哈三电厂600MW汽机启动的控制

摘 要：随着发电厂的调峰作用越来越强，不当的频繁启停机对机组产生较大隐患，本文对汽轮机的启动进行了详细说明，对启动中注意事项进行了讲解，值得相关电厂借鉴应用。

关键词：发电厂；调峰；启动

1 汽轮机冷态启动

我们将汽轮机转子从静止或盘车状态逐步加速至额定转速，并将负荷逐步地增加到额定值的过程，称为汽轮机的启动。合理的启动，就是在机组的启动过程中，在不发生异常振动，不引起摩擦和金属裂纹的条件下，根据制造厂给定的温度变化率，尽量缩短总的启动时间。

哈三60OMW机组采用微机控制的单元制系统和滑参数启动方式，为实现上述要求提供了有利条件。本机合理加热方式是在启动中使汽轮机内各金属部件的温差，转子与汽缸的相对胀差，都在允许控制范围内，以减少金属的热应力和热变形。

1.1 哈三电厂汽轮机冷态启动参数的确定

①合理选择蒸汽参数。在汽轮机启动过程，从传热学的观点来看，属于不稳定导热过程。在汽轮机未启动之前，缸壁与保温层的温度都等于室温，当蒸汽进入汽轮机后汽缸和转子的受热基本上是单向进行的。蒸汽与汽缸的内壁及转子外表面接触，将热量首先传给这些部件，汽缸的外壁与转子中心的热量是通过热传导而获得的。由于存在热阻，因而在汽缸内外壁之间和转子的半径方向将出现温度差，其结果使金属产生热应力和热变形。

启动参数的选择主要是考虑部件的热应力，只有把热应力控制在合理的范围内，才能减少部件的疲劳损伤。热应力的大小主要取决于蒸汽与金属部件之间的温差和放热率，选择适宜的启动蒸汽温度才能使汽轮机的合理启动，理想的启动汽温应当是既能避免启动初期的热冲击，又能保证汽轮机有合理的加热速度。②凝汽器真空。凝汽式汽轮机启动时，要求先建立必要的真空，因为凝汽器的真空对启动过程有很大影响，汽轮机启动前，其内部存在着空气，机内的压力相当于大气压力，如果不抽空气，转子冲转时，必然使凝汽器内产生正压，甚至造成排大气安全门动作。

如果启动时凝汽器真空过低，还将引起冲转时出现较大的热冲击。因为此时蒸汽流经汽轮机时可用焓降小，故冲转蒸汽量增大，真空过低，又造成汽轮机内压力较高，这样便增大了蒸汽的凝结放热。此外，真空过低将使排汽缸温度升高，影响机组转子中心线而产生振动。过高的真空也是不必要的，在其它冲转条件都具备时，仅仅为了等真空上来，必然会延迟机组的冲转时间。另外，真空越高，冲转汽轮机需要的进汽量越小，将达不到良好的暖机效果，从而延长了暖机时间。一般冲转前凝汽器真空值选择为92.46KPa。60OMW汽轮机配有30%旁路系统，在锅炉点火后，旁路系统需要投入运行，旁路系统的投入也要求建立凝汽器真空。

1.2 哈三电厂汽轮机冷态启动中的控制指标。为了保证汽轮机启动的顺利进行，防止由于加热不均使金属部件产生过大的热应力、热变形以及由此引起的动静部分摩擦，根据制造厂的规定，运行中应对机组的一些主要参数进行控制。①蒸汽参数的控制。在冷态滑参数启动过程中，对主蒸汽温度、压力、再热蒸汽温度都有明确的要求。因为滑参数启动，汽机的调速汽门处于全开状态，机组增加负荷的控制主要取决于锅炉的燃烧与调整。为使机组并网后能平稳的增加负荷，哈三电厂要求主蒸汽升压率为0.12MPa/min，主蒸汽、再热蒸汽温升率为3.4℃/min。在启动过程中，过热蒸汽管道、高中压主汽门、调速汽门、高压汽缸及高压转子都随着主蒸汽温度的提高而逐步的被加热。这些部件受热将产生热应力，其热应力的大小与蒸汽温升速度成正比。为防止产生过大的热应力，必须对主蒸汽的温升速度进行控制。②汽缸部件温升的控制。为了合理地组织启动操作和提高启动的可靠性，重要的是对汽轮机温度状态的监控，哈三电厂在高压汽缸的调节级汽室和高中压缸进汽室，均布置有温度测点，作为启动和运行过程监控使用。启动汽轮机时汽缸内壁受到蒸汽的加热，内外壁会出现温差。汽缸内壁温度高于外壁温度，使内壁承受热压应力，外壁承受热拉应力。高压缸调节级汽室的汽缸厚度和法兰高度与宽度都比较大，又处于启停中蒸汽温度变化幅度大的区域，因此其内外壁温差也较大。为控制热应力，在启动过程中，对调节级汽室的汽缸金属壁温差的监视必须予以重视。哈三电厂规定不超过48℃。

