135MW机组汽轮机启动优化研究

摘要：自2012年2月起，中煤大屯公司发电厂生产有关部门在各机组开机过程中对运行基层班组进行指导，对暖管时间、开机时间及汽耗量进行量化。经过对上半年开机情况进行总结对比，找出启动过程中的关键因素，在确保安全的情况下缩短了启动时间，减少了燃油消耗，节约了启动成本，使汽轮机响应负荷速度增加，减少大屯电网受进电量。

关键词：135MW;汽轮机;启动过程;优化方案;暖管时间;开机时间;汽耗量 文献标识码：A

中图分类号：TM311 文章编号：1009-2374（2015）02-0050-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.0123

1 问题提出

发电厂#6、#7汽轮机组为上海汽轮机有限公司利用日本三菱公司的技术进行开发研究的D151型机组，型号N135-13.24/535/535，为超高压、中间再热、双排汽单轴布置的反动式凝汽机组。与东方锅炉厂生产的DG440/13.7-Ⅱ2型循环流化床锅炉及山东济南发电设备厂生产的WX21Z-073LLT型空冷汽轮发电机配套组成单元制汽轮发电机组，并配有30%B-MCR的高低两级串联旁路。汽轮机冷却方式为单元制自然通风冷却、二次循环，淡水冷却器。

发电厂#6、#7机组在开机过程中，冲参数的选择、暖管速度、疏水阀门开度大小、旁路系统的投用、机炉配合等问题决定了机组启动时间及开机成本，由于这些人为干涉因素所占比例较大，每次开机由于班组不同人员不同，所以开机时间及蒸汽汽耗量差别很大。本着从小处细处着手的工作思路或方法，依据一定的实践经验和理论判断，从合理缩短启动时间、避免启动过程中的不安全状况、提高机组启动的经济性等方面着手，对如何优化汽轮机启动操作，特别是对启动过程中暖管、冲转、并网以及加负荷等各阶段参数控制，辅助设备的合理使用等问题进行较为广泛的论证。

2 方法与措施

汽轮机的升速、接带负荷过程是一个对汽轮机汽缸、转子等部件加热升温的过程。汽轮机暖机的目的是使汽轮机各部件在带额定负荷前得到提前预热，减少汽缸上下缸、汽缸内外壁温差，减少汽缸法兰与螺栓、转子内壁与中心孔温差，使法兰相对膨胀及温升、温差等数据在允许范围内，避免动静间隙磨擦，缩短启动和接带负荷至额定负荷的时间，以利于节能源降耗。

在汽轮机启动过程中，由于锅炉燃烧工况、汽机运行人员技术水平等因素的影响，造成汽轮机在启动过程中汽缸金属温升过快和过慢现象，造成上下缸温差大、汽轮机轴承振动大、轴振超限、胀差超限等危及汽轮机安全的状况发生，从而影响机组的接带负荷速度，甚至发生安全事故。

2.1 暖管过程

暖管的目的是为了对主蒸汽管道内外壁加热，利用疏水和旁路系统提升主蒸汽参数，在保证金属部件安全的情况下尽快达到汽轮机冲转参数。所以暖管过程中，既要保证主蒸汽管道运行安全，防止升温过快而造成管道产生热应力，防止出现裂纹或变形现象的发生，又要保证暖管时间，避免升温速度过慢，造成锅炉点火过程中的能源消耗。怎样控制合理的暖管速度，是暖管的决定因素。一般应严格按照制造厂给定曲线控制升温、升压速度，一方面控制锅炉出口温度和压力，另一方面控制疏水和旁路开度，机炉配合，共同完成暖管工作。

2.2 冲转过程

2.2.1 135MW汽轮机组冷态启动的冲转参数为：主汽压力为1.6～1.7MPa;主蒸汽温度在360℃左右，凝汽器真空在-0.06～0.066MPa之间。故启动时，根据启动命令时间开始抽真空，凝汽器真空达到200mmHg以上及时进行锅炉点火，不宜过早也不要过迟，因为过早会增加射水泵的运行时间，而过迟则会延误锅炉点火。此时轴封来汽管道可进行同步暖管，这样可在冲转前及时投入轴封以使冲转时凝汽器真空也达到要求值。

