淺析135MW汽輪機冷態啟動控制要點

張鵬

（河南能源集團鶴煤熱電廠，河南 鶴壁 458000）

一、前言

我公司汽輪機為東方汽輪機有限公司生產的型號為C135—13.2/0.245/535/535/1.1.1.2超高壓、單軸、雙缸雙抽（一級可調）、一次中間再熱、凝汽式汽輪機。每年采暖供熱季結束后我公司將分別對兩臺機組進行小修或中修。所以，每年機組都將經過冷態啟動。汽輪機的啟動過程就是將轉子由盤車狀態沖轉至額定轉速并帶負荷正常運行的過程。整個過程就是對汽輪機各部件的加熱過程，使機組各部分的熱應力、熱變形、轉子與汽缸的脹差以及轉動部分的振動均維持在允許范圍內，使機組的金屬溫度盡快均勻地升高到工作溫度。機組啟動過程對電能和燃料的消耗相當大，合理控制冷態啟動要點，既可以保證機組啟動安全，又能合理控制啟動時間，盡快使機組帶上規定負荷，達到安全、經濟啟動。

二、合理控制軸封系統

135MW機組冷態啟動從汽封供汽到沖轉前，脹差值（轉子膨脹值與氣缸膨脹值之差）一直往正方向變化。汽封供汽對整個汽缸的膨脹并無影響，只是與汽封相應的主軸段受熱后，使轉子伸長。除了軸端汽封以外，汽缸的通流部分也被加熱，但因進入汽缸的汽量很少，汽封供汽不會使汽缸產生明顯的膨脹。汽封供汽對轉子伸長值的影響是由供汽溫度決定的。但汽封供汽的時間越長，汽封段主軸被加熱得越充分，脹差正值增加得越多。因此縮短汽封供汽的時間，對減少脹差的正值有一定的作用，冷態啟動沖轉前 10～15分鐘投入軸封供汽。

機組檢修一般都進行凝汽器灌水查漏，軸封系統管道內大多存有積水，在機組冷態啟動抽真空之前，必須先將軸封母管和低壓軸封供汽管道對大氣疏水開啟，將系統內存水放凈后關閉；否則，當抽起真空后，軸封系統內存水將被抽到汽封處，對設備產生不良影響。

三、旁路系統合理控制

汽輪機旁路系統，是將鍋爐所產生的蒸汽繞過汽輪機或再熱器，通過減溫減壓裝置排入凝汽器的系統。我公司 135MW機組配備容量為 30%的兩級串聯旁路系統。高壓旁路從兩主汽管接出，合為一路，經旁路減溫減壓后，再分成兩路分別接至再熱冷段蒸汽管道，其減溫水取自給水泵出口管道。低壓旁路從兩路再熱熱段蒸汽管接出，合并經減溫減壓后，以單根接至凝汽器入口，經三級減溫后進入凝汽器，其減溫水均取自凝結水。其主要作用有：一是，保證鍋爐最低負荷的蒸發量，即在最低負荷下應能滿足鍋爐水動力循環的可靠性和燃燒穩定性要求，使鍋爐和汽輪機能夠獨立運行；二是，當汽輪機組啟、停和甩負荷時，能起保護再熱器的作用，即保證再熱器通過必要的冷卻蒸汽量，避免超溫；三是，在汽輪機沖轉前維持主蒸汽和再熱蒸汽參數達到一個預定的水平，以滿足各種啟動方式的要求；四是，回收工質和部分熱量并減小排汽噪音。旁路系統不但可以改善機組的安全性能，而且能夠保證機組啟停的靈活性和運行的穩定性。特別是在冷態啟動過程中，合理控制旁路可以對汽缸進行倒暖預熱，達到減小金屬溫差縮短啟動暖機時間的效果。

機組冷態啟動爐點火后，汽機真空達 35kPa 以上時，根據鍋爐要求，即可投入高低旁路。隨著鍋爐參數的升高，合理調整高低旁路開度，控制升溫、升壓速度滿足升溫升壓曲線標準。投入旁路前，系統必須充分暖管，疏盡疏水，操作高低旁路調整門時要緩慢，嚴禁因操作不當或疏水未盡造成汽水沖擊使旁路管道產生振動。旁路投運應先開啟二級減溫水及三級減溫水門，維持

