西門子660MW 超超臨界汽輪機(jī)加快暖機(jī)的方法

陳祖良，阮 提，杜武榮

（華能羅源發(fā)電有限責(zé)任公司，福建福州 350602）

0 引言

華能羅源電廠一期工程汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠引進(jìn)西門子技術(shù)生產(chǎn)制造的高效超超臨界壓力汽輪機(jī)，型號為：N660-28/600/620，高效率、超超臨界、一次中間再熱、四缸四排汽、單軸、雙背壓、凝汽式汽輪機(jī)。機(jī)組設(shè)有八級回?zé)嵯到y(tǒng)，由三級高壓加熱器（內(nèi)設(shè)蒸汽冷卻段和疏水冷卻段，其中3號高加另設(shè)外置式蒸汽冷卻器，用于加熱1 號高加出口的主給水管道）、一級除氧器和四級低壓加熱器組成。各級加熱器疏水逐級自流，6 號低加疏水用疏水泵并入6 號低加出口主凝結(jié)水管，7、8 號低加采取外置式疏水冷卻器。汽機(jī)低壓缸排汽排入凝汽器。汽輪機(jī)高壓轉(zhuǎn)子脆性轉(zhuǎn)變溫度（FATT）為50 ℃，中壓轉(zhuǎn)子脆性轉(zhuǎn)變溫度（FATT）為116 ℃，低壓轉(zhuǎn)子脆性轉(zhuǎn)變溫度（FATT）為-10 ℃。汽輪機(jī)控制系統(tǒng)采用西門子T3000 系統(tǒng)。

1 脆性轉(zhuǎn)變溫度

脆性轉(zhuǎn)變溫度：金屬材料隨著溫度下降而發(fā)生塑性明顯下降、脆性明顯上升的特性，脆性轉(zhuǎn)變溫度是指用沖擊試驗(yàn)方法測定出轉(zhuǎn)變溫度[1]。在脆性轉(zhuǎn)變溫度區(qū)域以上，金屬材料處于韌性狀態(tài)，斷裂形式主要為韌性斷裂；在脆性轉(zhuǎn)變溫度區(qū)域以下，材料處于脆性狀態(tài)，斷裂形式主要為脆性斷裂，脆性轉(zhuǎn)變溫度越低，說明鋼材的抵抗冷脆性能越高[2]。

2 中速暖機(jī)時(shí)間偏長原因

一期汽輪機(jī)設(shè)計(jì)中壓缸進(jìn)汽溫度高達(dá)620 ℃，中壓轉(zhuǎn)子脆性轉(zhuǎn)變溫度（FATT）為116 ℃，遠(yuǎn)高于常規(guī)機(jī)型的50 ℃。因此為防止中壓轉(zhuǎn)子產(chǎn)生低溫脆性裂變，在汽輪機(jī)中速暖機(jī)完成條件中，除了須滿足X7a，X7b 條件外，還須滿足中壓內(nèi)缸溫度（T IP INR CSG）＞245 ℃的限制條件。另外如果按照廠家的啟動(dòng)曲線（圖1）：主蒸汽壓力8.5 MPa，主汽溫400 ℃，再熱器溫度400 ℃，主汽壓力偏高會(huì)引起蒸汽流量偏小，調(diào)門開度小，調(diào)門振動(dòng)，中速暖機(jī)時(shí)間偏長等問題，根據(jù)以往開機(jī)經(jīng)驗(yàn)，500 r/min 中速暖機(jī)需6.5 h。

圖1 廠家啟動(dòng)曲線

3 加快中速暖機(jī)方案

為縮短中速暖機(jī)時(shí)間，在確保設(shè)備安全運(yùn)行的前提下，采取以下改進(jìn)方案：

（1）DEH 中的臨界轉(zhuǎn)速區(qū)為：（649～1339）r/min、（1369～2850）r/min，經(jīng)上海汽輪機(jī)廠同意，將中速暖機(jī)轉(zhuǎn)速由500 r/min 調(diào)整為600 r/min。

（2）降低沖轉(zhuǎn)壓力，提高再熱汽溫，增加蒸汽進(jìn)汽量：沖轉(zhuǎn)主汽壓由7.5 MPa降至4.2 MPa，再熱汽壓0.8 MPa，主、再熱汽溫≤400 ℃，當(dāng)汽機(jī)沖轉(zhuǎn)至600 r/min 后，適當(dāng)提高再熱汽溫度至430 ℃。

（3）600 r/min 暖 機(jī)開始后，將主機(jī)真空降至12 kPa 左右，增加蒸汽進(jìn)汽量：停止一臺(tái)真空泵，僅保留一臺(tái)真空泵運(yùn)行；適當(dāng)關(guān)小凝汽器循環(huán)水回水門開度，降低循泵頻率，維持循環(huán)水母管壓力0.1 MPa。減少凝汽器冷卻水量；就地緩慢開啟7#/8#低加汽側(cè)排空氣管放水門，可降低真空（2～3）kPa。

（4）使用閥限切除高壓缸進(jìn)汽，增大中壓缸進(jìn)汽量，加快中壓缸暖機(jī)效果：600 r/min 暖機(jī)30 min 后，逐步將1#/2#高壓調(diào)閥閥限降至-5%，使高壓調(diào)閥關(guān)閉，確認(rèn)中壓調(diào)閥自動(dòng)開大，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速維持600 r/min 穩(wěn)定[3]。手動(dòng)開啟高壓缸各疏水閥（高壓調(diào)閥前疏水、補(bǔ)汽閥前后疏水、高排逆止閥前疏水、高壓內(nèi)缸疏水、高壓外缸疏水）。高壓缸切除期間應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視高壓缸葉片蒸汽溫度正常，否則應(yīng)及時(shí)開啟通風(fēng)閥。

（5）600 r/min 暖機(jī)時(shí)逐步開啟高、低壓抽汽（四抽至除氧器除外），高低加的疏水通過事故疏水直接排到凝汽器，以增加暖機(jī)蒸汽量[4]。

（6）當(dāng)中壓內(nèi)缸溫度達(dá)245 ℃時(shí)，緩慢逐個(gè)釋放1#/2#高壓調(diào)節(jié)閥閥限至105%，恢復(fù)高壓缸進(jìn)汽，繼續(xù)進(jìn)行600 r/min 暖機(jī)，直至暖機(jī)條件滿足。

4 改造效果

通過實(shí)踐檢驗(yàn)，該方案能加快西門子超超臨界高效汽輪機(jī)中速暖機(jī)過程，大幅度減少暖機(jī)時(shí)間，從沖轉(zhuǎn)至600 r/min 到中壓缸內(nèi)缸溫度＞245 ℃由之前的6.5 h 縮短到2.5 h 左右（圖2），節(jié)省開機(jī)時(shí)間4 h，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

5 結(jié)束語

通過具體分析該設(shè)備中速暖機(jī)時(shí)間偏長原因，針對性的提出改造方案，提升了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，并且該已獲得上海汽輪機(jī)廠技術(shù)認(rèn)可，在華能羅源發(fā)電公司正常使用，可推廣至其他西門子超超臨界高效汽輪機(jī)組。

圖2 暖機(jī)時(shí)間