燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組的汽輪機(jī)啟動(dòng)過程優(yōu)化

陳堅(jiān)紅，顧正皓，張夢(mèng)可，丁陽(yáng)俊，毛志偉，盛德仁

（1．浙江大學(xué)熱工與動(dòng)力系統(tǒng)研究所，杭州310027；2．國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014）

燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組的汽輪機(jī)啟動(dòng)過程優(yōu)化

陳堅(jiān)紅1，顧正皓2，張夢(mèng)可1，丁陽(yáng)俊2，毛志偉2，盛德仁1

（1．浙江大學(xué)熱工與動(dòng)力系統(tǒng)研究所，杭州310027；2．國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014）

為加快汽輪機(jī)的啟動(dòng)速率，縮短暖機(jī)時(shí)間，提高燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組調(diào)峰能力，建立了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子二維軸對(duì)稱模型，通過數(shù)值模擬找出啟動(dòng)過程中轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力的變化規(guī)律。在有限元計(jì)算的基礎(chǔ)上，采用DCS組態(tài)的方法，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的在線應(yīng)力計(jì)算、監(jiān)視，優(yōu)化啟動(dòng)過程。優(yōu)化后的快速啟動(dòng)過程與原溫態(tài)啟動(dòng)相比，啟動(dòng)時(shí)間可縮短約40 min，每年可增加306萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。

聯(lián)合循環(huán)；汽輪機(jī)；轉(zhuǎn)子應(yīng)力；DCS控制；優(yōu)化

0 引言

我國(guó)從20世紀(jì)90年代末開始從國(guó)外大量引進(jìn)9E級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)峰，燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)成為電網(wǎng)主力調(diào)峰機(jī)組。在燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組啟動(dòng)過程中，燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)響應(yīng)快速，幾分鐘內(nèi)可達(dá)到額定負(fù)荷，而聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)啟動(dòng)相對(duì)較慢，一般需要3~4 h，因此在燃?xì)廨啓C(jī)到達(dá)額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，汽輪機(jī)還處于持續(xù)3個(gè)多小時(shí)的暖機(jī)階段。在這個(gè)時(shí)間段中，燃?xì)廨啓C(jī)的排氣大部分從旁路直接排出，余熱鍋爐的蒸汽也通過旁路閥排至凝汽器，造成巨大的能源損失[1]。為了減少啟動(dòng)過程中的能源損失，本文研究在保證長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行的前提下機(jī)組的快速啟動(dòng)實(shí)施方案，重點(diǎn)是如何將機(jī)組啟動(dòng)過程中轉(zhuǎn)子因溫差而產(chǎn)生的熱應(yīng)力控制在合理水平。

之前，對(duì)于聯(lián)合循環(huán)快速啟動(dòng)的研究多集中在余熱鍋爐的快速啟動(dòng)，而如何優(yōu)化汽輪機(jī)的啟動(dòng)過程已成為目前的熱點(diǎn)問題，通過科研人員大量的研究，熱應(yīng)力的在線監(jiān)控技術(shù)已成功進(jìn)入實(shí)用階段。美國(guó)電力研究院（EPRI）、通用電器公司（GE）、西屋公司（WH）、俄羅斯UKTH公司、日本中央電力研究所、東芝公司、三菱公司、法國(guó)ALSTHOM公司、英國(guó)中央電力局、瑞士ABB公司等都相繼在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子材料特性及熱應(yīng)力監(jiān)測(cè)、壽命評(píng)定技術(shù)方面開展了大量卓有成效的研究工作[2]。國(guó)內(nèi)眾多專家學(xué)者也對(duì)汽輪機(jī)啟動(dòng)過程中配汽方式的優(yōu)缺點(diǎn)、汽輪機(jī)啟動(dòng)方式的特點(diǎn)、不同加載工質(zhì)參數(shù)和轉(zhuǎn)子物性參數(shù)的變化規(guī)律等方面開展研究[3-5]，進(jìn)而指導(dǎo)機(jī)組的快速啟動(dòng)，但是針對(duì)汽輪機(jī)啟動(dòng)過程中暖機(jī)操作和DCS控制邏輯的優(yōu)化研究卻很少。

