1000MW超超臨界二次再熱機(jī)組啟動(dòng)方式介紹及問(wèn)題研究

薛小宇，劉恩天，徐 江

(國(guó)電泰州發(fā)電有限公司，江蘇 泰州 225300)

1 機(jī)組概況

1.1 技術(shù)背景

泰州電廠2×1000MW機(jī)組汽輪機(jī)選用上海汽輪機(jī)有限公司引用德國(guó)SIEMENS技術(shù)設(shè)計(jì)的，型式為：超超臨界、二次中間再熱、五缸四排汽、單背壓、反動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)。型號(hào)為N1000-31/600/610/610，設(shè)計(jì)額定主蒸汽壓力31MPa、主蒸汽、一次、二次再熱蒸汽溫度600℃、610℃、610℃。汽輪發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)額定輸出功率為1000MW，TMCR工況主蒸汽流量為2629t/h,熱耗保證值為7064kJ/kWh，發(fā)電煤耗為256.28kg/kWh，最大出力VWO工況出力為1074MW；末級(jí)葉片高度1146mm，工作轉(zhuǎn)速3000r/min。機(jī)組有5個(gè)汽缸，超高壓缸、高壓缸、中壓缸和兩個(gè)低壓缸。配置兩個(gè)超高壓主汽閥、兩個(gè)超高壓調(diào)閥；兩個(gè)高壓主汽閥、兩個(gè)高壓調(diào)閥；兩個(gè)中壓主汽閥、兩個(gè)中壓調(diào)閥。

泰州電廠2×1000MW超超臨界二次再熱機(jī)組不僅功率大，而且在效率上也開創(chuàng)世界的一個(gè)新的水平[1-2]。提高汽輪機(jī)的效率一般兩種途徑：一是減少蒸汽做功的各項(xiàng)損失；二是提高新蒸汽初參數(shù)及再熱蒸汽參數(shù)以改善熱效率。泰州電廠2×1000MW超超臨界二次再熱機(jī)組采用了這兩種主要技術(shù)，但系統(tǒng)變得復(fù)雜，在啟動(dòng)初期參數(shù)的控制是難點(diǎn)，從廠家和設(shè)計(jì)方多次商討加上我廠調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)看，機(jī)組采用三缸聯(lián)合啟動(dòng)的方式。

1.2 啟動(dòng)

高中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)是目前常規(guī)一次再熱大型火電機(jī)組的主要啟動(dòng)方式，這種啟動(dòng)方式是在汽輪機(jī)掛閘后中壓主汽閥逐漸全開，中壓調(diào)閥控制啟動(dòng)和帶負(fù)荷的調(diào)節(jié)。這個(gè)過(guò)程由三級(jí)旁路系統(tǒng)維持一定的各主要蒸汽參數(shù)尤其是再熱蒸汽壓力[3]。

超高壓主汽門、調(diào)門先打開保證超高壓缸在達(dá)到一定的蒸汽流量后再同時(shí)打開高壓、中壓主汽門、調(diào)門。如果超高排、高排溫度高則調(diào)整三缸的流量。主蒸汽為串聯(lián)流程如圖1所示：蒸汽→超高壓缸→一級(jí)再熱器→高壓缸→二級(jí)再熱器→中壓缸→低壓缸→凝汽器。

采用超高壓缸、高壓缸、中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)的方式和傳統(tǒng)的一次再熱機(jī)組的高中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)并無(wú)太大的差別：它是在啟動(dòng)時(shí)超高壓主汽門、調(diào)門先打開在達(dá)到一定的蒸汽流量后再同時(shí)打開高壓、中壓主汽門、調(diào)門(一次再熱機(jī)組啟動(dòng)時(shí)高壓主汽門、調(diào)門先打開在達(dá)到一定的蒸汽流量后再打開中壓主汽門、調(diào)門)。由旁路維持一定的主蒸汽、一次再熱、二次再熱的壓力。這種啟動(dòng)方式具有啟動(dòng)速度快的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)旁路控制的要求很高。閥門開度受轉(zhuǎn)速和流量限制。

