汽輪機啟動方式及過程中的問題解釋
汽輪機的啟動方式是由機組的結(jié)構(gòu)特點、機組啟動前金屬溫度水平及鍋爐的啟動方式綜合考慮后確定的,汽輪機的啟動按下述方法進行分類
一、按沖轉(zhuǎn)時汽輪機的進汽方式分類
按沖轉(zhuǎn)時汽輪機的進汽方式不同,汽輪機啟動可分為高中壓缸聯(lián)合啟動和中壓缸啟動
1.高中壓缸聯(lián)合啟動
啟動時,蒸汽同時進入高中壓缸沖轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子這種啟動方式可以使汽缸和轉(zhuǎn)子所受的熱沖擊減小,加熱均勻,啟動時間也短,尤其是高中壓缸合缸的機組分缸處加熱比較均勻,是傳統(tǒng)的啟動方式,但這種方式因高壓缸排汽溫度低,造成再熱蒸汽溫度低,中壓缸升溫慢,限制了啟動速度。
① 帶旁路;
② 冷態(tài)或熱態(tài);
③ 啟動時,高中壓缸同時進汽沖動轉(zhuǎn)子,對合缸機組有好處,減少熱應(yīng)力,縮短啟動時間。
2.中壓缸啟動
啟動初期,高壓缸不進汽而中壓缸進汽沖轉(zhuǎn),待汽輪機蒸汽參數(shù)達到一定值后,才開始向高壓缸送汽。為防止高壓缸鼓風(fēng)摩擦發(fā)熱,高壓缸必須抽真空或通汽冷卻,用控制高壓缸內(nèi)真空度或高壓缸冷卻汽量的方法控制高壓缸溫升率。待轉(zhuǎn)速達一定值或待少量負荷后,再逐步向高壓缸進汽,這種啟動方式可克服中壓缸溫升大大滯后于高壓缸溫升的問題,提高啟動速度,對控制相對膨脹有利,可以將高壓缸的相對膨脹排除從而使汽輪機壽命延長,且運行靈活、可靠;其缺點是操作復(fù)雜、啟動時間較長。
二、按沖轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的方式分類
按沖轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的方式分類,啟動可分為調(diào)速汽門啟動、自動主汽門啟動和電動主汽門的旁路門啟動
1.調(diào)速汽門啟動
啟動時在自動主汽門和電動主汽門汽門全開的情況下,用調(diào)速汽門來控制進入汽輪機的蒸汽流量,這種啟動方式是在噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機啟動時采用。這種啟動方式可減少蒸汽的節(jié)流作用,但汽機進汽處圓周方向溫差較大,受熱不均勻,且蒸汽通過噴嘴后焓值下降,調(diào)節(jié)級汽溫降低,這在熱態(tài)啟動中極為不利。
2.自動主汽門啟動
啟動時,調(diào)速汽門全開,進入汽輪機的蒸汽量由自動主汽門控制,這種啟動方式稱為自動主汽門啟動。這種啟動方式在啟動初期,汽輪機全周進汽,汽輪機上下左右各側(cè)受熱均勻,但容易造成自動主汽門的沖刷,使自動主汽門關(guān)閉不嚴,降低了自動主汽門的保護作用。
三、按新汽參數(shù)分:額定參數(shù)啟動、滑參數(shù)啟動
1) 滑參數(shù)啟動的優(yōu)點:
① 相對于額定參數(shù)啟動,滑參數(shù)啟動的進汽參數(shù)低、流量大,對汽輪機加熱均勻,減小熱應(yīng)力、脹差;
② 進汽參數(shù)低,可減少啟動汽水損失,縮短啟動時間,提高啟動經(jīng)濟性;
③ 流量大,防止末級超溫。
2)滑參數(shù)啟動分兩種:
① 壓力法啟動
沖轉(zhuǎn)前主汽門前蒸汽有一定壓力和溫度,升速過程逐漸開大調(diào)門,利用調(diào)門控制轉(zhuǎn)速,直到額定轉(zhuǎn)速調(diào)門全開
