三菱F4 級(jí)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組供熱模式切換

王維萌 宋亞軍 吳 昕 司派友

（國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學(xué)研究院（華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司））

北京市四大燃?xì)鉄犭娭行木x用燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱機(jī)組，其典型一拖一模式包括1 臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)及其附屬余熱鍋爐和1 臺(tái)蒸汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)；典型二拖一模式則多出1 臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)及其附屬余熱鍋爐［1～8］。為滿足熱電聯(lián)產(chǎn)需求，聯(lián)合循環(huán)供熱機(jī)組蒸汽輪機(jī)的汽水系統(tǒng)在中低壓缸聯(lián)通管上設(shè)置了抽汽管道與熱網(wǎng)相聯(lián)；同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)供熱工況的靈活可調(diào)，相比于常規(guī)燃煤機(jī)組汽輪機(jī)軸系，聯(lián)合循環(huán)供熱機(jī)組蒸汽輪機(jī)通過(guò)將發(fā)電機(jī)前置并在中壓與低壓轉(zhuǎn)子之間設(shè)置SSS 離合器，實(shí)現(xiàn)了低壓轉(zhuǎn)子與整體軸系的在線降速脫離與升速并入功能［9～11］。 筆者主要介紹三菱F4 級(jí)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱機(jī)組不同供熱模式的切換方法，為后續(xù)同類型機(jī)組供熱季的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)支撐和保障。

1 機(jī)組概況

某電廠采用一套三菱F4 級(jí)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱機(jī)組，形式為二拖一，分三軸布置。 該機(jī)組主要為調(diào)峰運(yùn)行，也可帶基本負(fù)荷運(yùn)行。 運(yùn)行工況分為純凝、抽凝供熱和背壓供熱3 種（圖1），可分別滿足較大供電、部分供熱和較大供熱的不同功能需求。

圖1 3 種運(yùn)行工況

在非采暖季， 汽輪機(jī)以純凝模式 （圖1a）運(yùn)行，高中低壓轉(zhuǎn)子同軸運(yùn)行，中低壓缸聯(lián)通管處無(wú)抽汽供熱；在采暖季，供熱與電負(fù)荷的關(guān)系為以熱定電，汽輪機(jī)采用抽凝與背壓兩種供熱模式切換運(yùn)行［12，13］：

a. 當(dāng)采暖季外界環(huán)境溫度較高時(shí)，在滿足低壓缸最小進(jìn)汽量的前提下，若汽輪機(jī)最大供熱抽汽量匹配熱網(wǎng)負(fù)荷要求，則機(jī)組保持抽凝供熱模式（圖1b）運(yùn)行，此時(shí)高中低壓轉(zhuǎn)子仍保持同軸運(yùn)行，中低壓缸聯(lián)通管處有抽汽供熱；

b. 當(dāng)采暖季外界環(huán)境溫度較低時(shí)，汽輪機(jī)最大供熱抽汽量不能滿足對(duì)外供熱需求，則機(jī)組切換為背壓供熱模式（圖1c）運(yùn)行，此時(shí)通過(guò)操作SSS 離合器脫扣使低壓轉(zhuǎn)子在線降速最終脫離軸系，同時(shí)通過(guò)關(guān)閉中低壓缸聯(lián)通管蝶閥使原進(jìn)入汽輪機(jī)低壓缸用于發(fā)電的蒸汽，全部進(jìn)入熱網(wǎng)加熱器供熱，減少發(fā)電用蒸汽量，增加供熱用蒸汽量。

在抽凝和背壓供熱時(shí)，還可利用安裝在給水省煤器下游的熱網(wǎng)節(jié)能換熱器充分吸收來(lái)自余熱鍋爐的煙氣，為熱網(wǎng)提供輔助熱源。 在事故工況下，還可采用將汽輪機(jī)全切的方式使?fàn)t側(cè)高中低壓蒸汽通過(guò)旁路進(jìn)入熱網(wǎng)加熱器，保證熱負(fù)荷穩(wěn)定。