2 汽轮机热态启动

汽轮机冷热态启动的划分，哈三电厂规定以高压内缸下缸内壁金属温度为准，该测点位于调节级断面，壁温高于121℃为热态，低于121℃为冷态。当启动前汽缸温度已高于121℃，启动升速时就不必暖机。汽轮机在短时间停机后，各部金属温度都比较高。又由于停机后金属各部件的冷却速度不同，所以存在着一定的温差，并由此造成了动静间隙的变化，给启动带来困难。汽轮机组的一些大事故，如大轴弯曲、动静部分摩擦等，往往是由于热态启动不当造成的。

2.1 哈三电厂汽轮机冷态启动参数的确定

①关于大轴晃动度。大轴晃动度是监视转子弯曲的一项指标，在高压缸的2号轴承处测量。转子弯曲的最大部位一般在调节级前后，而2号轴承距调节级较近。当大轴晃动度超过原始值时，会使转子的重心偏离转子的回转中心线，转子在弯曲状态下起动，中速以下就可能造成动静部分摩擦。如果处理不当，将是产生大轴永久弯曲的主要原因。因此对于大轴晃动度应给予足够的重视。在停机后连续盘车过程中要注意监视。特别是热态起动前，必须做认真检查。若大轴晃动度超过允许值，可以通过连续盘车消除。如果大轴晃动度有增大趋势，并有金属摩擦声，应采取手动盘车180°的方法凋直。

②关于上下汽缸温差。上下汽缸温差是限制热态启动的主要矛盾。高中压上下汽缸产生较大的温差是造成汽轮机启动困难的原因之一。汽轮机在启动过程中，上下汽缸温差一般都能逐步减小。但如上下汽缸温差过大则将使大轴旋转时与汽封摩擦，造成转子弯曲。汽轮机从高温状态快速减负荷停止以后，下汽缸冷却的速度快于上汽缸。产生上下汽缸温差的原因，除汽缸结构的因素，还因为下汽缸带有抽汽管、汽封漏汽管、疏水管道等，从而增加了散热面积。另外缸内自然对流和汽机房内的空气自然对流，冷空气直吹到下汽缸，而在化妆板上部空间却形成了热空气的停滞区域，也使上下汽缸产生温差。哈三电厂的实践证明，采用合适的保温材料并有合理的保温结构和精心施工，完全能保证停机后上下汽缸温差在允许范围内。

2.2 热态启动的操作及有关问题

热态启动前，盘车应连续运行，先送入轴封蒸汽后抽真空，这与冷态启动操作方法不同。因为热态下轴封区金属温度比较高，假如抽真空不投汽封供汽，将使大量冷空气通过汽封吸入汽缸内，结果是一方面使汽封套内壁冷却产生变形，局部缩小了径向间隙，另一方面使汽封段转子收缩，很容易使胀差负值超过允许范围，并将引起前几级进汽侧轴向间隙减小。

热态启动时，由于主汽压力较高，阀切换较困难，冲转过程中，在接近额定转速时升速率应在50rpm，以防转速超出额定值。热态启动时真空高一点好，因为主蒸汽和再热蒸汽管通的疏水是通过扩容器排至凝器的，真空高些可使疏水迅速排出，有利于提高蒸汽温度。而且，在旁路投入后，不至使凝汽器真空下降过多，可防止排大气安全门动作。热态启动时，冷油器出口油温不要低于38℃。如果油温过低，可能因油膜不稳定引起振动。

启动升速过程中要特别注意机组的振动情况。如果在中速以下轴承发生异常振动，并伴随着前轴承箱横向晃动，则说明转子已有明显弯曲。任何盲目升速或降速的办法，都将使事故扩大，甚至造成动静部分摩损、大轴永久弯曲等。必须立即打闸停机，避免大轴弯曲事故的发生。投入旁路时不要操作过急，应根据真空情况逐渐开启旁路门。

结束语

通过对哈三电厂启机过程的冷热态分别描述，使大家在启机过程中有的更清楚的认识，能有效的避免启机发生事故，延长机组的使用寿命。