哈汽135MW 汽轮机冷态启动过程优化

2014-12-11单锦宏

江苏科技信息 2014年22期

关键词：冷态汽缸汽轮机

单锦宏

（盐城发电有限公司，江苏盐城 224003）

1 简介

盐城发电有限公司#10 机是由哈尔滨汽轮机厂生产的超高压、中间再热、双缸、双排汽、单抽、凝汽式汽轮机。

135MW 汽轮机采用的是压力法滑参数方式启动。进入汽轮机的蒸汽有调门控制，这种启动方式可减少蒸汽节流，但冲转时调门只有部分开启，蒸汽只通过汽缸的某一弧段，容易使汽缸受热不均匀，各部温差较大，暖机不充分或掌握不好，很容易引起机组振动。

启动过程的升速率要根据蒸汽与金属之间的温差匹配情况来决定的。在整个启动过程中，一般采用2～3 个升速率，低速检查结束后，以100～200r/min 的升速率将汽轮机转速升到中速，并进行中速暖机。中速暖机时，要特别注意避开临界转速，防止进入共振区，从而引起强烈振动。中速暖机后，继续升速，通过临界转速时，要迅速而平稳地通过，切忌在临界转速下停留以免造成强烈振动。

2 135MW 机组近几年来冷态启动的情况

通过调阅近几年的启动曲线和开机资料参数可以看出：在#10 机组的启动过程中，有10 次之多是因机组轴振超标而停机，转速基本上都是在1500rpm 左右，并且振动值快速增大，根本无法在此转速停留（见表1）。

截取2012 年07 月23 日#10 机缸温，具体如表2 所示。由表1 可见高中压缸外壁温度上升不明显，说明外缸未完全膨胀开。

哈汽厂提供的启动说明书，要求机组低速暖机时投入夹层加热装置。

3 汽轮机的启动的理论分析

3.1 汽轮机启动原理

汽轮机的启动是指把汽轮机从静止或盘车状态加速到额定转速并将负荷逐渐增加到额定负荷或电网要求负荷的过程。合理的启动方式应使汽轮机各部件的热应力，热变形、汽轮机转子与汽缸的胀差和转动部件的振动等均维持在较好的水平。从经济性上考虑，合理的启动方式是启动速度最快、启动时间最短。最佳的启动方式应是两者的结合，即寻求合理的加热方式，使启动过程中机组各部分的热应力、热变形、转子和汽缸的胀差以及振动值等均维持在允许范围内，尽快把机组的金属温度均匀地提高到工作温度，进入正常运行状态。

在机组的启动过程中主要是考虑汽轮机的热膨胀，热膨胀就是金属在受热后，要求各个方位都要膨胀。启动时，汽缸膨胀的数值取决于汽缸的长度、材质和汽轮机的热力过程。由于汽缸的轴向尺寸大，故汽缸的轴向膨胀成为重要的监视指标。

3.2 新蒸汽参数的选择

新蒸汽参数选择低有利于减少蒸汽对汽轮机部件的热冲击和热应力，同时在保持相同转速下所需的蒸汽流量可以增加。这对高、中压缸的均匀加热和带走低压缸内因鼓风摩擦而产生的热量都是有利的。通常在汽轮机内流速相等的情况下，高压过热蒸汽和湿蒸汽的换热系数较大，而低压微过热蒸汽，其换热系数较小。在相同条件下，仅为高压过热蒸汽的1/10。所以，汽轮机冷态启动时，为了避免金属产生过大的温差，一般采用低压微过热蒸汽。

表1 #10 机组启动部分资料

表2 #10 机缸温表

3.3 汽轮机的暖机

暖机的目的主要有2 个，即防止材料脆性破坏和避免过大的热应力。135MW 汽轮发电机组轴系长，临界转速也比较分散，较难找到合适的暖机转速。在提高转子温度的过程中，若暖机转速控制太低，则放热系数小，加热慢，延长启动时间及增加损失；若暖机转速控制得太高，则会因离心力过大而带来脆性破坏的危险。因此在确定暖机转速时，要两者兼顾。

3.4 冷态启动不正常的一般原因（见表3）

表3 冷态启动不正常的一般原因列表

4 135MW 机组冷态一次启动不成功的原因分析

（1）135MW 机组高、中压内外缸采用高窄法兰结构，取消了法兰加热装置，汽缸夹层加热对于控制汽缸膨胀，高、中压差胀尤为重要，哈汽厂提供的启动说明书要求：在500rpm 暖机时才投入汽缸夹层加热，这在#10 机开机的过程中，高中压缸外壁温度上升不明显，汽缸的膨胀明显跟不上转子的膨胀，启动后正差胀变化很大。

（2）哈汽厂提供的启动说明书，要求中速暖机的转速为1500 rpm。然而通过进一步查阅#10 机组之前的开机资料，发现汽轮机高中压转子、低压转子、发电机转子的临界转速分别为1578rpm，1641rpm 和1425rpm，经过查阅大量有关资料，说明1500rpm 左右是汽轮发电机组的共振区域，按哈汽厂提供的启动说明书，停留在1500rpm 进行中速暖机是不可能的。

（3）原哈汽厂提供的启动说明书要求中速暖机时间为5min，可是在开机过程中我们发现汽缸的绝对膨胀明显跟不上转子的膨胀，启动后正差胀偏高。

5 135MW 机组冷态启动优化的攻关

关于#10 机组较长时间无法一次启动成功，引起了公司领导和相关技术人员的高度重视，从原因的剖析到实践的快速采用，采取了一系列可行的措施并进行了实施。

5.1 高中压缸外壁温度上升不明显的原因分析与处理方法

针对高中压缸外壁温度上升不明显这一情况，在近几次的机组启动过程中，机运人员在做好注意事项的基础上，合理调配人员，在机组启动中，要求盘车脱扣后即投入机组汽缸夹层加热装置，同时稍提高机组真空，加强机组疏水，通过几次的启动分析，发现机组汽缸膨胀和高低压差胀有了明显的变化，查阅启动曲线，发现高压内下缸温度比以前高了近40℃左右，有效地控制了机组的高、低压差胀。这为以后进行机组规程修改提供了依据，规定机组启动冲转后即投夹层加热。