300MW機組冷態(tài)啟動高中壓缸脹差的控制

郭 剛

（湖北華電襄樊發(fā)電有限公司，湖北 襄樊 441141）

300MW機組冷態(tài)啟動高中壓缸脹差的控制

郭 剛

（湖北華電襄樊發(fā)電有限公司，湖北 襄樊 441141）

汽輪機轉(zhuǎn)子與汽缸相比較，轉(zhuǎn)子的體積小，并且轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)與蒸汽熱交換強度較大，因此在汽輪機啟停過程中，轉(zhuǎn)子溫度的升高或降低速度比汽缸快，使得它們在軸向膨脹時出現(xiàn)相對膨脹差，稱之為脹差。當轉(zhuǎn)子的膨脹量大于汽缸的膨脹量時為正脹差，反之稱為負脹差。脹差變化的大小反映了汽輪機內(nèi)部動、靜部分軸向間隙的變化。因此，在汽輪機日常運行中，尤其在啟動和停機過程中，為防止因動、靜部分發(fā)生摩擦造成設(shè)備損壞事故，同時為延長汽輪機的使用壽命，應(yīng)密切監(jiān)視機組高中壓缸脹差的變化，并將其控制在允許范圍內(nèi)。

以襄樊發(fā)電有限公司N300-16.7/537/537-4型高中壓合缸、雙缸雙排汽、單軸凝汽式汽輪機在冷態(tài)高中壓缸聯(lián)合啟動過程中，對機組脹差的變化與控制為例，進行簡單分析。

1 抽真空送軸封階段

在汽輪機沖轉(zhuǎn)前，脹差值一直向正方向變化，因為在加熱過程中，轉(zhuǎn)子溫度升高的速度要比汽缸快，相應(yīng)的膨脹速度也比汽缸快。襄樊發(fā)電有限公司300M W機組冷態(tài)啟動通常采用先抽真空后送軸封的方式，在對軸封供汽時，供汽壓力維持汽輪機凝汽器真空大于87kPa即可，而凝汽器溫度則應(yīng)維持在200℃左右。

在機組通循環(huán)水后，應(yīng)及時投入汽輪機高缸倒暖暖內(nèi)缸和夾層加熱暖外缸，汽源都采用輔汽汽源，控制汽輪機轉(zhuǎn)子和汽缸金屬溫升率，并控制外缸的進汽量比內(nèi)缸大。觀察脹差變化趨勢,如果脹差向正值方向變化過快，可以采取降低軸封母管壓力或適當提升凝汽器真空的方法加以控制。當汽輪機內(nèi)缸內(nèi)壁溫度達到150℃時退出高缸倒暖；當主蒸汽壓力大于1.0MPa，主蒸汽溫度大于汽缸外壁溫50℃以上時，切夾層加熱汽源為主蒸汽，控制脹差平穩(wěn)發(fā)展?？傮w上說，冷態(tài)開機，軸封供汽溫度和壓力應(yīng)該低一些，真空應(yīng)該提升得快一點，盡早投入高缸倒暖和夾層加熱，在確保安全的前提下盡快達到?jīng)_轉(zhuǎn)的條件。

2 暖機升速階段

在沖轉(zhuǎn)過程中脹差基本上繼續(xù)上升。在這一階段，主再熱蒸汽參數(shù)對差脹的影響是最大的，但此時蒸汽流量小，而且蒸汽主要在調(diào)節(jié)級內(nèi)做功，所以沖轉(zhuǎn)時蒸汽的壓力和溫度都應(yīng)適當?shù)鸵恍?。通?00M W機組冷態(tài)啟動的沖轉(zhuǎn)參數(shù)為：主汽壓3.45MPa，主汽溫320℃～340℃，再熱汽壓0.1 MPa～0.2MPa,再熱汽溫237℃～257℃，但主汽溫至少高于高壓調(diào)節(jié)級處內(nèi)缸上壁溫80℃～100℃，而且主汽溫至少保證50℃以上的過熱度。在沖轉(zhuǎn)過程中升速率要低，要密切注意缸溫的變化，如果脹差正值過高應(yīng)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，或者降低真空，讓蒸汽在汽缸中的滯留時間盡量長一些，充分暖機。在汽輪機中速暖機后再升速時，脹差值會有減小的趨勢，但這并不代表轉(zhuǎn)子已暖透，而是由于隨著轉(zhuǎn)速的升高，轉(zhuǎn)子離心力增大，軸向位移也增大，從而使轉(zhuǎn)子變粗縮短，同時汽缸溫度在逐漸上升，汽缸的膨脹速度也在上升，相對遲緩了轉(zhuǎn)子的膨脹值。

同時，為了防止脹差表數(shù)據(jù)失真，還應(yīng)當密切監(jiān)視汽缸膨脹、軸向位移和機組振動等參數(shù)的變化情況，特別是跨越臨界轉(zhuǎn)速時。機組沖轉(zhuǎn)后，控制脹差的手段主要是控制主汽溫在機組并網(wǎng)前不要超過400℃。這一點對于升速階段控制脹差至關(guān)重要，還可以通過調(diào)整夾層加熱的進汽量，將脹差控制在-1.8mm～+3.5mm之間。

3 并網(wǎng)帶負荷階段

機組并網(wǎng)后，特別是在低負荷暖機階段，蒸汽對轉(zhuǎn)子和汽缸的加熱比較劇烈，隨著汽輪機調(diào)節(jié)汽閥的開大，調(diào)節(jié)級溫度上升比較快，對脹差的影響比較大。因此，并網(wǎng)后要緩慢開啟調(diào)節(jié)汽門，并注意調(diào)節(jié)級的溫度變化。

為了防止脹差變化過快，并網(wǎng)后應(yīng)在低負荷狀態(tài)下暖機一段時間。具體的暖機時間由汽缸上下壁溫度、調(diào)節(jié)級溫度和脹差的變化趨勢來確定。只有在脹差值出現(xiàn)下降趨勢而且比并網(wǎng)時的數(shù)值下降10%以后，才能開始逐步升負荷。一旦脹差又出現(xiàn)上漲并且達到并網(wǎng)時的數(shù)值時，應(yīng)當減緩升負荷速度甚至停止升負荷，繼續(xù)暖機，直到機組負荷升至額定值。其間，當汽輪機外缸內(nèi)壁溫度大于350℃，且脹差正常時應(yīng)及時退出夾層加熱。

此外潤滑油溫對脹差也有一定的影響，建議在盤車運行期間油溫控制在25℃～30℃，升速至2000r/min～2500r/min時，應(yīng)調(diào)整潤滑油溫達到40℃～50℃。而且汽缸本體疏水調(diào)節(jié)不當也會影響到脹差，開機時還應(yīng)當注意控制汽缸本體疏水。當機組負荷達到10%～20%時及時關(guān)閉所有疏水門。

在300M W機組冷態(tài)啟動過程中，對脹差的控制幾乎貫穿始終，從啟動一開始就要高度重視，嚴格控制。其中影響機組脹差的因素主要有以下幾點：倒暖和夾層加熱的投入，暖機時間的長短，凝汽器真空的變化，軸封供汽參數(shù)的高低，主蒸汽的溫升率，負荷的變化等。因此在冷態(tài)啟動中控制脹差簡單地說，就是“投夾層，穩(wěn)供汽，控溫升，緩升速；低負荷，多暖機，缸溫上，再去提”。

2009-06-1 1)