上汽600 MW超临界汽轮机高中压缸联合启动分析

３ 启动过程中的问题分析
３．１ 高排温度高 在高中压缸联合启动过程中， 高压旁路阀处于开
启位置， 有一部分蒸汽经高压旁路去冷却再热器， 致 使通过高压缸的流量减少， 在同步转速及低负荷运行 过程中， 高压缸鼓风现象较为严重。所以高排温度成 为启动中重点监视的参数之一。启动过程中要求旁路 和强制通风阀以及各调门合理配合。
４结论
汽轮机的启动应在合理的寿命损耗范围内平稳 升速带负荷， 防止发生差胀超限、缸体温差超限、动静 部分摩擦、轴系异常振动等异常情况， 在不出现危及 主机安全、辅助设备、热控装置异常运行的情况下， 尽 量缩短启动时间， 减少启动消耗， 以取得最佳的安全 与经济效益。上海汽轮机厂生产的 ６００ ＭＷ 超临界汽 轮机机组采用带旁路的高中压缸联合启动方式启动， 可以自由分配高中压进汽比， 加快中压缸的金属温 升， 使机组启动更加合理， 更加灵活。其间出现的种种 问题， 也在机组启动调试实践中得到了较好地解决， 机组能够满足调峰运行的需求。
变大， 关闭后温差再次变小。因此在主蒸汽疏水管工
作后， 影响调节级上下缸温差不仅仅是导汽管疏水，
还有缸体疏水。
表 １ 高压缸上下缸温差统计
℃
时间
操作
上缸温度 下缸温度 上下缸温差
０１：１３：１２ 开疏水阀
３５７．２
３３８．９
１８．３
０２：４０：００ 关疏水阀
３５３．９
３１０．６
４３．３
０２：５３：３６ 开疏水阀
认的启动方式为带旁路的高中压缸联合启动， 也可采 用不带旁路的高压缸启动。
启动方式。高中压缸联合启动是由高压主汽门及中压
调节汽门共同控制机组转速的启动； 中压缸启动的机 组， 高压主汽门和高压调门全关， 由中压调门控制汽 机的转速； 高压缸启动的机组， 转速由主汽门或高调 门控制， 中压调门挂闸后保持全开， 不参与控制， 只在 保护时动作。
由盘车转速升至 ６００ ｒ／ｍｉｎ， 仅用中压调节汽门 （ ＩＶ） 控制升速， 高压缸保持真空不进汽状态， 汽机冲转 至 ６００ ｒ／ｍｉｎ 机组打闸， 切断汽源， 进行摩擦检查， 确认 无异常后再次挂闸冲转； 汽轮机转速升至 ６００ ｒ／ｍｉｎ 后 保持 ２ ｍｉｎ， 控制方式由 ＩＶ 切换为 ＴＶ－ ＩＶ 联合控制。
３５３．９
３１４．７
３９．２
０３：０９：１２ 关疏水阀３５２．８３０９．６４３．２
０３：５０：３９ 开疏水阀
３５０．７
３１７．７
３３．０
０４：１７：４０ 冲转点
３５０．７
３０７．６
４３．１
本体、导疏水系统设计不完善。原设计只考虑了 正常运行或机组冷态启动时的疏水压力高低分布， 而 未考虑温、热态开机以及机组甩负荷后机组启动的情 况。机组温、热态开机以及机组甩负荷后重新启动时， 锅炉蒸汽参数高， 机组冲转前要求开导汽管疏水和主 蒸汽管道疏水， 大量高温、高压疏水进入疏水母管后 使得该疏水母管带压， 此时汽轮机本体处于真空状 态， 主汽疏水形成的水汽通过其他疏水管道流经高压 缸、高排通风阀与凝汽器形成环流， 这样， 部分低温蒸 汽经疏水母管， 再经高压导汽管疏水倒回高压缸内 部， 从而导致了高压缸调节级上下缸温差增大。
差胀；另一方面，若轴封汽压不变，低压缸轴封段轴封
间，因此机组的差胀会发生变化。当汽轮机的再热蒸