② 真空法啟動
鍋爐點火前,從鍋爐到調(diào)節(jié)級前所有閥門打開,投入抽氣設(shè)備使爐,機都處于真空狀態(tài),升速帶負荷全部由鍋爐控制。
四、按啟動前汽輪機金屬溫度分
①冷態(tài)啟動(150~180℃)
停機時間大于 72 小時 (汽缸金屬溫度約低于該測點滿負荷溫度的 40%)
②溫態(tài)啟動(180~350℃)
停機 10~56 小時(汽缸金屬溫度約在該測點滿負荷溫度的 40%~80%)
③熱態(tài)啟動(> 350℃)
停機小于 10 小時(汽缸金屬溫度約高于該測點滿負荷溫度的 80%)
④極熱態(tài)啟動:停機小于 1 小時
五、按照汽輪機轉(zhuǎn)子溫度是否在低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度以上劃分
低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度(FATT):轉(zhuǎn)子材料在該溫度以下體現(xiàn)出冷脆性,容易產(chǎn)生裂紋。
汽輪機啟動過程中的問題解釋
1、所有輔助設(shè)備及系統(tǒng)運行正常,無禁止啟動條件存在。
【釋義】潤滑油泵、頂軸油泵或盤車裝置故障都不能使機組正常啟動。依據(jù)《電力工業(yè)技術(shù)管理法規(guī)》第3-6-23條。
2、汽輪發(fā)電機組已連續(xù)盤車12小時以上,且盤車電流、轉(zhuǎn)子偏心符合要求,高、中、低壓缸脹差、軸向位移正常。
【釋義】汽輪機連續(xù)盤車可以消除轉(zhuǎn)子殘余應(yīng)力、減少熱彎曲,盤車電流、轉(zhuǎn)子偏心符合要求、脹差和軸向位移正常說明轉(zhuǎn)子無彎曲、動靜無摩擦。
3、有關(guān)參數(shù)應(yīng)穩(wěn)定在下列值。
a) 主汽壓力 4.0MPa
b) 主汽溫度 380℃
c) 再熱汽壓力 1.5MPa
d) 再熱汽溫度 360℃
【釋義】主汽壓力與再熱壓力的選擇是可以滿足沖轉(zhuǎn)順利通過臨界轉(zhuǎn)速至定速、帶部分負荷并能順利由中壓缸進汽切至高中壓缸聯(lián)合進汽,蒸汽溫度360~380℃,比蒸汽在4.0MPa下的飽和溫度250℃高約110~130℃,且放熱系數(shù)小,避免對機組產(chǎn)生熱沖擊。依據(jù)《阿爾斯通330MW汽輪機說明書》
e) 凝汽器真空>82KPa
【釋義】真空70KPa以上不宜過高過低,在沖轉(zhuǎn)時蒸汽在汽輪機內(nèi)凝結(jié)有個過程,真空會有不同程度的降低,若真空過低,在沖轉(zhuǎn)瞬間會有使大氣排汽門動作的危險,且真空低使排汽溫度升高,造成銅管脹口松弛,產(chǎn)生漏泄,真空過高對暖機不利且達到過高真空加長了啟動時間。
f) EH油壓 12.4~14.6 MPa
【釋義】EH油壓的選擇12.4~14.6 MPa是根據(jù)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)特性,保證主汽門、調(diào)速汽門能夠動作迅速,遲緩率小而且還能保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。
g) EH油溫 35℃~50℃
【釋義】EH油溫35℃~50℃是因為EH油溫過高時EH油油質(zhì)會迅速劣化,而油溫過低使EH油粘度增大使EH油泵過負荷,影響調(diào)速系統(tǒng)動作速度。