本文采用數(shù)值計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組汽輪機(jī)啟動(dòng)過程進(jìn)行研究，以無(wú)中心孔轉(zhuǎn)子二維軸對(duì)稱有限元模型為對(duì)象，提取實(shí)際運(yùn)行時(shí)的溫態(tài)和冷態(tài)啟動(dòng)曲線，對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行數(shù)值模擬。通過應(yīng)力計(jì)算，分析現(xiàn)有機(jī)組啟動(dòng)過程的應(yīng)力情況，修改制定新的機(jī)組暖機(jī)方案，修改DCS中不合理的啟動(dòng)過程控制策略，在機(jī)組實(shí)際啟動(dòng)過程中不斷調(diào)整試驗(yàn)，用有限元分析和在線應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)力和壽命驗(yàn)證，優(yōu)化控制程序，使聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的汽輪機(jī)在滿足安全性要求的前提下實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)。

1 控制系統(tǒng)與計(jì)算模型

1.1 控制系統(tǒng)

某9E燃機(jī)機(jī)組為300 MW燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，共2臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)、2臺(tái)立式非補(bǔ)燃單壓強(qiáng)制循環(huán)爐。配套的100 MW汽輪發(fā)電機(jī)組為單缸、多級(jí)、沖動(dòng)、純凝式軸向排汽機(jī)組，額定功率103 MW、主蒸汽壓力6.6 MPa，主蒸汽溫度為503℃。

油改氣后，燃?xì)廨啓C(jī)控制采用MARK VI E，汽輪機(jī)控制納入DCS控制系統(tǒng)，余熱鍋爐及電站的主控采用ABB公司的DCS控制系統(tǒng)，自動(dòng)化水平較高，能夠?qū)崿F(xiàn)整套機(jī)組的全自動(dòng)啟停，滿足簡(jiǎn)單循環(huán)或聯(lián)合循環(huán)等多種運(yùn)行方式要求，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)負(fù)荷控制。但控制邏輯設(shè)計(jì)上附加了很多限制，啟動(dòng)過程中經(jīng)常因輔機(jī)設(shè)備某一條件不滿足而導(dǎo)致整個(gè)程序無(wú)法順利執(zhí)行，需運(yùn)行人員手動(dòng)干預(yù)提升啟動(dòng)速度。由于經(jīng)驗(yàn)等方面原因，不同運(yùn)行人員在汽輪機(jī)啟動(dòng)過程中的耗時(shí)會(huì)有所不同，因此快速啟動(dòng)在人員操作、控制優(yōu)化等方面還有較大的潛力可挖。

1.2 有限元模型及算法

轉(zhuǎn)子為軸對(duì)稱部件，根據(jù)轉(zhuǎn)子實(shí)際尺寸可簡(jiǎn)化得到二維有限元模型，采用離心力等效的方法，將葉片等效為產(chǎn)生相同離心力的圓環(huán)[6]，單元網(wǎng)格設(shè)置為plane55網(wǎng)格自動(dòng)劃分，并在應(yīng)力集中處等關(guān)鍵部位進(jìn)行加密細(xì)化處理，應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算時(shí)單元屬性會(huì)轉(zhuǎn)化為plane182單元，得到如圖1所示的轉(zhuǎn)子有限元模型。

圖1 二維轉(zhuǎn)子有限元模型

采用熱-結(jié)構(gòu)耦合的計(jì)算方法，根據(jù)模型加載各級(jí)參數(shù)，計(jì)算溫度場(chǎng)，完成熱分析，然后轉(zhuǎn)化單元屬性，進(jìn)入結(jié)構(gòu)計(jì)算，每1 min為1個(gè)載荷步，利用ansys稀疏矩陣求解器進(jìn)行求解，得到結(jié)果文件。

在線應(yīng)力計(jì)算、監(jiān)視采用DCS控制系統(tǒng)組態(tài)方法，按差分法計(jì)算轉(zhuǎn)子監(jiān)測(cè)面的溫度場(chǎng)，在計(jì)算模型中只考慮轉(zhuǎn)子徑向溫差，不考慮軸向熱流的影響。將轉(zhuǎn)子的危險(xiǎn)截面離散化為15層，得到轉(zhuǎn)子導(dǎo)熱的數(shù)學(xué)模型，求得轉(zhuǎn)子監(jiān)測(cè)面的溫度場(chǎng)。再用轉(zhuǎn)子體積平均溫度計(jì)算熱應(yīng)力場(chǎng)。在線應(yīng)力計(jì)算中，引入應(yīng)力裕度系數(shù)，應(yīng)力裕度系數(shù)是許用應(yīng)力與計(jì)算應(yīng)力之差和許用應(yīng)力的比值，是向運(yùn)行人員提示當(dāng)前轉(zhuǎn)子監(jiān)測(cè)面的應(yīng)力是否在允許范圍內(nèi)的一個(gè)比例數(shù)。

