淺析135MW汽輪機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)控制要點(diǎn)

張鵬

（河南能源集團(tuán)鶴煤熱電廠，河南 鶴壁 458000）

一、前言

我公司汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為C135—13.2/0.245/535/535/1.1.1.2超高壓、單軸、雙缸雙抽（一級(jí)可調(diào)）、一次中間再熱、凝汽式汽輪機(jī)。每年采暖供熱季結(jié)束后我公司將分別對(duì)兩臺(tái)機(jī)組進(jìn)行小修或中修。所以，每年機(jī)組都將經(jīng)過冷態(tài)啟動(dòng)。汽輪機(jī)的啟動(dòng)過程就是將轉(zhuǎn)子由盤車狀態(tài)沖轉(zhuǎn)至額定轉(zhuǎn)速并帶負(fù)荷正常運(yùn)行的過程。整個(gè)過程就是對(duì)汽輪機(jī)各部件的加熱過程，使機(jī)組各部分的熱應(yīng)力、熱變形、轉(zhuǎn)子與汽缸的脹差以及轉(zhuǎn)動(dòng)部分的振動(dòng)均維持在允許范圍內(nèi)，使機(jī)組的金屬溫度盡快均勻地升高到工作溫度。機(jī)組啟動(dòng)過程對(duì)電能和燃料的消耗相當(dāng)大，合理控制冷態(tài)啟動(dòng)要點(diǎn)，既可以保證機(jī)組啟動(dòng)安全，又能合理控制啟動(dòng)時(shí)間，盡快使機(jī)組帶上規(guī)定負(fù)荷，達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)啟動(dòng)。

二、合理控制軸封系統(tǒng)

135MW機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)從汽封供汽到?jīng)_轉(zhuǎn)前，脹差值（轉(zhuǎn)子膨脹值與氣缸膨脹值之差）一直往正方向變化。汽封供汽對(duì)整個(gè)汽缸的膨脹并無影響，只是與汽封相應(yīng)的主軸段受熱后，使轉(zhuǎn)子伸長(zhǎng)。除了軸端汽封以外，汽缸的通流部分也被加熱，但因進(jìn)入汽缸的汽量很少，汽封供汽不會(huì)使汽缸產(chǎn)生明顯的膨脹。汽封供汽對(duì)轉(zhuǎn)子伸長(zhǎng)值的影響是由供汽溫度決定的。但汽封供汽的時(shí)間越長(zhǎng)，汽封段主軸被加熱得越充分，脹差正值增加得越多。因此縮短汽封供汽的時(shí)間，對(duì)減少脹差的正值有一定的作用，冷態(tài)啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)前 10～15分鐘投入軸封供汽。

機(jī)組檢修一般都進(jìn)行凝汽器灌水查漏，軸封系統(tǒng)管道內(nèi)大多存有積水，在機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)抽真空之前，必須先將軸封母管和低壓軸封供汽管道對(duì)大氣疏水開啟，將系統(tǒng)內(nèi)存水放凈后關(guān)閉；否則，當(dāng)抽起真空后，軸封系統(tǒng)內(nèi)存水將被抽到汽封處，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生不良影響。

三、旁路系統(tǒng)合理控制

汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)，是將鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽繞過汽輪機(jī)或再熱器，通過減溫減壓裝置排入凝汽器的系統(tǒng)。我公司 135MW機(jī)組配備容量為 30%的兩級(jí)串聯(lián)旁路系統(tǒng)。高壓旁路從兩主汽管接出，合為一路，經(jīng)旁路減溫減壓后，再分成兩路分別接至再熱冷段蒸汽管道，其減溫水取自給水泵出口管道。低壓旁路從兩路再熱熱段蒸汽管接出，合并經(jīng)減溫減壓后，以單根接至凝汽器入口，經(jīng)三級(jí)減溫后進(jìn)入凝汽器，其減溫水均取自凝結(jié)水。其主要作用有：一是，保證鍋爐最低負(fù)荷的蒸發(fā)量，即在最低負(fù)荷下應(yīng)能滿足鍋爐水動(dòng)力循環(huán)的可靠性和燃燒穩(wěn)定性要求，使鍋爐和汽輪機(jī)能夠獨(dú)立運(yùn)行；二是，當(dāng)汽輪機(jī)組啟、停和甩負(fù)荷時(shí)，能起保護(hù)再熱器的作用，即保證再熱器通過必要的冷卻蒸汽量，避免超溫；三是，在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前維持主蒸汽和再熱蒸汽參數(shù)達(dá)到一個(gè)預(yù)定的水平，以滿足各種啟動(dòng)方式的要求；四是，回收工質(zhì)和部分熱量并減小排汽噪音。旁路系統(tǒng)不但可以改善機(jī)組的安全性能，而且能夠保證機(jī)組啟停的靈活性和運(yùn)行的穩(wěn)定性。特別是在冷態(tài)啟動(dòng)過程中，合理控制旁路可以對(duì)汽缸進(jìn)行倒暖預(yù)熱，達(dá)到減小金屬溫差縮短啟動(dòng)暖機(jī)時(shí)間的效果。

機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)爐點(diǎn)火后，汽機(jī)真空達(dá) 35kPa 以上時(shí)，根據(jù)鍋爐要求，即可投入高低旁路。隨著鍋爐參數(shù)的升高，合理調(diào)整高低旁路開度，控制升溫、升壓速度滿足升溫升壓曲線標(biāo)準(zhǔn)。投入旁路前，系統(tǒng)必須充分暖管，疏盡疏水，操作高低旁路調(diào)整門時(shí)要緩慢，嚴(yán)禁因操作不當(dāng)或疏水未盡造成汽水沖擊使旁路管道產(chǎn)生振動(dòng)。旁路投運(yùn)應(yīng)先開啟二級(jí)減溫水及三級(jí)減溫水門，維持

