汽轮机启动过程优化研究

刘显旺

摘要：近年来，我国的电力事业得到了较大程度的发展，其中汽轮机是电力企业日常运行中经常会运用到的一项设备。但是在实际运行的过程中，汽轮机经常会因为设备参数等原因出现启动问题。文章就汽轮机启动过程优化进行了研究。

关键词：汽轮机；启动过程；电力企业；设备参数；控制保护系统 文献标识码：A

中图分类号：TM623 文章编号：1009-2374（2015）25-0044-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.25.022

1 概述

随着我国社会水平的提升，社会对于能源的需求也在不断提升，并因此使电力企业面临着更大的挑战。在电厂生产过程中，汽轮机是非常重要的一类设备，将对电厂工作能否稳定运行、能否高效发电产生重要的影响。在本文中，将以一个实例的方式对汽轮机启动过程的优化方式进行一定的研究。

2 某发电厂汽轮机控制保护系统概述

我国南部某电厂，其1、2号机组为K-1000-60/3000型汽轮机，以对称方式进行布置，共有五个气缸：四个低压缸、一个高压缸，以高压缸两边各两个低压缸方式对称布置。运行系统方面，使用的是西门子TELEPERMXP控制系统，监视系统为OM690系统，诊断工具系统为ES/DS系统，同时还包括有通讯总线系统和接口系统。

该汽轮机系统在实现方面主要由系统的TXP平台实现，并包括有汽轮机控制系统AS620B和电液调节系统EDH。为了能够保障该系统以更为稳定的方式运行，在系统中设置了3对AP，并以3取2的方式进行控制，以此保证汽轮机系统不会在运行过程中出现误动和拒动现象。此外，还专门设计了一个程序用于汽轮机的冲转与预热。在汽轮机的启动方面，其主要以三个阶段进行工作：第一阶段，即对汽轮机高压阀组实现预热；第二阶段，将汽轮机冲转至1100rpm；第三阶段，将汽轮机冲转至3000rpm，以此完成整个汽轮机的启动过程。

3 汽轮机启动过程优化

对于汽轮机的启动来说，汽轮机通流部分热应力的控制是十分关键的一环，即在汽轮机启动的过程中需要避免不必要的蒸汽进入到设备之中，以此避免因为热应力超出限度而使设备出现损坏现象。而汽轮机实现热力自动控制的目的，就是要保证设备所具有的热应力能够始终控制在合理的范围之内，而这也正是汽轮机保证运行稳定性的一项重要因素，即使汽轮机在升速、冲转、并网等过程中能够一直保持良好的热应力，以此使机组在运行中受到的损耗能够降至最低。而要想对该目标进行良好的实现，就需要对机组在停机、启动以及负荷变化过程中所产生的温度变化进行较好的控制，因为当温度变化速率过大时，会由转子产生较大的温度梯度，并随之产生大量的热应力，即大容量机组的热应力控制归结到底也就是汽轮机转子的热应力控制。对此，我们根据本企业汽轮机在启动过程中在暖机以及预热过程中出现的部分问题进行研究，并提出相应的优化措施。

3.1 高压阀组预热速率优化

3.1.1 问题概述。在本企业的汽轮机启动的过程中，启动程序在对预热汽轮机高压阀组进行预热时会将阀门45AA201和LBA25变更为自动控制的方式，并保障其所具有的预热速度会控制在4℃/h。在预热的过程中，汽轮机则经常会出现预热速度超出限度的情况，而操作员却不能够通过操作的方式对该情况进行控制。之所以会出现这样的情况，是因为启动程序在触发的过程中会直接对预热阀门进行控制，而操作员要想对此阀门进行干预，就需要首先将启动程序进行切除。但是，该程序是发电机并网的一项主要励磁条件，不能够在运行过程中退出。正因为如此，操作员就不能够对预热阀门实现手动控制。在这种情况下，为了能够在不对发电机励磁情况产生影响的同时使汽轮机阀组能够具有手动干预的条件，我们可以在实际控制方面进行一定的优化。

3.1.2 解决措施。对于该种情况，我们有两种解决措施：

第一种方法：即在汽轮器启动程序同阀组阀门之间再设置一道程序实现控制功能，如45EE01或者LBA25等，以此使启动程序不会对预热阀门进行直接的控制。通过这种方式，在汽轮机再次出现预热速率超出限度的情况时，控制人员可以通过对阀门新控制程序进行切除的方式完成对汽轮机阀组的手动控制，以此使汽轮机机械参数能够保持在适当的运行范围之内。

第二种方法：将汽轮器启动程序中对于阀门的控制方式由之前的“高电平”更改为“脉冲”。以将脉冲设置为5s为例，当启动程序发出5s脉冲之后，则能够将调节阀门更改为自动控制方式，而当此脉冲命令结束之后，操作员就可以再一次将预热阀门的控制方式切换为手动，以此保证其能够在特殊情况对预热阀组实现手动控制，进而在汽轮机启动的过程中将热力参数控制在合理的范围之内。

3.2 转速平台暖机条件优化

3.2.1 问题概述。在汽轮机运行规程中，明确规定了在其进行冲转时，当汽轮机转速接近1100rpm时，如果汽轮机高压缸温度在150℃以内，则需要保证汽轮机在1100rpm的速率上停留10min左右，以此保证汽轮机缸体能够得到充分的预热。但在实际启动过程中，却存在着汽轮机从第二阶段向第三阶段转换的过程中，汽轮机所具有的暖机信号与汽轮机转速不能满足运行要求的情况。这种情况的存在，就可能使操作员在等待起动机暖机信号出现前可能错误的运行进程控制程序，而当转速大于1050rpm后，汽轮机缸体温度则会低于150℃，使其启动此时能够满足第二阶段至第三阶段的转变条件，进而使汽轮机在110rpm转速下停留时间不会达到10min，并直接向第三阶段的3000rpm冲转。此时，如果缸体温度在150℃以下，也会使汽轮机在暖机信号得到触发的同时却不会起到闭锁作用，这是因为汽轮机认为启动任务的第二阶段已经完成，符合第三阶段工作条件。为了避免汽轮机在运行过程中因此出现不安全因素，则需要及时对该问题进行优化。

3.2.2 解决措施。面对上述问题，我们将汽轮机启动过程的第二阶段向第三阶段条件进行更改，即要求汽轮机转速应当处于1080rpm与1200rpm之间，而对于汽轮机转速的触发条件则需要大于1050rpm。经过此项修改之后，在汽轮机实际运行、冲转的过程中，当其超过该值之后，如果汽轮机缸体温度在150℃以内，就会直接对暖机信号进行触发。而当其继续运行，转速超过1090rpm之后，即使系统操作员出现了操作性的失误，提前运行释放点控制程序，汽轮机也会在第二阶段任务停留10min之后再一次等待10min，以此保证汽轮机缸体能够得到更为充分的预热。通过这种方式，能够在有效降低人为失误风险的同时使机组得以安全运行。

4 结语

可以说，汽轮机是现今电力企业保证发电机组安全运行的一项重要设备，在其启动过程中，需要保证其本体以及高压阀组能够得到充分预热。在上文中，我们以实例的方式对汽轮机启动过程优化进行了一定的研究，并提出了一定的解决措施，具有一定的现实与借鉴

意义。

参考文献

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（责任编辑：陈 倩）