2 動(dòng)態(tài)切換前的準(zhǔn)備工作

為了保證動(dòng)態(tài)切換過(guò)程安全穩(wěn)定進(jìn)行，作為切換操作的核心部件，首先要確保SSS 離合器正常運(yùn)行。 因此在動(dòng)態(tài)切換前，應(yīng)對(duì)SSS 離合器的嚙合、脫開(kāi)、鎖定和解鎖功能是否完善可靠進(jìn)行驗(yàn)證調(diào)試，上述調(diào)試工作需在SSS 離合器相關(guān)的機(jī)務(wù)或熱控檢修工作完成后進(jìn)行， 保證靜態(tài)下SSS 離合器嚙合/脫開(kāi)工作正常、指示正確；鎖定、解鎖工作正常、指示正確；相關(guān)測(cè)量裝置工作正常。 其次，還要做好其他準(zhǔn)備工作。

2.1 SSS 離合器靜態(tài)調(diào)試

SSS 離合器靜態(tài)調(diào)試具體步驟如下：

a. SSS 離合器靜態(tài)調(diào)試前，確定離合器安裝或檢修工作結(jié)束，處于原始嚙合狀態(tài)。 檢查盤車系統(tǒng)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)調(diào)試完畢，可投入使用，頂軸高度已調(diào)節(jié)完畢（無(wú)頂軸油系統(tǒng)可略去此步），軸系已具備轉(zhuǎn)動(dòng)條件。 檢測(cè)熱工測(cè)量裝置測(cè)試整定完畢，可以正常投用。 具備上述條件后，開(kāi)始進(jìn)行靜態(tài)功能調(diào)試。

b. 鎖止裝置調(diào)試。在離合器處于原始嚙合狀態(tài)、鎖止?fàn)顟B(tài)時(shí)，遠(yuǎn)方發(fā)出離合器解鎖指令，現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)伺服機(jī)構(gòu)動(dòng)作， 帶動(dòng)鎖止環(huán)移動(dòng)至解鎖位，并確認(rèn)遠(yuǎn)方收到解鎖反饋。 然后遠(yuǎn)方發(fā)出鎖定指令，現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)伺服機(jī)構(gòu)動(dòng)作，帶動(dòng)鎖止環(huán)移動(dòng)到鎖定位，確認(rèn)遠(yuǎn)方收到鎖定反饋，此步結(jié)束。 此步驟目的是確保鎖止機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無(wú)卡澀，靜態(tài)調(diào)試期間能夠正常鎖定從動(dòng)件與中間件；檢查伺服機(jī)構(gòu)限位開(kāi)關(guān)是否正常，遠(yuǎn)方鎖定與解鎖的指令和反饋是否正常。

c. 遠(yuǎn)方發(fā)出解鎖指令，鎖止裝置處于解鎖狀態(tài)。 此時(shí)盤動(dòng)高中壓轉(zhuǎn)子，由于高中壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，因此離合器應(yīng)該脫開(kāi)。 現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于高中壓轉(zhuǎn)子，則表示離合器已經(jīng)脫開(kāi)， 遠(yuǎn)方確認(rèn)離合器脫開(kāi)反饋是否正常。 離合器脫開(kāi)后，繼續(xù)盤動(dòng)高中壓轉(zhuǎn)子，低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速仍然低于高中壓轉(zhuǎn)子，處于隨動(dòng)狀態(tài)（注：由于此時(shí)高中壓轉(zhuǎn)子速度太低，低壓轉(zhuǎn)子幾乎處于靜止?fàn)顟B(tài)）。 停止盤動(dòng)高中壓轉(zhuǎn)子，則軸系慢慢惰走至靜止。 此步驟目的是確認(rèn)離合器脫開(kāi)功能正常， 在高中壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)，能夠自動(dòng)脫開(kāi)。

d. 重新啟動(dòng)盤車，盤動(dòng)低壓轉(zhuǎn)子，由于低壓轉(zhuǎn)子速度高于高中壓轉(zhuǎn)子， 離合器開(kāi)始嚙合，現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)高中壓轉(zhuǎn)子與低壓轉(zhuǎn)子同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，代表已經(jīng)嚙合成功，確認(rèn)遠(yuǎn)方離合器嚙合反饋是否正常。 嚙合后，高中壓轉(zhuǎn)子與低壓轉(zhuǎn)子同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，遠(yuǎn)方發(fā)指令將離合器鎖定。 鎖定后，停盤車，軸系慢慢惰走至靜止。 此步驟目的是確認(rèn)離合器的嚙合功能正常，低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于高中壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)，離合器能夠自動(dòng)嚙合。

