淺析如何做好汽輪機的啟動與停運優(yōu)化

【摘要】汽輪機的啟動過程實質(zhì)是一個對汽輪機各部件暖機的過程，而汽輪機的停運過程則是一個相反的過程。無論是汽輪機的啟動還是停運操作，都需要嚴格遵守操作規(guī)程，確保汽輪機各項性能參數(shù)維持在正常限值范圍內(nèi)，避免因操作不當而造成安全事故或帶來安全隱患。本文首先對做好汽輪機的啟停優(yōu)化的意義進行了總結(jié)，然后分別對啟動與停運過程中的重點優(yōu)化內(nèi)容進行了研究與分析。

【關(guān)鍵詞】汽輪機；啟動；停運；優(yōu)化

引言

汽輪機是電廠運行中的一個重要組成部分，也是一類需要重點保護的機械裝置。日常應(yīng)用中，汽輪機故障多發(fā)生在啟動時刻或與啟動時刻有關(guān)。汽輪機的啟動本質(zhì)是對其進行暖機，在暖機過程中各部件受影響因素不同會出現(xiàn)熱應(yīng)力、溫差以及熱變形等情況，如果操作不當或汽輪機本身存在某些缺陷則非常容易引起故障或?qū)罄m(xù)的生產(chǎn)運營帶來不穩(wěn)定因素。在停運過程中，若操作不當容易導致機組停運后負脹差不斷增大，甚至超過報警值或接近跳機保護值，給汽輪機組的穩(wěn)定運行帶來安全隱患。常見的因操作不當而引起的汽輪機故障有汽缸、管道等部位出現(xiàn)裂紋、汽輪機金屬結(jié)構(gòu)部分位置狀態(tài)發(fā)生變化、轉(zhuǎn)子或汽缸出現(xiàn)彎曲等。

綜上，在啟動和停運汽輪機組過程中，必須嚴格遵守相應(yīng)的操作規(guī)程，根據(jù)實際情況開展啟停工作的優(yōu)化，確保汽輪機組設(shè)備穩(wěn)定、可靠運行。

1、汽輪機啟動過程優(yōu)化

汽輪機的啟動過程主要是讓汽輪機轉(zhuǎn)子由靜止狀態(tài)或盤車狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)移到正常運行狀態(tài)的過程。實際應(yīng)用中，按照啟動參數(shù)或設(shè)備啟動順序不同可以將汽輪機的啟動過程分為多種類型。如針對參數(shù)的額定參數(shù)啟動和滑動參數(shù)啟動、針對進汽的中壓缸和高、中壓缸的進汽啟動以及針對啟動前汽缸溫度狀態(tài)的冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)啟動等。但無論是哪種啟動方式都會涉及到幾個核心器件或設(shè)備的啟動與優(yōu)化，如暖管、泵、加熱器、凝汽器真空度等。

1.1暖管的啟動優(yōu)化

暖管過程的主要目的在于將汽輪機金屬管壁均勻加熱到適當溫度，避免因受熱不均或升溫過快等出現(xiàn)溫差過大，影響閥門、三通等零部件的熱應(yīng)力變化，造成管道或零部件出現(xiàn)破裂、變形等情況的發(fā)生。對暖管過程進行優(yōu)化，核心在于控制管道內(nèi)蒸汽壓力與蒸汽流量的變化。實際操作中，要注意控制管道汽水閥和疏水閥等的開度來調(diào)整或控制暖管的進程，確保暖管的升溫升壓過程符合汽輪機設(shè)計要求。

1.2沖轉(zhuǎn)階段的凝汽器真空參數(shù)優(yōu)化

沖轉(zhuǎn)過程中，凝汽器的真空度由脹差值和機組溫度上升速度來決定。真空度不能過低也不能過高。為獲得最佳的啟動效果，在冷啟動狀態(tài)下，在主蒸汽溫度達到額定值之前，通過投入輔助蒸汽供軸封后，適時執(zhí)行抽真空操作，進而實現(xiàn)主蒸汽溫度和凝汽器真空度可同步達到汽輪機運轉(zhuǎn)要求值，以節(jié)省啟動時間。這個階段需要特別注意的是軸封位置的供汽溫度與抽真空過程的協(xié)調(diào)控制，若控制不當很容易發(fā)生送汽與抽真空不匹配，由此可能導致啟動時間延長或設(shè)備受損等。若抽真空速度無法與供汽升溫過程同步，也可以使用射水泵的設(shè)備來加快抽真空速度。

