数允许偏差（均对额定值而言） 参 数 名 称 限 值 主蒸汽压力 任何12个月周期内的平均压力 1.00p0 保持所述平均压力下允许连续运行的压力 1.05p0 例外情况下允许偏离值,但12个月周期内积累时间12h 1.20p0 冷再热蒸汽压力 1.25p1 任何12个月周期内的平均温度 1.00t 保持所述平均温度下允许连续运行

25、的温度 t+8 例外情况下允许偏离值,但12个月周期内积累时间400h t+(814) 例外情况下允许偏离值,每小时15min,但12个月周期积累时间80h t+(1428) 不允许值 t+28 注: p0为额定主蒸汽压力（MPa）；p1为额定冷再热蒸汽压力（MPa）；t为主蒸汽或再热蒸汽额定温度。 9.15振动控制范围如下表：振动带负荷运行情况好低于7.5可以继续运行7.512.5适当时候做平衡可以短期运行高于12.5停机25启机额定转速报警12.5停机25超速报警12.5停机25其它（包括临界转速）报警12.5停机259.16最小负荷限制值510%负荷额定负荷，负荷突变限制值低于25%额定

26、负荷。9.17汽轮机停机后的强迫冷却，汽缸温降率一般不超过 812h。 附录A汽轮机寿命分配统计记录表使用单位： 机组型号： 填表日期： 年 月 日运行方式时间冷态启动 次数/年温态启动次数/年热态启动次数/年极热态启动次数/年正常停机次数/年紧急停机次数/年正常负荷变化次数/年甩负荷带厂用电次数/年备注记录： 审核： 年 月 日注：从第一次汽机冲转开始记录，每年统计一次，寿命损耗率可在DL/T 609-1996 300MW级汽轮机运行导则中附录E或在厂家提供的运行说明书中查找。附录B汽轮机部件使用寿命的评估和延长寿命的措施部件部位寿命消耗原因改造依据改造内容检修和检修时的监督范围不能继续运行的依据高中压缸转子热力通道、转子表面热槽疲劳出现裂纹前计算循环次数终结表面刨磨金属无损试验继续刨磨不合理中心孔疲劳、蠕变缺陷的扩展、脆化达到计算的缺陷临界值、镗孔状态的监