低旁后溫度在 180℃以下，逐漸開啟低旁調(diào)整門，并應(yīng)注意監(jiān)視凝汽器真空。低旁開啟后高旁才允許打開，因?yàn)槔鋺B(tài)啟動(dòng)蒸汽參數(shù)不高，高旁減溫水不需要投。升參數(shù)過程中逐漸開大高低旁路門，高壓旁路門根據(jù)主汽壓力變化情況維持在 40～50%開度，用低壓旁路門控制再熱汽壓力，調(diào)整過程中應(yīng)注意機(jī)組真空，控制排汽缸溫度在合格范圍內(nèi)。調(diào)整時(shí)應(yīng)通知鍋爐或根據(jù)鍋爐要求進(jìn)行。汽機(jī)沖轉(zhuǎn)后應(yīng)根據(jù)主汽壓力下降率，逐漸關(guān)小高低旁路，定速并網(wǎng)后，可根據(jù)鍋爐要求關(guān)閉高低旁路。

四、合理選擇、控制沖轉(zhuǎn)參數(shù)

冷態(tài)啟動(dòng)，汽缸金屬溫度低于 150℃，沖轉(zhuǎn)參數(shù)的合理選擇是控制升速、脹差的關(guān)鍵。由于沖轉(zhuǎn)參數(shù)以機(jī)側(cè)測(cè)點(diǎn)顯示數(shù)據(jù)控制，因測(cè)點(diǎn)位置的不同，升參數(shù)過程中機(jī)側(cè)溫度較爐側(cè)參數(shù)滯后 80℃左右，所以升參數(shù)過程中，爐側(cè)溫度達(dá) 190-200℃，蒸汽過熱度大于 50℃，盡開啟電動(dòng)主閘門，提高機(jī)前參數(shù)，并注意缸溫變化。沖轉(zhuǎn)前，要將缸體各疏水門全開，防止蒸汽凝結(jié)的水不能及時(shí)排出，發(fā)生汽水沖擊引起管道閥門振動(dòng)。當(dāng)機(jī)側(cè)主汽壓力 1.2～1.5MPa，主、再熱汽溫度控制在 270～290℃，且主、再熱汽溫過熱度大于50℃時(shí)，開始沖轉(zhuǎn)。

從沖轉(zhuǎn)到定速期間，高壓脹差基本上是上升的。在這一階段，蒸汽流量比較少，在高壓缸中，蒸汽主要在調(diào)節(jié)級(jí)內(nèi)作功，金屬主要在該級(jí)段范圍內(nèi)被加熱，所以整個(gè)高壓轉(zhuǎn)子平均溫度的上升是有限的。相對(duì)外缸來說，轉(zhuǎn)子溫度的變化總是超前的，只要汽溫?zé)o劇烈的波動(dòng)，在單位時(shí)間內(nèi)，脹差的變化就比較均勻。中壓缸因進(jìn)汽量小，因?yàn)闆_轉(zhuǎn)時(shí)再熱汽溫往往低于主蒸汽溫度，隨著轉(zhuǎn)速的升高，中壓缸的進(jìn)汽量增加，再熱汽溫上升也較快，中壓轉(zhuǎn)子的膨脹值大于汽缸的，故中壓脹差增加。低壓脹差在整個(gè)升速過程中變化較大，在低速暖機(jī)時(shí)，低壓缸轉(zhuǎn)子都有明顯的伸長(zhǎng)，所以低壓脹差就比較大。自低速暖機(jī)至中速暖機(jī)結(jié)束，中壓轉(zhuǎn)子的膨脹速度有所增加，低壓轉(zhuǎn)子保持原有的膨脹速度，而相應(yīng)的低壓缸變化較小，所以，低壓脹差增加較多。當(dāng)中速暖機(jī)后再升速時(shí)，中、低壓脹差都有減小的趨勢(shì)，低壓脹差大幅度下降。這主要是泊桑效應(yīng)對(duì)低壓轉(zhuǎn)子的縮短作用，即隨著轉(zhuǎn)速的升高，離心力增大，在軸向上的分力增大了，因而使轉(zhuǎn)子變粗而縮短，表現(xiàn)為低壓脹差減小?？偨Y(jié)以往運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，汽機(jī)升速過程中，低速磨檢正常后，不再進(jìn)行低速暖機(jī)，直接升速到1100r/min 進(jìn)行中速暖機(jī)，中速暖機(jī)控制在60分鐘，適當(dāng)降低真空（維持 85kPa左右），增加中壓缸的進(jìn)汽量，使中壓缸膨脹增加。

五、適時(shí)投停氣缸夾層加熱

在冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，機(jī)組沖轉(zhuǎn)前氣缸夾層加熱裝置應(yīng)進(jìn)行暖管，在中速暖機(jī) 1100r/min 時(shí)，及時(shí)投入夾層加熱裝置。汽源用主汽供，因?yàn)槔鋺B(tài)啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)參數(shù)較低，盡量開大供汽門維持壓力，隨著參數(shù)的增長(zhǎng)及時(shí)調(diào)整，避免加熱聯(lián)箱超壓。當(dāng)高中壓外缸下半高壓進(jìn)汽口處外壁金屬溫度超過350℃，高中壓脹差在允許范圍內(nèi)，停用氣缸夾層加熱。

六、總結(jié)

熟練掌握汽輪機(jī)啟動(dòng)控制要點(diǎn)，采取有效措施使金屬部件的熱應(yīng)力、熱變形、脹差維持在允許范圍內(nèi)，合理縮短啟動(dòng)時(shí)間，降低啟動(dòng)能源消耗，達(dá)到安全經(jīng)濟(jì)啟動(dòng)。