e. 鎖止裝置處于鎖止?fàn)顟B(tài)， 盤動(dòng)高中壓轉(zhuǎn)子，由于鎖止環(huán)的作用，低壓轉(zhuǎn)子和高中壓轉(zhuǎn)子一起動(dòng)作。 停止盤動(dòng)高中壓轉(zhuǎn)子，軸系惰走至零轉(zhuǎn)速。 此步驟目的是確認(rèn)在鎖止?fàn)顟B(tài)，力矩仍能夠從從動(dòng)件傳遞至主動(dòng)件。

f. 鎖止裝置處于鎖止?fàn)顟B(tài)，盤動(dòng)低壓轉(zhuǎn)子，則由于鎖止環(huán)的作用，高中壓轉(zhuǎn)子隨低壓轉(zhuǎn)子一起動(dòng)作，并且沒(méi)有轉(zhuǎn)速差。 此步驟的目的是最終確認(rèn)嚙合與鎖止功能同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

2.2 準(zhǔn)備工作

熱工專業(yè)需檢查DEH、TCS 和DCS 系統(tǒng)中涉及抽凝-背壓切換的全部監(jiān)控測(cè)點(diǎn)、 遠(yuǎn)方控制裝置、燈光音響報(bào)警信號(hào)、事故按鈕、聯(lián)鎖、保護(hù)、順控功能邏輯已完成模擬和傳動(dòng)試驗(yàn)，且各項(xiàng)定值整定正確；檢查汽輪機(jī)、燃汽輪機(jī)、余熱鍋爐主保護(hù)、大聯(lián)鎖邏輯正確投入、確認(rèn)切換過(guò)程應(yīng)退出的保護(hù)和聯(lián)鎖已強(qiáng)制。

機(jī)務(wù)專業(yè)需掌握最新且完整的 “二拖一”機(jī)組熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，用于動(dòng)態(tài)切換過(guò)程監(jiān)視核對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；檢查汽輪機(jī)閥門活動(dòng)性試驗(yàn)已完成，重點(diǎn)檢查MESV、MECV 和ELCV 的活動(dòng)性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確保開(kāi)關(guān)功能正常；檢查備用潤(rùn)滑油泵、備用真空泵和頂軸油泵（無(wú)頂軸油系統(tǒng)可略去此步）啟停試驗(yàn)已完成；檢查燃汽輪機(jī)、汽輪機(jī)、余熱鍋爐、熱網(wǎng)和各輔助系統(tǒng)均處于穩(wěn)定狀態(tài)且運(yùn)行良好， 無(wú)影響切換過(guò)程進(jìn)行的設(shè)備缺陷， 且熱網(wǎng)系統(tǒng)和凝結(jié)水系統(tǒng)要具備調(diào)節(jié)余量，確保凝泵前置泵、凝泵和循環(huán)水泵有可靠備用。

網(wǎng)調(diào)、 熱調(diào)部門已批準(zhǔn)供熱模式動(dòng)態(tài)切換，AGC 控制、負(fù)荷協(xié)調(diào)模式切除，機(jī)組電負(fù)荷和熱負(fù)荷均可自行及時(shí)調(diào)整滿足切換設(shè)計(jì)需求。

3 抽凝-背壓動(dòng)態(tài)切換

3.1 系統(tǒng)調(diào)整確認(rèn)