為了避免汽機(jī)汽缸的通流量過(guò)小從而造成超高壓、高壓缸排汽溫度過(guò)高，我們?cè)O(shè)置了高排溫度控制器，可根據(jù)超高壓、高壓缸排汽溫度自動(dòng)調(diào)整各汽缸的流量分配。

圖1 二次再熱的系統(tǒng)配置

2 機(jī)組啟動(dòng)

2.1 首次啟動(dòng)

沖轉(zhuǎn)機(jī)側(cè)參數(shù)：10.6MPa/3.5MPa/1.1MPa、417℃/444℃/454℃，主機(jī)油溫45.3℃，轉(zhuǎn)子偏心度5-8μm晃動(dòng)。各TSE裕度合格，超高排通風(fēng)閥關(guān)閉，高排通風(fēng)閥關(guān)閉，各缸本體疏水開啟。汽機(jī)走步，相關(guān)準(zhǔn)則滿足后首先開啟超高壓主汽門然后開啟超高壓調(diào)門，相關(guān)準(zhǔn)則滿足后再開啟高中壓主汽門及調(diào)門[4-5]。低速暖機(jī)速度870r/min。高速暖機(jī)3000r/min。各參數(shù)如表1～表4所示。

表1 調(diào)閥開度

表2 排汽溫度

表3 振動(dòng)(最大值)

表4 軸承溫度(最大值)

2.2 啟動(dòng)過(guò)程中排汽溫度高的控制

(1)如果超高壓缸的排汽溫度過(guò)高(見圖2)，則關(guān)小中壓調(diào)門的開度，減小中壓缸的進(jìn)汽量，以增大超高壓缸的進(jìn)汽量。超高壓缸的排汽溫度進(jìn)一步上升，則關(guān)閉超高壓調(diào)門，將超高排通風(fēng)閥打開，將超高壓缸抽真空，進(jìn)汽量由高中壓缸來(lái)控制。

(2)如果高壓缸的排汽溫度過(guò)高(見圖3)，首先關(guān)小中壓調(diào)門的開度，減小中壓缸的進(jìn)汽量，增大高壓缸的進(jìn)汽量。如果高壓缸的排汽溫度進(jìn)一步上升，則關(guān)閉超高壓調(diào)門，將超高排通風(fēng)閥打開，將超高壓缸抽真空，中壓調(diào)門開度不變，開大高壓調(diào)門。如果高壓缸的排汽溫度進(jìn)一步上升，則關(guān)閉高壓調(diào)門，將高排通風(fēng)閥打開，將高壓缸抽真空，由中壓缸控制進(jìn)汽量。

2.3 首次啟動(dòng)中主要問(wèn)題及解決。

(1)超高壓缸排汽溫度高的問(wèn)題及其處理。汽機(jī)沖轉(zhuǎn)至3000r/min穩(wěn)定一段時(shí)間后，超高排溫度至380℃，高排溫度470℃左右，1、2、3號(hào)瓦軸承X、Y向最大軸振上升到70μm。鼓風(fēng)后開高排通風(fēng)閥，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有效果，進(jìn)氣壓力降到9.8MPa，溫度未下降。調(diào)整閥門開度，排汽溫度由385℃/470℃調(diào)整為417℃/440℃，效果明顯。

(2)A低壓缸南側(cè)外缸有保溫油漆被燒灼跡象，就地測(cè)溫達(dá)到190℃，結(jié)合低壓排汽溫度只有50℃，VHP通風(fēng)閥處在開啟狀態(tài)，接入口在低壓外缸A下部與凝氣器相連的斜板上進(jìn)凝氣器，由于該位置離低壓外缸A很近，且口子是斜向上開的，若有氣流進(jìn)來(lái)，吹在低壓外缸A下面的端板上，基本可以斷定超高排通風(fēng)閥高溫汽長(zhǎng)時(shí)間沖刷造成。汽機(jī)手動(dòng)打閘，主汽門關(guān)閉正常，高排逆止閥關(guān)閉正常，但超高排逆止閥電磁閥失電，但閥門狀態(tài)未關(guān)，就地檢查判斷為逆止閥卡澀。