汽量减少，转子加热减弱也使低压差胀减小。因此， 启
汽温度升高时，由于死点的存在，将使转子向发电机方
动过程中不要将凝汽器真空控制得过高。
向膨胀；由于汽缸的死点位于两个低压缸之间， 而两 个汽缸之间是刚性连接的，只存在很少的热传递，同时 再热蒸汽经过了中压缸的做功后，其温度已大大降低， 而差胀监测探头是安装在汽轮机低压缸与发电机之 间，因此再热蒸汽温度的升高使差胀监测探头所在汽 缸的膨胀速度远远慢于转子的膨胀速度， 造成汽缸的 膨胀程度小于转子膨胀程度，从而导致差胀增大。由 于国产超临界 ６００ ＭＷ 机组锅炉大多配备了等离子 无油点火装置， 锅炉点火时即启动磨煤机向炉膛投 粉， 启动初期蒸汽流量很小， 为了防止汽轮机出现水 冲击， 要求机组启动过程中尽量少投或不投减温水， 从而增加了再热汽温控制的难度。这就要求机组启动 过程中锅炉等离子点火时尽量投用连接最下层燃烧
图 １ 主再热蒸汽旁路系统布置
２ 启动过程
１ 机组概况
国电黄金埠发电有限公司一期工程两台 ６００ ＭＷ 超 临 界 机 组 采 用 上 海 汽 轮 机 厂 生 产 的 Ｎ６００－ ２４．２／ ５６６／５６６ 型汽轮机， 是典型的超临界压力、一次中间再 热 、反 动 式 、单 轴 、三 缸 四 排 汽 、双 背 压 、凝 汽 式 汽 轮 机， 与上海锅炉厂制造的 ＨＧ－ １９１３／２５．４－ ＹＭ３ 型超临 界 、单 炉 膛 、一 次 再 热 、平 衡 通 风 、露 天 布 置 、固 态 排 渣、全钢构架、全悬吊结构 Π型本生直流锅炉及上海 汽轮发电机厂供货的 ＱＦＳＮ－ ６００－ ２ 型水氢氢三相同 步汽轮发电机组成配套的单元发电机组。汽轮机数字 式电液控制（ ＤＥＨ） 系统与分散式控制系统（ ＤＣＳ） 采 用西屋公司的 Ｏｖａｔｉｏｎ 控制系统； 旁路采用瑞士 ＣＣＩ ＡＧ 公司提供的 ３０ ％锅炉最大连续工况 （ ＢＭＣＲ） 及 ２×２０ ％ＢＭＣＲ 的高、低压二级串联旁路系统。机组默
轴封供汽对低压差胀的影响， 主要由轴封供汽压 － ６５ －
２００８年第 １ 期
华中电力
第 ２１ 卷
力、温度和时间决定， 即轴封蒸汽参数越高、时间越
器的磨煤机， 以利于控制再热蒸汽温度， 从而合理控
长， 对差胀影响越大。因此，在机组启动期间必须注意
制好差胀。
轴封参数的选择，根据汽缸金属温度选择合适轴封汽
针对这一问题， 采取的对策是在汽轮机停机后及 时关闭主蒸汽管道疏水， 防止水汽返回高压缸。高压 缸未进汽时， 在主汽疏水开启前， 最好关闭缸体、导汽 管、一段抽汽逆止门前的疏水阀门， 开机前 ５ ｍｉｎ 予以 开启。解决此问题的根本措施是对疏水管道进行更改。 ３．３ 低压差胀的控制
当蒸汽进入汽轮机后， 转动部件和汽缸均要膨 胀。由于转子质量小， 温升较快， 其膨胀较汽缸更为迅 速而产生差胀。在汽轮机转动部件和静止部件之间具 有轴向间隙， 允许汽轮机有差胀， 但如差胀值超过许 用值， 便可能导致转动部分和静止部分相碰。机组安装 完毕首次冷态启动时， 需在 ３ ０００ ｒ／ｍｉｎ 下空载运行 ２０ ｈ左右， 在此期间由电气专业完成发电机空载试验， 此 过程中汽机运行参数控制稍有不慎低压差胀将很快 上升直至达到差胀保护动作值引起机组遮断。机组遮 断后由于泊松效应的影响， 在转速降低的过程中转子 要伸长约 ５ ｍｍ， 使得差胀进一步增大致使机组无法 重新挂闸。因此在启动过程中低压差胀的控制显得非 常重要， 而机组启动过程中影响低压差胀的因素主要 有轴封蒸汽参数、再热蒸汽温度和凝汽器真空。 ３．３．１ 轴封蒸汽参数