2.2.2 机组冷态启动时，一般在冲转前半小时向轴封供汽。向轴封供汽过早，使汽轮机正胀差增大，向轴封供汽过晚，影响真空的进一步提升，达不到启动时的真空要求。

2.2.3 冲转过程中，汽轮机凝汽器真空应在-0.06～0.07MPa之间，以增加汽轮机进汽量，利于暖机，机组中速暖机结束后可提高凝汽器真空。

2.2.4 锅炉点火后升温升压速度不宜过快也不宜过慢，过快会使金属温度上升快而造成管道内外壁，特别是阀门三通等部件产生相当大的热应力，使管道及其附件产生裂纹或出现变形;而过慢则会延长机组启动时间，对指标控制不利。

2.2.5 冲转时主蒸汽压力选择应综合机炉两方面及旁路系统的因素来考虑，要从便于维持启动参数的稳定出发，进入汽缸的蒸汽流量应能满足汽轮机顺利通过临界转速和初负荷的需要。我厂135MW机组的冲转参数要求是：主汽压力为1.6～1.7MPa;主蒸汽温度在360℃左右（保持50℃～80℃的过热度），再热蒸汽温度不低于300℃（保持50℃的过热度），真空度在60～67kPa之间。我们在保证安全的前提下应尽可能地选择下线，以降低燃油的消耗以及减小热蒸汽对汽缸、转子金属表面的热冲击，而且对控制胀差有利，从而缩短了机组整体启动时间。

2.2.6 锅炉点火后机侧疏水也应尽可能地疏至疏水扩容器，以降低机组的汽水损失。在汽温汽压逐渐升高后可利用投入疏水扩容器减温水来控制扩容器不

超压。

为了节约厂用电，在启动过程中应尽量推迟启泵时间并使各项工作衔接紧凑。

2.3 辅助设备启停

2.3.1 循环水泵作为主要冷却水源的提供者，应尽量放在给水泵启动前适时启用，并及时投入甲乙侧滤水器供各辅机冷却水，根据需要及时停用工业水泵运行，此项措施不但节约了厂用电，还可节约原水指标。

2.3.2 为了保护轴封加热器安全运行，凝结水泵应在向轴封送汽前启动，以减少凝结水泵电能消耗。为节能降耗，我厂已在各机改造了一台凝结水泵为变

频泵。

2.3.3 给水泵作为机侧最大厂用电消耗设备，应把握好启动时间，一般根据炉侧点火准备工作做好暖泵备用，在炉点火前启动，尽量节约厂用电;同时也应把握好暖泵时间，以防止由于正暖泵而造成汽水的大量

损失。

2.3.4 高压调速油泵也是大功率转机，因此也不宜启动过早，只需要在机组挂闸暖管前启动就可以了，但必须控制好时间，不能因此而延误机组启动。

2.4 加负荷阶段的控制

机组在加负荷阶段应在有力地控制了胀差及各项参数后快而平稳地加负荷，使机组尽快达到额定出力，减少燃油消耗，降低厂用电率，减少汽水损耗，缩短启动时间。过程中如果胀差小而稳定，即可加快升负荷速度。监视和调整胀差，是机组启动运行中的重要内容，控制汽轮机胀差的主要措施是：严格控制蒸汽的温度变化率在规定的范围内。蒸汽温度的剧增或剧减，将直接明显地影响到胀差的变化。如果胀差已接近报警值，应停止升温升压，在稳定的参数、负荷下暖机，直到胀差稳定并回复，这是控制胀差正、负向增长的有效措施之一。必要时，临时进行反方向的升温或降温，可以作为应急手段。

3 效果比较

寻求汽轮机的合理启动方式，是一个不断摸索、改进的过程，合理缩短启动时间，减少机组启动过程中的不安全状况，同时兼顾启动过程的经济性。实践证明这些方法是行之有效的。通过对此项目的开展，缩短启动时间，减少燃油消耗、减少汽耗，锻炼了运行队伍，提高了运行人员的安全、成本意识。

参考文献

[1] 李三军.优化汽轮机开停操作的探讨[J].能源技术，2005，26（1）.

[2] 欧阳安.火电厂汽轮机故障诊断分析处理与技术改造[M].长春：银声音像出版社，2005.

[3] 哈尔滨工业大学先进动力控制与可靠性研究所，哈尔滨工业大学.汽轮机配汽优化调研报告[R].2010.

作者简介：朱广沛（1963-），男，江苏沛县人，中煤大屯公司发电厂运行分场主任，工程师，研究方向：汽轮机节能降耗、汽轮机运行调整及系统优化。