淺談660MW超臨界汽輪機中壓缸啟動特性

周 鋒

（河南恩湃高科集團有限公司，河南 鄭州450000）

0 引言

汽輪機的啟動方式按進汽方式的不同可以分為高壓缸啟動、高中壓缸聯合啟動、中壓缸啟動。對于高壓缸啟動和高中壓缸聯合啟動的啟動方式，在冷態啟動時，一般要求中速暖機或高速暖機時中壓排汽溫度必須超過脆性轉變溫度（FATT），以避免災難性的轉軸脆性斷裂事故問題。冷態啟動時，由于再熱溫度較低，沖轉及升速過程中蒸汽流量較小，有可能出現中壓缸轉子溫度尚未超過FATT時，機組已定速的現象，這就限制了啟動速度。中壓缸啟動能夠較好地克服這些缺陷，減少熱沖擊程度，提高啟動速度。現以鶴壁鶴淇發電有限公司660MW機組為例，淺談中壓缸冷態啟動（長期停機）特性。

圖1 悶缸時間曲線

圖2 高壓缸預暖程序

1 機組概況

鶴壁鶴淇發電有限公司采用東方汽輪機廠自主技術生產的C660／578－25／0．3／600／600超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、抽汽凝汽式汽輪機。采用雙側節流進汽，配置了兩個TV和GV、兩個RSV和IV。汽輪機數字電液控制（DEH）與分散控制系統（DCS）采用艾默生OVATION系統，機組默認方式為中壓缸啟動。

2 啟動過程簡介

2．1 從鍋爐點火到沖轉

2．1．1 高壓缸預暖

在冷態啟動中，高壓缸不進汽或只進少量蒸汽，因而得不到充分加熱，啟動前需對高壓缸進行預暖，實現預暖最有效的措施是高壓缸中通入蒸汽使汽缸內壓力升高，從而使汽缸金屬溫度升高至蒸汽對應的飽和溫度或更高，通常規定此壓力為0．5～0．7MPa，溫度測點為高壓第一級后高壓內缸上半內壁溫度和高壓第一級后高壓內缸下半內壁溫度。當此兩點溫度低于150℃時，應進行高壓缸預暖；當溫度大于150℃時，就不需要預暖了。預暖時，汽輪機處于遮斷狀態，盤車投入運行，真空在－86．8kPa以上，冷段再熱管道疏水閥完全打開，VV閥全關。預暖蒸汽參數溫度比飽和溫度高28℃以上，否則會產生附加的推力。通過操作高壓缸倒暖閥、導汽管疏水閥、冷段管道疏水閥，以高壓內缸的金屬溫升率限制和高壓缸內壓力為主要依據控制溫升率。預暖中，如汽封蒸汽漏入高壓缸，使缸內壓力升高，必要時可打開VV閥控制缸內壓力。待高壓第一級后高壓內缸內壁溫度達到150℃之后，應立即進行高壓缸悶缸。悶缸時應按制造廠提供的悶缸時間曲線進行。悶缸時間曲線如圖1所示，高壓缸預暖程序如圖2所示。

2．1．2 閥殼預暖

高壓缸預暖結束后，當高壓調節閥蒸汽室內壁或外壁溫度低于150℃時，在汽輪機啟動前必須預熱調節閥蒸汽室，以免汽輪機一旦啟動，調節閥蒸汽室遭受過大的熱沖擊。預熱用的主蒸汽通過右側高壓主汽閥預啟閥進入調節閥蒸汽室。為實現暖閥的控制，調節保安系統專門配備了暖閥主件，以控制右側高壓主汽閥預啟閥的開啟。暖閥時，汽機掛閘，盤車投入，高壓調節閥內外壁溫度偏差在80℃以下。點擊控制畫面的“閥殼預暖”按鈕，右側高主門試驗電磁閥失電，暖閥隔離電磁閥帶電，暖閥開電磁閥帶電，控制閥門開度達到21%后，暖閥開電磁閥失電保位。當高調閥內外壁溫差大于80℃時，暖閥主件電磁閥控制主汽門關閉，當溫差小于70℃時重新打開。DEH自動控制閥門的開關，直至調閥蒸汽室內外壁溫度達到150℃以上，溫差在50℃以下。為防止電磁閥不能保位，暖閥主件中設置了暖閥關電磁閥，當右側主汽門開度達到25%時，使暖閥關電磁閥帶電，控制溫度不會上升得過快和過高。

