汽輪機(jī)摩擦啟動(dòng)方案研究

郭德軍

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150090）

0 引言

汽輪機(jī)通流部分的損失包括兩大部分：級(jí)內(nèi)損失和級(jí)外損失。減少汽封的漏汽損失是提高通流部分效率的主要措施。汽輪機(jī)為防止漏汽、降低熱耗，主要通過葉頂圍帶汽封、軸封等實(shí)現(xiàn)高溫高壓氣體的密封；隨著機(jī)組參數(shù)不斷提高，通過汽封間隙損失的蒸汽質(zhì)量流量增多，而且造成級(jí)間主流道氣流擾動(dòng)，影響機(jī)組效率。為使機(jī)組啟動(dòng)后徑向通流能保證均勻且較小狀態(tài)，進(jìn)而保證機(jī)組的熱耗達(dá)到設(shè)計(jì)要求，哈汽公司對(duì)汽輪機(jī)的汽封設(shè)計(jì)及安裝工藝進(jìn)行了優(yōu)化，開發(fā)了用于小間隙啟動(dòng)的汽封，同時(shí)為了安全可靠地完成應(yīng)用小間隙汽封的汽輪機(jī)組的啟動(dòng)，形成了摩擦啟動(dòng)方案。

1 小間隙汽封的開發(fā)

1）采用試驗(yàn)方法，從使用實(shí)際習(xí)慣、原材料成本控制、汽封片硬度控制方面考慮，進(jìn)行多種材料的汽封片試驗(yàn)，確定了合適的汽封材料。

2）用專用材料加工的汽封片，通過合理的工藝處理后，可以用于“小間隙啟動(dòng)汽輪機(jī)”，該汽封片可以與轉(zhuǎn)子軸、葉頂圍帶進(jìn)行直接接觸摩擦，不會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子軸、圍帶造成損傷。

3）小間隙啟動(dòng)應(yīng)用哈汽專利汽封齒材料，經(jīng)多次試驗(yàn)驗(yàn)證，采用此材料與轉(zhuǎn)子/葉片摩擦不會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子、葉片產(chǎn)生任何損傷。并且以實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)子中心位置偏置為依據(jù)，安裝時(shí)對(duì)汽封采取預(yù)偏置，使轉(zhuǎn)子在實(shí)際運(yùn)行中與汽封同心，保證各處間隙均勻。

4）這種設(shè)計(jì)方式可以保證汽封間隙最小（0.3 mm），漏氣損失最小，在保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)能夠有效降低汽輪機(jī)熱耗，提高機(jī)組效率。

2 摩擦啟動(dòng)控制方案

采用小間隙汽封優(yōu)化后的機(jī)組在啟動(dòng)過程中可能會(huì)在個(gè)別位置產(chǎn)生輕微碰磨，為保證機(jī)組啟動(dòng)的安全性，對(duì)機(jī)組首次啟動(dòng)方案也進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，形成了摩擦啟動(dòng)方案。

2.1 具體工藝要求邊界條件

1）在升速過程中任何一個(gè)軸振的X、Y兩個(gè)方向的振動(dòng)值同時(shí)達(dá)到0.12 mm時(shí)停止升速（不含臨界區(qū)，不含閥門切換），并保持當(dāng)前轉(zhuǎn)速。

2）當(dāng)超過0.12 mm的X、Y兩個(gè)方向的振動(dòng)值都穩(wěn)定并降至0.08 mm時(shí)再繼續(xù)升速。

3）當(dāng)任何一個(gè)軸振的X、Y振動(dòng)值同時(shí)達(dá)到0.175 mm時(shí)機(jī)組停機(jī)。停機(jī)后進(jìn)行盤車，待大軸彎曲小于0.05 mm（不含原始誤差）后，機(jī)組才允許再次啟動(dòng)。

4）此方案僅在機(jī)組首次啟動(dòng)，機(jī)組大修或者機(jī)組通流改造后時(shí)應(yīng)用，并在以后的正常啟動(dòng)中取消該功能。