收稿日期： ２００７ － ０９ － ２０ 作者 简 介： 陈华桂（ １９７８－ ）， 男， 江苏姜堰人， 工程师， 主要从事火电机组启动调试和性能测试工作．
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第 ２１ 卷
上汽 ６００ ＭＷ 超临界汽轮机高中压缸联合启动分析
２００８ 年第 １ 期
由 ６００ ｒ／ｍｉｎ 升至 ２ ８００ ｒ／ｍｉｎ 阶段。此阶段 ＴＶ 开 始打开与 ＩＶ 一起控制转速， 由 ＩＶ／ＴＶ 升速至 ２８００ｒ／ｍｉｎ； 机组在 ２ ８００ ｒ／ｍｉｎ 保持 ４ ｍｉｎ， ＤＥＨ 记忆此时的 ＩＶ 开度， 然后 ＩＶ 开度被冻结， 仅对再热压力进行补偿， 以维持中压缸的蒸汽流量恒定， 保证对低压缸叶片、通 流部分的冷却。控制方式从 ＩＶ／ＴＶ 转换至 ＴＶ 控制。
ＣＨＥＮ Ｈｕａ－ｇｕｉ； ＱＩＮ Ｈｕｉ－ｍｉｎ； ＬＵ Ｘｉｕ－ｌｉａｎ
随着经济的发展和技术的进步， 国产 ６００ ＭＷ 超 临界机组已经逐步成为各大电网的主力机型， 该类机 组均为单元布置， 采用滑参数启动方式。汽轮机的启 动， 按带旁路和不带旁路两种类型可分为： 带旁路的 高中压缸联合启动、中压缸启动和不带旁路的高压缸
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程序锁的操作程序看起来复杂， 实际上与操作票规定
实现防止带负荷拉合刀闸的误操作； 机械防误闭锁装
的操作顺序和操作条件完全一致。整个闭锁程序是随
置通过程序锁来主要实现防止带地刀合闸和带电
操作的进行而自动完成的， 不需任何辅助动作， 所以
由 ＴＶ 控制切换为 ＧＶ 控制。此过程必须在高压 进汽室（调门汽室）内表面金属温度达到并超过主汽压 力对应的饱和温度后方可进行， 这样可防止在进汽室 蒸汽由于调节阀进行控制而压力上升时形成凝结水。 在阀切换窗口选择 ＴＶ 至 ＧＶ 阀切换， ＧＶ 将以单阀 方式由全开状态开始关小， 转速下降至 ３０ ｒ／ｍｉｎ 后， ＴＶ 全开， 转速完全由 ＧＶ 控制， 并保持当前转速。
采用高中压缸联合启动方式， 机组的启动过程如 下：
冲转前在 ＤＥＨ 窗口选择 “Ｏｐｅｒａｔｏｒ Ａｕｔｏ”（ 操作 员自动）方式， 选择启动方式为“ＢＹＰＡＳＳ ＯＮ”（带旁路 的高中压缸联合启动）， 选择 ＧＶ （高压调节汽门）为 “ＳＩＮＧＬＥＶＡＬＶＥ”（ 单阀） 方式。汽机挂闸后检查主汽 门（ＴＶ）、中压调节汽门（ＩＶ）处于关闭状态， 高压调节汽 门（ ＧＶ） 、再热主汽门（ＲＳＶ）、高压缸排汽通风阀（ ＶＶＶ） 处于全开状态。
３．３．３ 真 空
源。冷态冲转时要尽量缩短轴封供汽时间。
真空对低压差胀的影响有两个方面。真空降低，
３．３．２ 再热蒸汽温度
一方面排汽温度升高，低压缸排汽口压力升高，缸体内
汽轮机进汽参数发生变化时，首先是转子的热状
外压差减小，两者促进低压缸缸体膨胀，从而减小低压
态发生变化，汽缸的热状态变化要滞后于转子一段时