h) 潤滑油壓 0.15~0.2MPa
【釋義】潤滑油壓選擇0.15~0.2MPa是根據(jù)轉(zhuǎn)子重量、轉(zhuǎn)速、軸瓦的構(gòu)造和潤滑油的粘度來決定的,以保證運行中軸瓦與軸頸間形成良好的油膜,有足夠的油量冷卻軸承。
i) 潤滑油溫 35℃~40℃
【釋義】潤滑油溫35℃~40℃主要是為了在軸瓦中建立正常油膜,若低于30℃油的粘度增大,冷態(tài)啟動沖動時間長,軸承摩擦耗功增加,承載能力降低,油膜工作不穩(wěn)定并可能引起機組振動。依據(jù)部頒規(guī)程第75條(3)“升速前油溫不應(yīng)低于30℃。”之規(guī)定。
j) 高、中壓缸上、下溫差<90℃,各點金屬溫度正常。
【釋義】上下缸溫差過大將使下缸底部徑向間隙減小,若大于90℃,將使底部徑向間隙消失,易使動靜部分摩擦,尤其是轉(zhuǎn)子存在熱彎曲時,這時沖動則動靜部分摩擦的危險更大,汽缸上下溫差過大,常是造成大軸彎曲的原始因素。依據(jù)二十五項重點要求第10.1.2.3規(guī)定。
k) 聯(lián)系化學(xué)化驗蒸汽品質(zhì)符合要求。
【釋義】蒸汽品質(zhì)不合格會使汽輪機葉片結(jié)垢,從而使汽輪機效率下降,軸向推力增加,轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡,汽輪機振動增大等后果。
l) 確認汽機所有疏水閥開啟。
【釋義】汽輪機沖轉(zhuǎn)時就是對汽輪機的加熱過程,產(chǎn)生的疏水必須及時排出,否則會使金屬溫差變大,影響熱膨脹、嚴重時造成水沖擊。
m) 檢查確認低壓缸噴水閥(303081) (403081)開啟。
【釋義】沖轉(zhuǎn)初期進入低壓缸的蒸汽量很少,由于低壓轉(zhuǎn)子葉片長,鼓風(fēng)摩擦產(chǎn)生的熱量也多使低壓缸也受熱膨脹,需要開啟低壓缸噴水閥降低低壓缸溫度,使低壓缸膨脹在正常范圍內(nèi)。
n) 檢查確認汽輪發(fā)電機組所有保護投入正常。
【釋義】汽輪發(fā)電機組所有保護投入,以保證在沖動后,發(fā)生不正常的情況下,能迅速切斷汽輪機進汽,停止機組運行,不致引起設(shè)備的嚴重損壞事故,達到自動保護設(shè)備安全的目的。
5、沖轉(zhuǎn)條件滿足后,匯報單元長、值長,接沖轉(zhuǎn)命令,全面檢查正常后,記錄沖轉(zhuǎn)前的主要參數(shù),如主、再熱蒸汽壓力、溫度、軸向位移、真空、脹差、潤滑油壓、油溫等。
【釋義】記錄沖轉(zhuǎn)前參數(shù)以便分析、對照。
6、在DEH“轉(zhuǎn)速控制”畫面上,按下“中缸控制”按鈕,檢查“中缸控制”燈亮。
【釋義】中缸控制按鈕說明是采用中壓缸沖轉(zhuǎn),通過控制中壓調(diào)速汽門開度控制汽輪機轉(zhuǎn)速和負荷
7、在DEH上按下“目標值”,設(shè)定目標轉(zhuǎn)速1000 r/min,升速率由DEH根據(jù)中壓內(nèi)缸上法蘭中壁金屬溫度計算后自動給定。
【釋義】在冷態(tài)滑參數(shù)啟動時首先應(yīng)沖轉(zhuǎn)至1000r/mim進行暖機,1000r/min暖機是屬于中速暖機,選擇該轉(zhuǎn)速暖機主要是為避開臨界轉(zhuǎn)速,防止落入共振區(qū),引起強烈振動。另外也是提高轉(zhuǎn)子溫度防止低溫脆性破壞和過大的熱應(yīng)力,中速暖機必須充分,否則高速暖機時金屬溫升率就可能過高,同時也是暖機檢查階段。