系統(tǒng)調(diào)整時(shí)，首先需要保證機(jī)組在相應(yīng)工況下運(yùn)行， 如表1 中典型二拖一機(jī)組額定工況所示，參考75%最大抽凝工況來(lái)設(shè)定，則工況切換時(shí)聯(lián)合循環(huán)總發(fā)電量定為650 MW 左右，以滿足抽凝轉(zhuǎn)背壓時(shí)汽輪機(jī)電負(fù)荷應(yīng)不低于70 MW 這一條件，同時(shí)又不會(huì)因汽輪機(jī)電負(fù)荷過(guò)高導(dǎo)致切換時(shí)對(duì)熱網(wǎng)產(chǎn)生較大影響。 另外，在TCS 界面還要檢查并滿足HPCV、IPCV 和LPCV 處于壓力控制模式、ELCV 處于手動(dòng)控制、MECV 處于中壓缸排汽壓力控制模式（簡(jiǎn)稱中排壓控模式）等啟動(dòng)允許邏輯條件。

表1 典型二拖一機(jī)組額定工況滿負(fù)荷參數(shù)

其次，增加熱網(wǎng)熱量，逐步關(guān)閉MECV。 在TCS 畫面， 通過(guò)DEH 操作設(shè)定， 手動(dòng)緩慢增大ELCV 開(kāi)度，逐漸增加熱網(wǎng)側(cè)抽汽量。 此時(shí)，中排壓控模式為了保證中排壓比處于安全控制范圍內(nèi)會(huì)自動(dòng)逐步關(guān)小MECV 開(kāi)度。關(guān)閉過(guò)程中既要時(shí)刻注意中排壓力和中排壓比的變化，還要密切適時(shí)配合調(diào)整熱網(wǎng)系統(tǒng)參數(shù)。

然后，調(diào)整機(jī)組至最大抽凝工況。 繼續(xù)手動(dòng)增加ELCV 開(kāi)度， 使MECV 關(guān)閉到最小開(kāi)度，約9%（此開(kāi)度可在前期通過(guò)試驗(yàn)方法獲得， 具體操作方法是在抽凝工況下保持兩臺(tái)燃汽輪機(jī)負(fù)荷不變，解除MECV 最小開(kāi)度限制，手動(dòng)緩慢開(kāi)大ELCV 使MECV 在中排壓力控制下自動(dòng)逐步關(guān)小，直至低壓缸末級(jí)靜葉持環(huán)或低壓缸排汽溫度在不投低壓缸噴水的前提下有上升趨勢(shì)）， 并觸發(fā)鎖死邏輯，使MECV 保持該開(kāi)度不變進(jìn)而保證低壓缸最小通流量防止鼓風(fēng)效應(yīng)產(chǎn)生。 這時(shí)汽輪機(jī)已處于對(duì)應(yīng)負(fù)荷下的最大抽凝工況，記錄汽輪機(jī)本體和熱網(wǎng)系統(tǒng)各參數(shù)。

上述操作過(guò)程中，在注意監(jiān)視中壓缸排汽壓力和中壓缸壓比變化的同時(shí)，還要注意監(jiān)視熱網(wǎng)汽側(cè)的擾動(dòng)，如熱網(wǎng)加熱器水位波動(dòng)等。 為使中排壓控模式能夠全程自動(dòng)調(diào)整汽輪機(jī)中壓缸壓比在6.0～6.5 的合適區(qū)間內(nèi)平穩(wěn)變化并且使熱網(wǎng)汽側(cè)擾動(dòng)達(dá)到最小，要求對(duì)于ELCV 的手動(dòng)操作一定要平緩。 對(duì)于熱網(wǎng)循環(huán)水側(cè)，為防止熱網(wǎng)循泵入口壓力過(guò)低、熱網(wǎng)出水溫度過(guò)高，還應(yīng)適時(shí)調(diào)整熱網(wǎng)循環(huán)水流量。 各熱網(wǎng)加熱器的進(jìn)汽電動(dòng)門可保持全開(kāi)，可單獨(dú)采用ELCV 對(duì)熱網(wǎng)汽側(cè)進(jìn)行截流。 若有特殊情況，也可配合ELCV 的開(kāi)度采用各熱網(wǎng)加熱器進(jìn)汽電動(dòng)門進(jìn)行二次截流。