1.3 轉(zhuǎn)子熱邊界條件

根據(jù)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)行時(shí)的熱量傳遞特點(diǎn)及熱流密度分析，對(duì)熱轉(zhuǎn)子邊界條件做如下設(shè)定[7]：

（1）轉(zhuǎn)子左右斷面是整段轉(zhuǎn)子在汽缸外的截?cái)嗝妫瑹崃髅芏刃?，所以在有限元?jì)算中做絕熱處理。

（2）轉(zhuǎn)子無(wú)中心孔，中心邊界做絕熱處理。

（3）與蒸汽接觸的轉(zhuǎn)子外表面作為第三類邊界條件，已知換熱系數(shù)與介質(zhì)溫度。

（4）轉(zhuǎn)子左右軸承處由于潤(rùn)滑油的冷卻作用，在有限元計(jì)算中設(shè)為70℃，按第一類邊界條件處理。

啟動(dòng)過程中，蒸汽參數(shù)和換熱系數(shù)會(huì)隨時(shí)間和位置發(fā)生變化，而且換熱系數(shù)又與轉(zhuǎn)子的幾何尺寸和蒸汽的物性參數(shù)有關(guān)，所以，在計(jì)算換熱系數(shù)之前，需要先確定蒸汽的物性參數(shù)，計(jì)算出各級(jí)在級(jí)前、級(jí)后、汽封、輪緣和光軸處的換熱系數(shù)，然后通過溫比系數(shù)和壓比系數(shù)確定各級(jí)蒸汽的參數(shù)，再導(dǎo)入啟動(dòng)曲線，進(jìn)行仿真模擬。

2 應(yīng)力計(jì)算

2.1 啟動(dòng)曲線

汽輪機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)按照啟動(dòng)前汽缸金屬溫度可分為冷態(tài)啟動(dòng)、溫態(tài)啟動(dòng)和熱態(tài)啟動(dòng)：汽輪機(jī)缸溫低于193℃為冷態(tài)啟動(dòng)；缸溫193~380℃為溫態(tài)啟動(dòng)；缸溫高于380℃為熱態(tài)啟動(dòng)。冷態(tài)啟動(dòng)至汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速3 000 r/min需要暖機(jī)時(shí)間75 min，帶至滿負(fù)荷時(shí)間為20 min，每年允許4次；溫態(tài)啟動(dòng)至轉(zhuǎn)速3 000 r/min需要暖機(jī)時(shí)間45 min，帶至滿負(fù)荷時(shí)間為15 min，每年允許26次；熱態(tài)啟動(dòng)至轉(zhuǎn)速3 000 r/min需要5 min，不需要暖機(jī)，帶至滿負(fù)荷時(shí)間為10 min，每年允許370次。查看該機(jī)組DCS的歷史啟動(dòng)曲線，缸溫均在335~ 350℃，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)情況，基本屬于溫態(tài)啟動(dòng)，制造商提供的說明書規(guī)定每年溫態(tài)啟動(dòng)次數(shù)為26次，但實(shí)際目前該機(jī)組每年啟動(dòng)250次，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)定值。

機(jī)組運(yùn)行規(guī)程中，熱態(tài)啟動(dòng)不需要暖機(jī)，可直接升至滿負(fù)荷，所以對(duì)汽輪機(jī)的冷態(tài)啟動(dòng)和溫態(tài)啟動(dòng)過程進(jìn)行研究，從DCS中調(diào)取2種啟動(dòng)方式的實(shí)際啟動(dòng)數(shù)據(jù)如圖2、圖3所示。

圖2 冷態(tài)啟動(dòng)曲線

由圖2和圖3可知優(yōu)化前啟動(dòng)時(shí)的暖機(jī)操作過程：冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速為600 r/min的低速暖機(jī)時(shí)間為18 min，轉(zhuǎn)速為1 200 r/min的中速暖機(jī)時(shí)間為38 min，轉(zhuǎn)速為2 200 r/min的高速暖機(jī)時(shí)間為13 min；溫態(tài)啟動(dòng)時(shí)，低速暖機(jī)4 min，中速暖機(jī)13 min，高速暖機(jī)19 min。