圖2 超高排溫度保護(hù)

圖3 高壓缸排汽溫度保護(hù)

圖4 超高排逆止閥相關(guān)曲線

從圖4可知，超高排逆止閥后壓力為一次再熱器壓力，在沖轉(zhuǎn)前已經(jīng)在升壓。超高排逆止閥前壓力(超高排壓力)沖轉(zhuǎn)后壓力逐漸上升，通過(guò)具體數(shù)據(jù)分析，超高排逆止閥在轉(zhuǎn)速約為1440r/min時(shí)第一次打開，通過(guò)該閥前后的壓力變化可以看出，在第一次打開超高排逆止閥時(shí)，由于汽流通道打開，閥前、后壓力有微小的波動(dòng)，從超高排逆止閥全開信號(hào)可以看出，整個(gè)過(guò)程超高排逆止閥在全開位置只脫開了3次，隨后沒(méi)有動(dòng)作，最后一次停在全開位不動(dòng)作，從曲線可以看出，隨后機(jī)組還經(jīng)歷了幾次跳機(jī)，該閥門也無(wú)動(dòng)作。從現(xiàn)象和數(shù)據(jù)分析，可以判斷超高排逆止閥在熱態(tài)下沒(méi)有動(dòng)作是由于超高排逆止閥動(dòng)作壓力不夠，后經(jīng)改造增加一路氣源，經(jīng)多次調(diào)試，均動(dòng)作正常。

(3)汽機(jī)打閘后，主機(jī)轉(zhuǎn)速降至32r/min，液動(dòng)盤車介入正常(48r/min)。主機(jī)惰走80min。開始盤車轉(zhuǎn)速緩慢下降至30r/min，嘗試降低一再壓力并就地檢查盤車和聽各軸承有無(wú)異聲，就地盤車裝置和各軸均無(wú)異常。轉(zhuǎn)速回升至49r/min后再次緩慢下降至35r/min直至超高排逆止閥自行關(guān)閉，轉(zhuǎn)速回升至46r/min。后轉(zhuǎn)速再次下降至38r/min，派人就地再次檢查均無(wú)異常，后轉(zhuǎn)速又自行回升至48r/min。一會(huì)轉(zhuǎn)速下降至0，立即手動(dòng)盤車，發(fā)現(xiàn)法蘭打開后由于轉(zhuǎn)子熱脹出去，轉(zhuǎn)子上的盤車齒與手動(dòng)盤車棘爪錯(cuò)位量大，無(wú)法手動(dòng)盤車。轉(zhuǎn)子中心溫度VHP/HP/IP為386℃/430℃/320℃，軸封溫度為245℃，現(xiàn)場(chǎng)決定悶缸處理，查為超高壓缸、高壓缸端部汽封抱死。待缸溫和轉(zhuǎn)子溫度下降后，手動(dòng)盤車，轉(zhuǎn)子恢復(fù)正常。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)踐證明，泰州電廠1000MW機(jī)組采用這種三缸啟動(dòng)的方式很成功，啟動(dòng)過(guò)程很順利，但沖轉(zhuǎn)參數(shù)不能按照一次再熱機(jī)組的參數(shù)沖轉(zhuǎn)，因?yàn)槿撞煌趦筛椎倪M(jìn)汽量，每缸的進(jìn)汽量要少，所以沖轉(zhuǎn)壓力要比原先設(shè)計(jì)的沖轉(zhuǎn)壓力低很多，且并網(wǎng)前空載運(yùn)行時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，否則會(huì)因超高排溫度高或高排溫度高被迫切缸甚至打閘。機(jī)組曾嘗試切除超高壓缸啟動(dòng)，即采用高中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)，待3000r/min后適時(shí)切回超高壓缸，但因啟動(dòng)過(guò)程中3號(hào)軸瓦振動(dòng)大，高達(dá)128μm，手動(dòng)打閘，故切缸啟動(dòng)的方式還待進(jìn)一步研究和總結(jié)。