切換操作前再次調(diào)整熱網(wǎng)側(cè)參數(shù)。 機(jī)組達(dá)到最大抽凝工況后，為容納由抽凝切換至背壓時(shí)瞬間進(jìn)入熱網(wǎng)系統(tǒng)的增量蒸汽，要提前調(diào)整熱網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。 理想方式為增加熱網(wǎng)循環(huán)水流量，以降低熱網(wǎng)循環(huán)水出水溫度（調(diào)節(jié)流量時(shí)要注意熱網(wǎng)循泵入口壓力不可過(guò)低以致觸發(fā)汽蝕）。 以某F4 型二拖一機(jī)組為例， 熱網(wǎng)系統(tǒng)參數(shù)可做如下調(diào)整：熱網(wǎng)循泵3～4 臺(tái)運(yùn)行，增加熱網(wǎng)循環(huán)水流量至8 200 t/h（共4 臺(tái)熱網(wǎng)循泵，單臺(tái)額定流量3 585 t/h）；熱網(wǎng)供水溫度調(diào)整至約90～95 ℃；將熱網(wǎng)加熱器調(diào)整為4 臺(tái)運(yùn)行（共4 臺(tái)），并且校對(duì)4 臺(tái)熱網(wǎng)加熱器遠(yuǎn)方與就地水位顯示一致，控制各熱網(wǎng)加熱器水位為正常值。

最后，切換操作前調(diào)整凝結(jié)水系統(tǒng)參數(shù)。 檢查確認(rèn)凝泵前置泵再循環(huán)手動(dòng)門全開(kāi)、調(diào)閥已送電并在遠(yuǎn)方控制方式； 檢查確認(rèn)凝汽器水位正常；保證至少兩臺(tái)前置泵運(yùn)轉(zhuǎn)，另一臺(tái)投備。 前置泵再循環(huán)調(diào)閥開(kāi)至80%以上開(kāi)度，調(diào)整前置泵出口母管調(diào)閥至一合適開(kāi)度或調(diào)節(jié)前置泵變頻器至合適頻率并保持手動(dòng)可調(diào)狀態(tài)，同時(shí)派專人隨時(shí)準(zhǔn)備操作。

另外，檢查汽輪機(jī)本體運(yùn)行參數(shù)，確認(rèn)各瓦處轉(zhuǎn)子振動(dòng)、瓦溫、各瓦回油溫度、缸脹、脹差、軸位移及SSS 離合器兩側(cè)軸承不對(duì)中度等參數(shù)穩(wěn)定無(wú)異常；汽輪機(jī)控制系統(tǒng)無(wú)異常報(bào)警。

3.2 切換操作步驟

切換操作步驟如下：

a. 在抽凝至背壓模式切換過(guò)程中，ELCV 自動(dòng)投入之前，中排壓力會(huì)升高、中排壓比降低，故當(dāng)MECV 達(dá)到最小開(kāi)度限制后，需繼續(xù)手動(dòng)打開(kāi)ELCV， 從而使中排壓力稍低于正常運(yùn)行控制設(shè)定值以便后續(xù)切除低壓缸時(shí)中排壓比易于調(diào)節(jié)在安全范圍內(nèi)。 但ELCV 不可開(kāi)度過(guò)大，否則中排壓力將難以維持穩(wěn)定并影響低壓缸最小通流量造成鼓風(fēng)效應(yīng)。

b. 在TCS 界面檢查并確認(rèn)抽凝切換至背壓工況 （即低壓缸切除） 啟動(dòng)允許條件已滿足，在DCS 上選擇“模式一”（即背壓模式）并在TCS 界面進(jìn)行切換操作。

c. 遠(yuǎn)方操作SSS 離合器油壓開(kāi)關(guān)，使SSS 離合器鎖定按鈕處于解鎖位。

d. 當(dāng)SSS 離合器解鎖后， 遠(yuǎn)方操作將ELCV由手動(dòng)控制模式切換為自動(dòng)控制模式，并設(shè)為自動(dòng)跟蹤中壓缸排汽壓力的變化， 即投入中排壓控模式。

e. 當(dāng)ELCV 投入中排壓控后， 遠(yuǎn)方操作MECV 退出中排壓控模式， 并按一定速率關(guān)閉，關(guān)閉速率可設(shè)定為每分鐘5%。

f. 當(dāng)MECV 全關(guān)后，延時(shí)1 min 關(guān)閉MESV，當(dāng)MESV 全關(guān)后，抽凝轉(zhuǎn)背壓過(guò)程結(jié)束，低壓缸進(jìn)入惰走階段。