2.2 應(yīng)力計(jì)算結(jié)果

根據(jù)啟動(dòng)曲線進(jìn)行ansys仿真數(shù)值模擬計(jì)算，參考模擬計(jì)算的結(jié)果，找出應(yīng)力值最大的4個(gè)點(diǎn)作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)A為調(diào)節(jié)級(jí)葉輪出汽側(cè)根部圓角處節(jié)點(diǎn)、B為與A點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的軸心處的節(jié)點(diǎn)、C為調(diào)節(jié)級(jí)葉輪進(jìn)汽側(cè)根部圓角處節(jié)點(diǎn)、D為與C點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的軸心處的節(jié)點(diǎn)，如圖4所示。

圖3 溫態(tài)啟動(dòng)曲線

圖4 模型監(jiān)測(cè)點(diǎn)

計(jì)算中考慮了轉(zhuǎn)子的離心應(yīng)力和熱應(yīng)力，2種應(yīng)力合成后的應(yīng)力由Misses準(zhǔn)則[8]確定，2種啟動(dòng)方式下監(jiān)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力曲線如圖5、圖6所示。

圖5 冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力曲線

2.3 應(yīng)力計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)圖5、圖6所示的有限元計(jì)算結(jié)果，參考汽輪機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)的應(yīng)力曲線，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在冷態(tài)啟動(dòng)過程中的應(yīng)力最大值達(dá)到725.99 MPa，已經(jīng)超過了此溫度下轉(zhuǎn)子材料的屈服極限（553 MPa），并且在時(shí)間段內(nèi)各關(guān)鍵點(diǎn)的應(yīng)力曲線有很大波動(dòng)。溫態(tài)啟動(dòng)過程中的最大應(yīng)力值為239.7 MPa，基本能夠保證啟動(dòng)的安全性，但是過長(zhǎng)的啟動(dòng)時(shí)間不能滿足調(diào)峰機(jī)組快速啟動(dòng)的要求。

由應(yīng)力曲線、啟動(dòng)曲線、暖機(jī)操作過程可知：在冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，汽輪機(jī)工況比較惡劣，存在超過汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子屈服極限應(yīng)力的情況，影響轉(zhuǎn)子壽命；溫態(tài)啟動(dòng)時(shí)應(yīng)力水平不是很高，有很大的優(yōu)化潛力；在轉(zhuǎn)子低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于蒸汽參數(shù)比較低，暖機(jī)效果并不明顯；不帶負(fù)荷暖機(jī)的啟動(dòng)方式對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子非常不利，啟動(dòng)過程中的最大應(yīng)力都發(fā)生在升負(fù)荷過程中；低負(fù)荷暖機(jī)對(duì)于應(yīng)力水平控制非常重要。

圖6 溫態(tài)啟動(dòng)時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力曲線

3 啟動(dòng)過程優(yōu)化

3.1 暖機(jī)時(shí)間優(yōu)化處理

在確保設(shè)備安全的前提下，充分考慮節(jié)能，對(duì)汽輪機(jī)溫態(tài)啟動(dòng)和冷態(tài)啟動(dòng)的暖機(jī)時(shí)間進(jìn)行了如下優(yōu)化：

（1）減少帶負(fù)荷前的暖機(jī)時(shí)間，如圖7所示。

當(dāng)汽缸壁溫為250~350℃時(shí)（新增溫度分段），采用次熱態(tài)啟動(dòng)，沖轉(zhuǎn)過程中在2 200 r/min時(shí)暖機(jī)5 min，從零到3 000 r/min的沖轉(zhuǎn)總時(shí)間為10 min。汽機(jī)帶負(fù)荷過程中燃機(jī)負(fù)荷保持50 MW。

當(dāng)汽缸壁溫在193~250℃時(shí)，采用溫?zé)釕B(tài)啟動(dòng)，沖轉(zhuǎn)過程中所用方式及時(shí)間與原溫態(tài)啟動(dòng)方式相同，升速率控制與次熱態(tài)相同。汽機(jī)帶負(fù)荷過程中燃機(jī)負(fù)荷保持50 MW。

