汽輪機啟動過程優化研究

劉顯旺

摘要：近年來，我國的電力事業得到了較大程度的發展，其中汽輪機是電力企業日常運行中經常會運用到的一項設備。但是在實際運行的過程中，汽輪機經常會因為設備參數等原因出現啟動問題。文章就汽輪機啟動過程優化進行了研究。

關鍵詞：汽輪機；啟動過程；電力企業；設備參數；控制保護系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM623 文章編號：1009-2374（2015）25-0044-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.25.022

1 概述

隨著我國社會水平的提升，社會對于能源的需求也在不斷提升，并因此使電力企業面臨著更大的挑戰。在電廠生產過程中，汽輪機是非常重要的一類設備，將對電廠工作能否穩定運行、能否高效發電產生重要的影響。在本文中，將以一個實例的方式對汽輪機啟動過程的優化方式進行一定的研究。

2 某發電廠汽輪機控制保護系統概述

我國南部某電廠，其1、2號機組為K-1000-60/3000型汽輪機，以對稱方式進行布置，共有五個氣缸：四個低壓缸、一個高壓缸，以高壓缸兩邊各兩個低壓缸方式對稱布置。運行系統方面，使用的是西門子TELEPERMXP控制系統，監視系統為OM690系統，診斷工具系統為ES/DS系統，同時還包括有通訊總線系統和接口系統。

該汽輪機系統在實現方面主要由系統的TXP平臺實現，并包括有汽輪機控制系統AS620B和電液調節系統EDH。為了能夠保障該系統以更為穩定的方式運行，在系統中設置了3對AP，并以3取2的方式進行控制，以此保證汽輪機系統不會在運行過程中出現誤動和拒動現象。此外，還專門設計了一個程序用于汽輪機的沖轉與預熱。在汽輪機的啟動方面，其主要以三個階段進行工作：第一階段，即對汽輪機高壓閥組實現預熱；第二階段，將汽輪機沖轉至1100rpm；第三階段，將汽輪機沖轉至3000rpm，以此完成整個汽輪機的啟動過程。

3 汽輪機啟動過程優化

對于汽輪機的啟動來說，汽輪機通流部分熱應力的控制是十分關鍵的一環，即在汽輪機啟動的過程中需要避免不必要的蒸汽進入到設備之中，以此避免因為熱應力超出限度而使設備出現損壞現象。而汽輪機實現熱力自動控制的目的，就是要保證設備所具有的熱應力能夠始終控制在合理的范圍之內，而這也正是汽輪機保證運行穩定性的一項重要因素，即使汽輪機在升速、沖轉、并網等過程中能夠一直保持良好的熱應力，以此使機組在運行中受到的損耗能夠降至最低。而要想對該目標進行良好的實現，就需要對機組在停機、啟動以及負荷變化過程中所產生的溫度變化進行較好的控制，因為當溫度變化速率過大時，會由轉子產生較大的溫度梯度，并隨之產生大量的熱應力，即大容量機組的熱應力控制歸結到底也就是汽輪機轉子的熱應力控制。對此，我們根據本企業汽輪機在啟動過程中在暖機以及預熱過程中出現的部分問題進行研究，并提出相應的優化措施。

3.1 高壓閥組預熱速率優化

3.1.1 問題概述。在本企業的汽輪機啟動的過程中，啟動程序在對預熱汽輪機高壓閥組進行預熱時會將閥門45AA201和LBA25變更為自動控制的方式，并保障其所具有的預熱速度會控制在4℃/h。在預熱的過程中，汽輪機則經常會出現預熱速度超出限度的情況，而操作員卻不能夠通過操作的方式對該情況進行控制。之所以會出現這樣的情況，是因為啟動程序在觸發的過程中會直接對預熱閥門進行控制，而操作員要想對此閥門進行干預，就需要首先將啟動程序進行切除。但是，該程序是發電機并網的一項主要勵磁條件，不能夠在運行過程中退出。正因為如此，操作員就不能夠對預熱閥門實現手動控制。在這種情況下，為了能夠在不對發電機勵磁情況產生影響的同時使汽輪機閥組能夠具有手動干預的條件，我們可以在實際控制方面進行一定的優化。

3.1.2 解決措施。對于該種情況，我們有兩種解決措施：

第一種方法：即在汽輪器啟動程序同閥組閥門之間再設置一道程序實現控制功能，如45EE01或者LBA25等，以此使啟動程序不會對預熱閥門進行直接的控制。通過這種方式，在汽輪機再次出現預熱速率超出限度的情況時，控制人員可以通過對閥門新控制程序進行切除的方式完成對汽輪機閥組的手動控制，以此使汽輪機機械參數能夠保持在適當的運行范圍之內。

第二種方法：將汽輪器啟動程序中對于閥門的控制方式由之前的“高電平”更改為“脈沖”。以將脈沖設置為5s為例，當啟動程序發出5s脈沖之后，則能夠將調節閥門更改為自動控制方式，而當此脈沖命令結束之后，操作員就可以再一次將預熱閥門的控制方式切換為手動，以此保證其能夠在特殊情況對預熱閥組實現手動控制，進而在汽輪機啟動的過程中將熱力參數控制在合理的范圍之內。

3.2 轉速平臺暖機條件優化

3.2.1 問題概述。在汽輪機運行規程中，明確規定了在其進行沖轉時，當汽輪機轉速接近1100rpm時，如果汽輪機高壓缸溫度在150℃以內，則需要保證汽輪機在1100rpm的速率上停留10min左右，以此保證汽輪機缸體能夠得到充分的預熱。但在實際啟動過程中，卻存在著汽輪機從第二階段向第三階段轉換的過程中，汽輪機所具有的暖機信號與汽輪機轉速不能滿足運行要求的情況。這種情況的存在，就可能使操作員在等待起動機暖機信號出現前可能錯誤的運行進程控制程序，而當轉速大于1050rpm后，汽輪機缸體溫度則會低于150℃，使其啟動此時能夠滿足第二階段至第三階段的轉變條件，進而使汽輪機在110rpm轉速下停留時間不會達到10min，并直接向第三階段的3000rpm沖轉。此時，如果缸體溫度在150℃以下，也會使汽輪機在暖機信號得到觸發的同時卻不會起到閉鎖作用，這是因為汽輪機認為啟動任務的第二階段已經完成，符合第三階段工作條件。為了避免汽輪機在運行過程中因此出現不安全因素，則需要及時對該問題進行優化。

3.2.2 解決措施。面對上述問題，我們將汽輪機啟動過程的第二階段向第三階段條件進行更改，即要求汽輪機轉速應當處于1080rpm與1200rpm之間，而對于汽輪機轉速的觸發條件則需要大于1050rpm。經過此項修改之后，在汽輪機實際運行、沖轉的過程中，當其超過該值之后，如果汽輪機缸體溫度在150℃以內，就會直接對暖機信號進行觸發。而當其繼續運行，轉速超過1090rpm之后，即使系統操作員出現了操作性的失誤，提前運行釋放點控制程序，汽輪機也會在第二階段任務停留10min之后再一次等待10min，以此保證汽輪機缸體能夠得到更為充分的預熱。通過這種方式，能夠在有效降低人為失誤風險的同時使機組得以安全運行。

4 結語

可以說，汽輪機是現今電力企業保證發電機組安全運行的一項重要設備，在其啟動過程中，需要保證其本體以及高壓閥組能夠得到充分預熱。在上文中，我們以實例的方式對汽輪機啟動過程優化進行了一定的研究，并提出了一定的解決措施，具有一定的現實與借鑒

意義。

參考文獻

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（責任編輯：陳 倩）