2.2 DEH中新增的邏輯及畫面

為實(shí)現(xiàn)上述功能，DEH控制邏輯和運(yùn)行操作畫面都要進(jìn)行相應(yīng)的修改并增加新的邏輯程序：1）運(yùn)行畫面中增加“振動(dòng)報(bào)警并轉(zhuǎn)速保持”的相關(guān)狀態(tài)信息以引起運(yùn)行操作人員注意。2）運(yùn)行畫面中增加“摩擦啟動(dòng)”功能的投切按鈕。3）邏輯中增加振動(dòng)檢測(cè)判斷邏輯，300 MW機(jī)組和600 MW機(jī)組的軸承數(shù)量不一樣，要根據(jù)實(shí)際機(jī)組的軸振動(dòng)的數(shù)量加以考慮。邏輯中確保轉(zhuǎn)速在臨界區(qū)和閥門進(jìn)汽切換過程中此功能屏蔽，并且機(jī)組在并網(wǎng)帶負(fù)荷后，不適用此功能。機(jī)組停機(jī)或者跳機(jī)后此功能要復(fù)位。

2.3 啟動(dòng)過程中的操作指導(dǎo)

1）機(jī)組首次啟動(dòng)過程中，若發(fā)生“振動(dòng)報(bào)警并轉(zhuǎn)速保持”后，機(jī)組保持在當(dāng)前的轉(zhuǎn)速，這時(shí)候Target（目標(biāo)值），Setpoint（設(shè)定值）都是機(jī)組的實(shí)際轉(zhuǎn)速，并且HOLD（保持）狀態(tài)，機(jī)組進(jìn)入摩擦狀態(tài)。當(dāng)“振動(dòng)報(bào)警并轉(zhuǎn)速保持”消失后，運(yùn)行人員可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，繼續(xù)輸入目標(biāo)值Target進(jìn)行升速。當(dāng)“振動(dòng)報(bào)警并轉(zhuǎn)速保持”沒有消失時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求，運(yùn)行人員也可以繼續(xù)輸入目標(biāo)值Target進(jìn)行升速。也就是說邏輯中只是實(shí)現(xiàn)一個(gè)邏輯保持?jǐn)帱c(diǎn)，并不是一直都強(qiáng)制保持且無法改變。這樣運(yùn)行人員就可以根據(jù)需要結(jié)合實(shí)際工況決定是否繼續(xù)升速。但是在升速過程中任何一個(gè)軸振的X、Y兩個(gè)方向的振動(dòng)值同時(shí)達(dá)到0.12 mm時(shí)停止升速，當(dāng)振動(dòng)值同時(shí)達(dá)到0.175 mm時(shí)機(jī)組停機(jī)是強(qiáng)制的。

2）摩擦啟動(dòng)功能投切條件。摩擦啟動(dòng)投入條件：外部環(huán)境為新機(jī)組首次啟動(dòng)，機(jī)組大修后首次啟動(dòng)，機(jī)組通流改造后首次啟動(dòng)。內(nèi)部要求：機(jī)組已掛閘；機(jī)組未并網(wǎng)。

摩擦啟動(dòng)切除條件：外部環(huán)境為機(jī)組首次啟動(dòng)后人為切除。內(nèi)部要求為機(jī)組振動(dòng)值穩(wěn)定并降至0.08 mm，機(jī)組跳機(jī)或者停機(jī)。

3 結(jié)語

汽輪機(jī)的熱耗性能考核是非常重要的，小間隙汽封對(duì)改善機(jī)組的熱耗，提高機(jī)組的效率有非常大的作用。對(duì)采用小間隙汽封的機(jī)組，在啟動(dòng)過程中尤其要注意機(jī)組的安全性，通過制定詳細(xì)的摩擦啟動(dòng)方案，可有效規(guī)避機(jī)組啟動(dòng)時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)達(dá)到小間隙汽封的最大可利用率，經(jīng)過國(guó)內(nèi)國(guó)外幾個(gè)電廠的實(shí)際應(yīng)用，證明小間隙汽封是有效的，摩擦啟動(dòng)方案是可靠的。

［1］ 哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司．600 MW機(jī)組啟動(dòng)運(yùn)行說明書［Z］．2015．

［2］ 哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司．300 MW機(jī)組啟動(dòng)運(yùn)行說明書［Z］．2015．

［3］ 魏鐵臣.汽輪機(jī)組汽封間隙的測(cè)量與調(diào)整方法改進(jìn)［J］.華電技術(shù)，2009，31（2）：45-47

［4］ 電力行業(yè)熱工自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).DL T656-2006火力發(fā)電廠汽輪機(jī)控制系統(tǒng)驗(yàn)收測(cè)試規(guī)程［S］．北京：中國(guó)電力出版社，2007.