圖7 優(yōu)化后暖機(jī)時(shí)間

當(dāng)汽缸壁溫低于193℃時(shí)，采用冷態(tài)啟動(dòng)，沖轉(zhuǎn)過程中暖機(jī)分段與啟動(dòng)方式相同，各段的升速速率不變，從零到600 r/min的升速和暖機(jī)總時(shí)間為10 min，從600 r/min到1 200 r/min的升速和暖機(jī)總時(shí)間為22 min，從1 200 r/min到2 200 r/min的升速和暖機(jī)總時(shí)間為23 min，然后按原程序升至3 000 r/min，沖轉(zhuǎn)升速總時(shí)間約為58 min。汽機(jī)帶負(fù)荷過程中燃機(jī)負(fù)荷保持不變，根據(jù)環(huán)境溫度控制在適當(dāng)負(fù)荷。

（2）增加低負(fù)荷暖機(jī)時(shí)間，并增加升負(fù)荷率控制，升負(fù)荷速率=升負(fù)荷速率初始定值×安全裕度系數(shù)，當(dāng)安全裕度系數(shù)小于0.1時(shí)應(yīng)視作零（安全裕度系數(shù)小于零時(shí)也視作零），此時(shí)應(yīng)保持調(diào)門開度不變；主蒸汽母管壓力由旁路閥控制。當(dāng)旁路閥關(guān)至開度只有5%時(shí)，旁路閥全關(guān)，此時(shí)主蒸汽母管壓力由調(diào)門控制。

3.2 控制邏輯修改

（1）旁路控制：汽輪機(jī)在CASE（事件觸發(fā)）控制模式下并網(wǎng)時(shí)，旁路設(shè)定值從原來(lái)的4 MPa變成主蒸汽母管壓力加0.2 MPa，旁路逐步撤出壓力控制至旁路關(guān)閉。優(yōu)化后修改為將該過程推遲至滑壓控制投入后，即在滑壓投入前旁路控制設(shè)定值一直維持4 MPa，保證機(jī)組帶負(fù)荷暖機(jī)時(shí)主蒸汽壓力不會(huì)過高。

（2）調(diào)門開關(guān)速率限制中增加應(yīng)力限制：利用應(yīng)力裕度系數(shù)來(lái)增加應(yīng)力限制，使運(yùn)行人員能夠了解監(jiān)測(cè)面轉(zhuǎn)子是否在允許范圍內(nèi)，當(dāng)安全裕度系數(shù)K≤0時(shí)，表示計(jì)算應(yīng)力已達(dá)到或超過許用應(yīng)力，操作人員應(yīng)立即調(diào)整溫升率。

3.3 優(yōu)化后應(yīng)力裕度系數(shù)變化分析

冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)在線應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖8所示。機(jī)組在升速時(shí)應(yīng)力裕度系數(shù)比較大，帶負(fù)荷至10%時(shí)，應(yīng)力裕度系數(shù)開始下降，這時(shí)采用帶負(fù)荷暖機(jī)，暖機(jī)結(jié)束后轉(zhuǎn)為滑壓運(yùn)行；在帶負(fù)荷至25%時(shí)，應(yīng)力裕度系數(shù)最小，約為0，停止加負(fù)荷暖機(jī)，直至應(yīng)力裕度系數(shù)達(dá)到0.2以上。從曲線來(lái)看，在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子升速過程中，轉(zhuǎn)子溫度上升較慢，暖機(jī)作用不大，因此在缸溫超過300℃時(shí)，可以直接升速到3 000 r/min，應(yīng)力裕度系數(shù)一直在0.9左右。并網(wǎng)后，在低負(fù)荷時(shí)有必要控制升負(fù)荷率和升溫率，從曲線來(lái)看應(yīng)力上升的主要時(shí)刻為機(jī)組帶負(fù)荷10%以后，此時(shí)應(yīng)力水平大幅度上升，裕度系數(shù)最低下降到0.1左右。并網(wǎng)后的調(diào)節(jié)級(jí)溫度上升較快，在負(fù)荷25%時(shí)暖機(jī)可使應(yīng)力裕度系數(shù)逐漸上升，因此并網(wǎng)帶負(fù)荷后進(jìn)行的低負(fù)荷暖機(jī)對(duì)于應(yīng)力水平控制非常重要。