2．2 從汽機沖轉到切缸

2．2．1 摩擦檢查

選擇目標轉速200r／min，按每分鐘100r／min的升速率由中調門控制進行升速。當汽機轉速升至200r／min時，按下控制畫面的“摩檢”按鈕，DEH閥位指令切為0，給定轉速跟蹤實際轉速。所有調節汽門全關，轉速下降。降速過程中進行摩擦檢查，用聽音針檢查汽機動靜部分是否有摩擦聲音，并監視各軸承溫度及振動值，一旦有異常應立即打閘停機。摩檢完成后機組不打閘停機，繼續維持200r／min運行。

2．2．2 中速暖機

摩檢結束后，中調門維持汽機200r／min運行，這時可設置中速暖機目標為1 500r／min，可投入正暖方式。正暖方式投入條件為實際轉速低 于 300r／min，目 標 轉 速 大 于202r／min。正暖方式投入后，VV 閥全開，中調門指令置0，這時點擊“進行”按鈕，實際轉速在400r／min以下，按每分鐘30r／min的升速率由高調控制升速。當轉速給定值達到400r／min以上時，給定值保持，等待實際轉速達到400r／min。當實際轉速達到400r／min時，高調門的流量指令被鎖定。暖機10s后，DEH自動投入“進行”，轉速以每分鐘100r／min的升速率由中調門控制升速到1 500r／min。中速暖機的目標為：中壓缸排汽溫度達到250℃，正暖結束，此時認為中壓轉子心部溫度高于脆性轉變溫度（80℃）。當暖機完成后，按下正暖“切除”按鈕，VV閥全關，高調門指令置為0，高調門的開度以一定的速率轉移至中調門上繼續控制轉速。

2．2．3 升至額定轉速及并網控制

中速暖機結束后，汽機繼續進行升速。目標轉速3 000r／min，升速率設置為每分鐘100r／min，根據汽機振動情況，設置三階臨界轉速，分別為第一階851～1 051r／min、第二階 1 651～2 043r／min、第 三 階 2 444～2 644r／min。當 轉 速 進 入 臨 界 區 域 后，汽 機 以 每 分 鐘400r／min的升速率快速通過臨界區。汽機轉速升至額定3 000r／min時，可投入同期信號，DEH自動接收同期信號增減轉速，找到同期點后，油開關閉合。DEH在原閥位指令的基礎上和主汽壓力修正閥位指令疊加后乘以中調閥位指令修正系數3．46，帶5%的初負荷。

2．3 從汽機切缸到帶額定負荷

2．3．1 汽機進行中壓、高壓缸切換

并網后，中調門開度在85%，維持初負荷，選擇合適的主蒸汽參數及再熱蒸汽參數進行切缸操作。按下控制換面“缸切換”按鈕，高調門閥位指令系數實現從0到1的切換轉換，轉換速率為0．01／s，即100s后，高調指令系數轉換為1，高調門開始接受流量指令的控制，負荷控制切換到高壓缸。高調門開始開時，關閉VV閥。高中壓汽缸切換期間機組以33MW／min的升負荷率增加負荷，切換完成后機組負荷升至120MW。從參數上看，切缸完成特征如下：1）高排壓力大于再熱蒸汽壓力，高排逆止閥順利打開；2）高壓缸排汽金屬溫度不再有上升趨勢。若出現高排逆止閥打不開，高壓缸排汽金屬溫度大于440℃，保護停機。

圖3 冷態啟動曲線

2．3．2 機組升負荷

切缸操作完成后，高、中、低壓缸金屬溫度達到帶20%～30%負荷水平。為防止汽缸被冷卻，應提升主蒸汽及再熱蒸汽參數，以3．3MW／min的升速率提升負荷至200MW，并進行低負荷暖機，暖機時間為30min，再按制造廠提供的啟動曲線升負荷至額定負荷。冷態啟動曲線如圖3所示。

3 結語

本文總結了超臨界汽輪機中壓缸啟動過程及步驟，為以后同類型機組基建調試工作提供了借鑒和參考。

［1］金生祥，周小明，卜保生．日立600MW機組中壓缸啟動［J］．中國電力，2004（10）．

［2］東方汽輪機有限公司．汽輪機啟動運行說明書［Z］，2014．