汽轮机摩擦启动方案研究

郭德军

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨 150090）

0 引言

汽轮机通流部分的损失包括两大部分：级内损失和级外损失。减少汽封的漏汽损失是提高通流部分效率的主要措施。汽轮机为防止漏汽、降低热耗，主要通过叶顶围带汽封、轴封等实现高温高压气体的密封；随着机组参数不断提高，通过汽封间隙损失的蒸汽质量流量增多，而且造成级间主流道气流扰动，影响机组效率。为使机组启动后径向通流能保证均匀且较小状态，进而保证机组的热耗达到设计要求，哈汽公司对汽轮机的汽封设计及安装工艺进行了优化，开发了用于小间隙启动的汽封，同时为了安全可靠地完成应用小间隙汽封的汽轮机组的启动，形成了摩擦启动方案。

1 小间隙汽封的开发

1）采用试验方法，从使用实际习惯、原材料成本控制、汽封片硬度控制方面考虑，进行多种材料的汽封片试验，确定了合适的汽封材料。

2）用专用材料加工的汽封片，通过合理的工艺处理后，可以用于“小间隙启动汽轮机”，该汽封片可以与转子轴、叶顶围带进行直接接触摩擦，不会对转子轴、围带造成损伤。

3）小间隙启动应用哈汽专利汽封齿材料，经多次试验验证，采用此材料与转子/叶片摩擦不会对转子、叶片产生任何损伤。并且以实际运行转子中心位置偏置为依据，安装时对汽封采取预偏置，使转子在实际运行中与汽封同心，保证各处间隙均匀。

4）这种设计方式可以保证汽封间隙最小（0.3 mm），漏气损失最小，在保证机组安全稳定运行的同时能够有效降低汽轮机热耗，提高机组效率。

2 摩擦启动控制方案

采用小间隙汽封优化后的机组在启动过程中可能会在个别位置产生轻微碰磨，为保证机组启动的安全性，对机组首次启动方案也进行了优化设计，形成了摩擦启动方案。

2.1 具体工艺要求边界条件

1）在升速过程中任何一个轴振的X、Y两个方向的振动值同时达到0.12 mm时停止升速（不含临界区，不含阀门切换），并保持当前转速。

2）当超过0.12 mm的X、Y两个方向的振动值都稳定并降至0.08 mm时再继续升速。

3）当任何一个轴振的X、Y振动值同时达到0.175 mm时机组停机。停机后进行盘车，待大轴弯曲小于0.05 mm（不含原始误差）后，机组才允许再次启动。

4）此方案仅在机组首次启动，机组大修或者机组通流改造后时应用，并在以后的正常启动中取消该功能。

2.2 DEH中新增的逻辑及画面

为实现上述功能，DEH控制逻辑和运行操作画面都要进行相应的修改并增加新的逻辑程序：1）运行画面中增加“振动报警并转速保持”的相关状态信息以引起运行操作人员注意。2）运行画面中增加“摩擦启动”功能的投切按钮。3）逻辑中增加振动检测判断逻辑，300 MW机组和600 MW机组的轴承数量不一样，要根据实际机组的轴振动的数量加以考虑。逻辑中确保转速在临界区和阀门进汽切换过程中此功能屏蔽，并且机组在并网带负荷后，不适用此功能。机组停机或者跳机后此功能要复位。

2.3 启动过程中的操作指导

1）机组首次启动过程中，若发生“振动报警并转速保持”后，机组保持在当前的转速，这时候Target（目标值），Setpoint（设定值）都是机组的实际转速，并且HOLD（保持）状态，机组进入摩擦状态。当“振动报警并转速保持”消失后，运行人员可以根据经验，继续输入目标值Target进行升速。当“振动报警并转速保持”没有消失时，根据现场实际需求，运行人员也可以继续输入目标值Target进行升速。也就是说逻辑中只是实现一个逻辑保持断点，并不是一直都强制保持且无法改变。这样运行人员就可以根据需要结合实际工况决定是否继续升速。但是在升速过程中任何一个轴振的X、Y两个方向的振动值同时达到0.12 mm时停止升速，当振动值同时达到0.175 mm时机组停机是强制的。

2）摩擦启动功能投切条件。摩擦启动投入条件：外部环境为新机组首次启动，机组大修后首次启动，机组通流改造后首次启动。内部要求：机组已挂闸；机组未并网。

摩擦启动切除条件：外部环境为机组首次启动后人为切除。内部要求为机组振动值稳定并降至0.08 mm，机组跳机或者停机。

3 结语

汽轮机的热耗性能考核是非常重要的，小间隙汽封对改善机组的热耗，提高机组的效率有非常大的作用。对采用小间隙汽封的机组，在启动过程中尤其要注意机组的安全性，通过制定详细的摩擦启动方案，可有效规避机组启动时的风险，同时达到小间隙汽封的最大可利用率，经过国内国外几个电厂的实际应用，证明小间隙汽封是有效的，摩擦启动方案是可靠的。

［1］ 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司．600 MW机组启动运行说明书［Z］．2015．

［2］ 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司．300 MW机组启动运行说明书［Z］．2015．

［3］ 魏铁臣.汽轮机组汽封间隙的测量与调整方法改进［J］.华电技术，2009，31（2）：45-47

［4］ 电力行业热工自动化标准化技术委员会.DL T656-2006火力发电厂汽轮机控制系统验收测试规程［S］．北京：中国电力出版社，2007.