圖8 冷態(tài)啟動(dòng)在線應(yīng)力裕度系數(shù)變化

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的數(shù)值模擬結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)暖機(jī)時(shí)間和操作規(guī)程進(jìn)行優(yōu)化，提高了聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)組的啟動(dòng)速度。通過計(jì)算分析，調(diào)整聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的運(yùn)行規(guī)程，與原來(lái)相比節(jié)約了啟動(dòng)時(shí)間，增加了發(fā)電量。通過邏輯和操作優(yōu)化，在不同程度上優(yōu)化了機(jī)組的啟動(dòng)過程，提高了經(jīng)濟(jì)效益。暖機(jī)操作優(yōu)化后，機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間縮短，冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)最大應(yīng)力減小，延長(zhǎng)了機(jī)組的壽命。以溫態(tài)啟動(dòng)為例，啟動(dòng)時(shí)間縮短了約40 min，每年可以增加306萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。暖機(jī)操作優(yōu)化研究不僅能指導(dǎo)聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)組的啟動(dòng)，對(duì)于研究常規(guī)機(jī)組快速啟動(dòng)也具有參考價(jià)值。

[1]姚珺，金建榮，盛德仁，等.S109FA聯(lián)合循環(huán)機(jī)組旁路控制系統(tǒng)及啟停異常分析[J].電站系統(tǒng)工程，2008，24（6）∶64-65.

[2]KIMURA K.Life assessment and diagnosis system for steam turbine components[C].Conference on Life Extension and Assessment of Fossil Plants，EPRI，Washington，DC，June1986∶2-4.

[3]江寧，曹祖慶．溫態(tài)、熱態(tài)啟動(dòng)中的最佳溫度匹配方式探討[J]．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，1999，19（9）∶57-61.

[4]賈玉堂，莊賀慶，胥建群．中壓缸啟動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子壽命損耗估算[J]．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，1991，11（1）∶27-33.

[5]梁志宏，楊昆，孫耀唯，等．電力市場(chǎng)下機(jī)組變負(fù)荷速率控制與壽命管理技術(shù)支持系統(tǒng)的研究[J]．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2005，25（20）∶100-105.

[6]丁有宇．汽輪機(jī)強(qiáng)度計(jì)算手冊(cè)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2010.

[7]丁陽(yáng)俊，盛德仁，陳堅(jiān)紅，等.某電廠聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)啟動(dòng)過程優(yōu)化[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013，33（2）∶9-15.

[8]張保衡．大容量火電機(jī)組壽命管理與調(diào)峰運(yùn)行[M]．北京：水利電力出版社，1988．

下期要目

●1 000 kV皖南—浙北特高壓同塔雙回線路工頻參數(shù)仿真計(jì)算

●智能變電站擴(kuò)建110 kV母差保護(hù)不停電接入策略研究與實(shí)踐

●屋脊型除霧器在濕法脫硫系統(tǒng)中的改造實(shí)踐

●針對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷突變的可再生能源系統(tǒng)并網(wǎng)算法研究

●660 MW超超臨界機(jī)組振動(dòng)原因分析與處理

●大型機(jī)組高加RB控制策略存在的問題及完善措施

●1 000 MW機(jī)組精確控制加氧處理技術(shù)的應(yīng)用研究

●基于電芯替換的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組維護(hù)方法

●戶外GIS設(shè)備架空垂直出線方式的研究與應(yīng)用

●一起220 kV變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的分析

Optimization on Start-up Process of Steam Turbine in Combined Cycle Generating Units

CHEN Jianhong1，GU Zhenghao2，ZHANG Mengke1，DING Yangjun2，MAO Zhiwei2，SHENG Deren1
（1.Institute of Thermal Science and Power System，Zhejiang University，Hangzhou 310027，China；2.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute,Hangzhou 310014，China）

For accelerating the start-up speed of steam turbine，shortening the warming-up time and improving peak-shaving capacity of gas-steam combined cycle generating units，a two-dimensional axis symmetric model of steam turbine rotor is established，which obtains variation regularity of rotor stress during start-up by numerical simulation.On the basis of finite element calculation,the DCS configuration method is adopted to achieve online calculation and monitoring of units stress，and then the startup process is optimized.Compared with the original warm start-up process，the quick start-up process after optimization can shorten starting time by 40 minutes and annually increase economic benefit of 3.06 million yuan.

combined cycle；steam turbine；rotor stress；DCS control；optimization

TK267

：B

：1007-1881（2014）10-0040-05

2014-08-04

陳堅(jiān)紅（1967-），男，浙江義烏人，副教授，主要從事燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)、熱工自動(dòng)化和火電廠熱力系統(tǒng)分析的教學(xué)與研究工作。（本文編輯：徐晗）