正常情況下，汽輪機的真空度大致維持在6到80kPa是最好的，當汽輪機進入到低負荷暖機過程中時，可以根據(jù)實際情況適當提升真空壓力值。

1.3水泵的啟動優(yōu)化

水泵是輔助汽輪機暖機啟動的主要輔助裝置之一。實際應(yīng)用中，凝結(jié)水泵啟動的時間節(jié)點應(yīng)該為向軸封送汽凝汽器抽真空之前。由于凝結(jié)水泵耗電量大，其啟動過早會造成能源的浪費，啟動過晚則容易導致軸封加熱器損壞等。而發(fā)電機定子冷卻水泵啟動的時間節(jié)點應(yīng)該為汽輪機沖轉(zhuǎn)開始前。發(fā)電機定子線圈只有在汽輪機沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)之后才會產(chǎn)生熱量，需要使用冷卻水降低其工作溫度，定子冷卻水泵過早的啟動只能造成廠用電的浪費。

1.4加熱器的啟動優(yōu)化

汽輪機啟動過程中可能會出現(xiàn)上下汽缸溫差過大的情況，這種情況會在很大程度上延長暖機進行時間，甚至造成汽輪機停機。為避免這種狀況的出現(xiàn)，可以使用加熱器抽汽管道連接下汽缸，在汽輪機啟動的同時加熱器隨機啟動，相當于增加了汽缸的疏水點，有利于降低上下汽缸的溫度差。

1.5脹差的控制與優(yōu)化

汽輪機暖機過程中，由于可允許的脹差變化范圍較小，為控制汽輪機的脹差，實際操作中可以采用合理調(diào)節(jié)凝汽器真空的方法進行優(yōu)化。該方法可以通過合理調(diào)節(jié)凝汽器的真空度來調(diào)整汽輪機的進汽量和排氣溫度等參數(shù)，有效地控制機組脹差的正向增長，進而將汽輪機組的脹差控制在正常范圍內(nèi)。

2、汽輪機停運過程優(yōu)化

汽輪機的停運操作應(yīng)該嚴格按照操作規(guī)程執(zhí)行，對其優(yōu)化主要集中在控制減負荷速率、控制機組轉(zhuǎn)速惰走、停機后凝汽器冷卻水泵優(yōu)化運行等內(nèi)容。

汽輪機的減負荷操作應(yīng)該周期性、勻速進行，減負荷的速率應(yīng)嚴格按照操作規(guī)程的要求執(zhí)行。若減負荷速度過快容易對設(shè)備零部件和金屬組件帶來損傷，若減負荷速度過慢則會延遲停運時間。

在汽輪機組轉(zhuǎn)子惰走過程中，應(yīng)加強對汽輪機本體參數(shù)如振動、軸承溫度等的監(jiān)視，并安排現(xiàn)場對汽輪機本體振動情況進行檢查。異常情況下，應(yīng)及時破壞真空以縮短轉(zhuǎn)子惰走時間，保護汽輪機轉(zhuǎn)子和軸承。

此外，汽輪機停運后，還應(yīng)保持凝汽器冷卻水系統(tǒng)一臺循環(huán)水泵繼續(xù)運行，以保證對汽輪機抽汽管道和汽缸內(nèi)部的殘余蒸汽進行冷卻，防止因后汽缸溫度升高而使脹差值增大的情況出現(xiàn)。

總結(jié)

總之，汽輪機的啟動與停運是汽輪機控制的重要過程，對其進行優(yōu)化的目標是在不影響汽輪機工作性能的前提下縮短啟動時間，增強汽輪機運行穩(wěn)定性，消除啟動或停運過程中存在的安全隱患，提升汽輪機工作效率，減少能源損耗等。實踐工作中，不斷摸索和優(yōu)化汽輪機啟停過程是非常具有實際意義的。

參考文獻

[1]李軍.小議如何優(yōu)化汽輪機的啟動與停運[J].黑龍江科技信息，2007（12）

[2]曹世勇，蘇志剛，賀軍.汽輪機的啟動與優(yōu)化[J].中國科技博覽，2010（5）

[3]陳發(fā)斌.汽輪發(fā)電機組故障停機原因分析及對策[J].石油化工安全環(huán)保技術(shù)，2008，24（3）