8、按“進行”鍵,“進行”燈亮,“保持”燈滅,注意中壓調(diào)門慢慢開啟,進行升速,當(dāng)實際轉(zhuǎn)速大于140r/min時,檢查盤車裝置應(yīng)自動脫扣,退出運行,否則應(yīng)立即打閘停機,待故障消除后重新沖轉(zhuǎn)。
【釋義】按“進行”鍵后中壓調(diào)門開啟開始沖轉(zhuǎn),汽輪機轉(zhuǎn)速大于140r/min時盤車裝置應(yīng)自動脫扣否則汽輪機主軸帶動盤車裝置將會使盤車裝置嚴重損壞。
9、沖轉(zhuǎn)后主蒸汽壓力下降,應(yīng)及時調(diào)小高旁減壓閥(300309)(400309),增加燃油量,穩(wěn)定主蒸汽壓力,高壓旁路轉(zhuǎn)為定壓控制方式。
【釋義】汽輪機沖轉(zhuǎn)后汽輪機進汽使壓力下降,應(yīng)與鍋爐做好聯(lián)系工作,掌握好提前量控制好參數(shù)防止參數(shù)波動過大。
10、轉(zhuǎn)速升至600r/min時,可按“保持”鍵,“進行”燈滅,“保持”燈亮,機組停止升速,對機組進行全面檢查。
【釋義】在汽輪機轉(zhuǎn)速較低時保持轉(zhuǎn)速進行全面檢查及時發(fā)現(xiàn)影響機組啟動的因素,及時予以消除防止擴大故障。
11、 傾聽機組聲音正常,必要時可脫扣進行摩擦檢查。
【釋義】通過聽音棒等工具仔細傾聽機組內(nèi)部聲音,檢查動靜部分是否有摩擦,必要時通過打閘惰走消除進汽聲音的影響。
12、 檢查汽機本體,管道應(yīng)無水擊、振動現(xiàn)象,疏放水系統(tǒng)無異常。
【釋義】檢查防止因暖機、暖管不充分、疏水不暢、加熱過于劇烈等原因引起水擊、振動現(xiàn)象。
13、檢查軸承金屬溫度、回油溫度、軸承振動、軸向位移、差脹等都在正常范圍內(nèi)。
【釋義】汽輪機沖動后加強對軸承金屬溫度、回油溫度、軸承振動、軸向位移、差脹的檢查,發(fā)現(xiàn)異常變化要及時分析變化原因,及時予以消除。
14、 注意發(fā)電機氫壓、氫氣溫度、密封油壓、密封油氫/油壓差正常.
【釋義】汽輪機沖動后加強對發(fā)電機氫壓、氫氣溫度、密封油壓、密封油氫/油壓差的檢查,發(fā)現(xiàn)異常變化要及時分析變化原因,及時予以消除。
15、 注意高、中壓缸各點溫度、溫升及上下缸溫差的變化。
【釋義】汽輪機沖動后加強對發(fā)電高、中壓缸各點溫度、溫升及上下缸溫差的檢查,發(fā)現(xiàn)異常變化要及時分析變化原因,及時予以消除。
16、 注意凝汽器真空、水位,除氧器和低加的水位。
【釋義】汽輪機沖動后加強對凝汽器真空、水位,除氧器和低加的水位的檢查,發(fā)現(xiàn)異常變化要及時分析變化原因,及時予以消除。
17、注意潤滑油壓、EH油油壓、油溫、油箱油位的變化情況。
【釋義】汽輪機沖動后加強對潤滑油壓、EH油油壓、油溫、油箱油位的檢查,發(fā)現(xiàn)異常變化要及時分析變化原因,及時予以消除。
18、 檢查一切正常后, 按“進行”鍵,當(dāng)機轉(zhuǎn)速達到1000r/min時, “進行”燈滅,機組自動停止升速,保持該轉(zhuǎn)速下暖機30分鐘并進行以上各項目的檢查。(直到高壓外缸下法蘭金屬溫度達到190℃時,暖機結(jié)束,才允許汽輪機升速)
【釋義】600r/min全面檢查正常后升至1000r/min進行中速暖機,選擇該轉(zhuǎn)速暖機主要是為避開臨界轉(zhuǎn)速,防止落入共振區(qū),引起強烈振動。另外也是提高轉(zhuǎn)子溫度防止低溫脆性破壞和過大的熱應(yīng)力,中速暖機必須充分,否則高速暖機時金屬溫升率就可能過高,同時也是暖機檢查階段。