低旁后溫度在 180℃以下，逐漸開啟低旁調整門，并應注意監視凝汽器真空。低旁開啟后高旁才允許打開，因為冷態啟動蒸汽參數不高，高旁減溫水不需要投。升參數過程中逐漸開大高低旁路門，高壓旁路門根據主汽壓力變化情況維持在 40～50%開度，用低壓旁路門控制再熱汽壓力，調整過程中應注意機組真空，控制排汽缸溫度在合格范圍內。調整時應通知鍋爐或根據鍋爐要求進行。汽機沖轉后應根據主汽壓力下降率，逐漸關小高低旁路，定速并網后，可根據鍋爐要求關閉高低旁路。

四、合理選擇、控制沖轉參數

冷態啟動，汽缸金屬溫度低于 150℃，沖轉參數的合理選擇是控制升速、脹差的關鍵。由于沖轉參數以機側測點顯示數據控制，因測點位置的不同，升參數過程中機側溫度較爐側參數滯后 80℃左右，所以升參數過程中，爐側溫度達 190-200℃，蒸汽過熱度大于 50℃，盡開啟電動主閘門，提高機前參數，并注意缸溫變化。沖轉前，要將缸體各疏水門全開，防止蒸汽凝結的水不能及時排出，發生汽水沖擊引起管道閥門振動。當機側主汽壓力 1.2～1.5MPa，主、再熱汽溫度控制在 270～290℃，且主、再熱汽溫過熱度大于50℃時，開始沖轉。

從沖轉到定速期間，高壓脹差基本上是上升的。在這一階段，蒸汽流量比較少，在高壓缸中，蒸汽主要在調節級內作功，金屬主要在該級段范圍內被加熱，所以整個高壓轉子平均溫度的上升是有限的。相對外缸來說，轉子溫度的變化總是超前的，只要汽溫無劇烈的波動，在單位時間內，脹差的變化就比較均勻。中壓缸因進汽量小，因為沖轉時再熱汽溫往往低于主蒸汽溫度，隨著轉速的升高，中壓缸的進汽量增加，再熱汽溫上升也較快，中壓轉子的膨脹值大于汽缸的，故中壓脹差增加。低壓脹差在整個升速過程中變化較大，在低速暖機時，低壓缸轉子都有明顯的伸長，所以低壓脹差就比較大。自低速暖機至中速暖機結束，中壓轉子的膨脹速度有所增加，低壓轉子保持原有的膨脹速度，而相應的低壓缸變化較小，所以，低壓脹差增加較多。當中速暖機后再升速時，中、低壓脹差都有減小的趨勢，低壓脹差大幅度下降。這主要是泊桑效應對低壓轉子的縮短作用，即隨著轉速的升高，離心力增大，在軸向上的分力增大了，因而使轉子變粗而縮短，表現為低壓脹差減小。總結以往運行經驗，汽機升速過程中，低速磨檢正常后，不再進行低速暖機，直接升速到1100r/min 進行中速暖機，中速暖機控制在60分鐘，適當降低真空（維持 85kPa左右），增加中壓缸的進汽量，使中壓缸膨脹增加。

五、適時投停氣缸夾層加熱

在冷態啟動時，機組沖轉前氣缸夾層加熱裝置應進行暖管，在中速暖機 1100r/min 時，及時投入夾層加熱裝置。汽源用主汽供，因為冷態啟動沖轉參數較低，盡量開大供汽門維持壓力，隨著參數的增長及時調整，避免加熱聯箱超壓。當高中壓外缸下半高壓進汽口處外壁金屬溫度超過350℃，高中壓脹差在允許范圍內，停用氣缸夾層加熱。

六、總結

熟練掌握汽輪機啟動控制要點，采取有效措施使金屬部件的熱應力、熱變形、脹差維持在允許范圍內，合理縮短啟動時間，降低啟動能源消耗，達到安全經濟啟動。