19、當(dāng)高壓外缸下法蘭金屬溫度≥190℃時,檢查高壓缸倒暖門(300308) (400308)應(yīng)自動關(guān)閉,高壓缸抽真空閥(345037) (445037)自動開啟,高排逆止門(300306) (300307) (400306) (400307)強制關(guān)閉,確認高壓缸處于真空狀態(tài)。
【釋義】1000r/min暖機的目的就是提高轉(zhuǎn)子溫度防止低溫脆性破壞和過大的熱應(yīng)力,當(dāng)轉(zhuǎn)子金屬溫度降低至小于FATT時,材料沖擊韌性下降很多并出現(xiàn)脆性。因為轉(zhuǎn)子暫態(tài)溫度分布復(fù)雜,轉(zhuǎn)子溫度不宜測量,因此一般取其對應(yīng)的汽缸溫度作為參考。當(dāng)高壓外缸下法蘭金屬溫度≥190℃時就可以判斷相應(yīng)的高壓轉(zhuǎn)子溫度已經(jīng)超過了低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度,同時高壓缸得到了充分的加熱,繼續(xù)升速時高壓缸為了防止轉(zhuǎn)子鼓風(fēng)摩擦產(chǎn)生的熱量將關(guān)閉高排逆止門和倒暖門,開啟抽真空門使高壓缸內(nèi)保證真空狀態(tài)。
20、暖機結(jié)束,按下“目標值”,設(shè)定目標轉(zhuǎn)速3000r/min,按“進行”鍵,汽機繼續(xù)升速。
【釋義】中速暖機結(jié)束后高壓缸由倒暖狀態(tài)切至抽真空狀態(tài)后繼續(xù)升速至額定轉(zhuǎn)速。
21、當(dāng)轉(zhuǎn)速達到1050 r/min時,檢查高壓主汽門(300300)(300301)(400300)(400301)應(yīng)自動關(guān)閉,復(fù)查高排逆止門(300306) (300307) (400306) (400307),高壓缸抽真空閥(345037) (445037)位置正確。
【釋義】防止高壓調(diào)速汽門不嚴影響高壓缸抽真空效果。
22、升速期間應(yīng)按規(guī)定項目進行全面檢查,并重點檢查各瓦軸頸振動變化情況。
【釋義】隨著轉(zhuǎn)速的升高各軸承油膜也逐漸形成,軸頸的相應(yīng)位置也會發(fā)生一定的變化,而且還會通過臨界轉(zhuǎn)速,這都會影響到各軸頸振動的變化,因此要重點檢查各瓦軸頸振動情況。在沖轉(zhuǎn)過程中通過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域時在DEH畫面中有“正在通過臨界轉(zhuǎn)速”提示,在通過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)的前后50轉(zhuǎn),升速率自動更改為500r/min,
23、轉(zhuǎn)速達2900r/min時,檢查盤車電機和頂軸油泵自動停止;轉(zhuǎn)速達3000r/min時, “進行”燈滅,“保持”燈亮,檢查主油泵工作正常,出口油壓正常,檢查潤滑油壓正常,停止交流潤滑油泵運行。注意汽輪機各軸瓦溫度和振動應(yīng)正常。
【釋義】轉(zhuǎn)速達2900r/min時,在頂軸盤車功能組投入的情況下盤車電機和頂軸油泵自動停止,在沖轉(zhuǎn)過程中轉(zhuǎn)速升至2900r/min時,升速率自動更改為50r/min,當(dāng)汽輪機轉(zhuǎn)速達到3000r/min時主油泵已經(jīng)正常工作,檢查正常后就可以停止交流潤滑油泵。
24、機轉(zhuǎn)速3000r/min下停留20分鐘進行暖機,并對汽輪機組進行全面檢查。
【釋義】汽輪機轉(zhuǎn)速達到3000r/min下停留20分鐘進行高速暖機,減少各部分溫差減小熱應(yīng)力,使汽缸、轉(zhuǎn)子得到充分的加熱和膨脹。
25、機轉(zhuǎn)速3000r/min,各參數(shù)穩(wěn)定、正常后做下列試驗:
a)潤滑油壓力開關(guān)試驗。
【釋義】見主機試驗部分
b)真空壓力開關(guān)試驗。
【釋義】見主機試驗部分
26、汽機沖轉(zhuǎn)升速、暖機過程中,應(yīng)盡量保持汽壓、汽溫及水位等參數(shù)穩(wěn)定。
【釋義】汽溫波動過大會使汽輪機產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力,汽壓波動會使汽輪機轉(zhuǎn)速發(fā)生影響,使汽輪機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)。汽包水位不穩(wěn)有可能使鍋爐MFT保護動作從而使汽輪機跳閘。因此應(yīng)控制好各參數(shù),保持參數(shù)穩(wěn)定。
27、進入汽輪機的蒸汽溫度至少有80℃的過熱度。
【釋義】防止進入汽輪機的蒸汽經(jīng)過膨脹做功后溫度降至飽和溫度以下,蒸汽中含水將造成水沖擊等嚴重后果。
28、在升速過程中,需要時可按“保持”鍵保持轉(zhuǎn)速,但嚴禁在臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域停留。
【釋義】通過臨界轉(zhuǎn)速應(yīng)迅速平穩(wěn),防止在臨界轉(zhuǎn)速停留,落入共振區(qū),造成振動損壞,依據(jù)二十五項重點要求第10.1.4.2條規(guī)定。
29、升速率根據(jù)DEH根據(jù)中壓內(nèi)缸上法蘭中壁金屬溫度(GMA TE 038)確定:
(GMA TE 038)<150℃時,升速率100r/min.。150℃<(GMA TE 038)時,升速率500r/min。
【釋義】汽輪機冷態(tài)啟動是個加熱過程,在金屬內(nèi)勢必產(chǎn)生熱應(yīng)力,汽輪機沖轉(zhuǎn)后蒸汽進入汽輪機內(nèi),通過調(diào)整轉(zhuǎn)速速率來間接控制金屬溫升率來控制熱應(yīng)力,通過監(jiān)視中壓缸上法蘭中壁溫度計算出對應(yīng)的溫升率既能夠保證不產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力又可以盡快的升至額定轉(zhuǎn)速,縮短啟動試驗。依據(jù)《阿爾斯通330MW汽輪機說明書》
30、注意汽機本體、管道無水沖擊及異常振動現(xiàn)象,汽機疏放水系統(tǒng)正常;
【釋義】檢查防止因暖機、暖管不充分、疏水不暢、加熱過于劇烈等原因引起水擊、振動現(xiàn)象。
31、沖轉(zhuǎn)升速過程中注意監(jiān)視各軸承振動、瓦溫正常。
【釋義】隨著轉(zhuǎn)速的升高各軸承油膜也逐漸形成,軸頸的相應(yīng)位置也會發(fā)生一定的變化,而且還會通過臨界轉(zhuǎn)速,這都會影響到各軸頸振動的變化,因此要重點檢查各瓦軸頸振動情況。隨著轉(zhuǎn)速的升高和負荷的增加油膜和軸頸摩擦產(chǎn)生的熱量也相應(yīng)的增加,因此對瓦溫也要注意監(jiān)視。