3.3 切換及惰走過(guò)程注意事項(xiàng)

切換及惰走過(guò)程注意事項(xiàng)如下：

a. 切換操作在關(guān)閉MECV 過(guò)程中，會(huì)導(dǎo)致中排壓力上升，這時(shí)要注意觀測(cè)ELCV 在中排壓控模式下是否能將中排壓比控制在正常范圍內(nèi)。 切換全程均要預(yù)判中排壓力和中排壓比的變化趨勢(shì)，若MECV 或ELCV 無(wú)法自動(dòng)調(diào)節(jié)中排壓力和壓比時(shí)，需立即停止切換操作。

b. 切換全程嚴(yán)密監(jiān)視熱網(wǎng)加熱器運(yùn)行參數(shù)。檢查熱網(wǎng)加熱器水位變化趨勢(shì)，必要時(shí)手動(dòng)干預(yù)調(diào)整， 防止加熱器水位波動(dòng)過(guò)大造成加熱器解列。 監(jiān)視熱網(wǎng)疏水泵運(yùn)行參數(shù)變化趨勢(shì)，當(dāng)發(fā)生疏水泵出口壓力小于前置泵使加熱器水位升高等異常情況，需迅速減小前置泵出口母管調(diào)閥開(kāi)度并調(diào)整前置泵再循環(huán)調(diào)閥開(kāi)度。 監(jiān)視熱網(wǎng)供水溫度上升趨勢(shì)， 穩(wěn)定后溫度應(yīng)小于120 ℃（溫升約10 ℃）。

c. 切換全程嚴(yán)密監(jiān)視凝汽器水位變化，手動(dòng)調(diào)整前置泵再循環(huán)調(diào)閥、出口母管調(diào)閥或變頻器頻率以控制凝汽器維持在正常水位。 若工況穩(wěn)定， 將上述調(diào)閥和變頻器全部投入自動(dòng)控制方式，并及時(shí)調(diào)整前置泵組投運(yùn)數(shù)量，保證時(shí)刻有一臺(tái)前置泵運(yùn)行，另兩臺(tái)投備。 若凝汽器水位快速下降， 及時(shí)調(diào)整凝汽器補(bǔ)水閥開(kāi)度控制水位。總之，要保證切除低壓缸的過(guò)程中對(duì)各系統(tǒng)擾動(dòng)達(dá)到最小。

d. MECV 全關(guān)后， 低壓缸轉(zhuǎn)子進(jìn)入惰走狀態(tài)。 檢查轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速是否持續(xù)下降，直至達(dá)到隨動(dòng)轉(zhuǎn)速（約300 r/min）后保持穩(wěn)定。 若有頂軸油系統(tǒng)，還需檢查低壓轉(zhuǎn)子惰走至聯(lián)啟轉(zhuǎn)速時(shí)，頂軸油泵是否動(dòng)作，若未啟動(dòng)需快速手啟。

e. 轉(zhuǎn)子惰走期間， 全面記錄汽輪機(jī)本體參數(shù)， 尤其是低壓缸和SSS 離合器相關(guān)各瓦振動(dòng)、溫度、回油溫度、SSS 離合器兩側(cè)軸承不對(duì)中度以及低壓缸缸脹、脹差、軸位移、偏心、排汽溫度、末級(jí)靜葉持環(huán)溫度、真空、汽輪機(jī)潤(rùn)滑油壓力和低壓缸頂軸油壓隨轉(zhuǎn)子惰走的變化趨勢(shì)。

f. 監(jiān)視低壓缸轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化趨勢(shì)。 當(dāng)MESV 全關(guān)后， 若在規(guī)定的較短時(shí)間內(nèi)低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速未下降到設(shè)定值，則無(wú)論是因?yàn)镾SS 離合器未完全脫開(kāi)還是因?yàn)镸ESV 和MECV 不嚴(yán)大量漏汽，均需在TCS 內(nèi)部直接強(qiáng)制快速全開(kāi)MESV， 并將MECV 恢復(fù)到最大抽凝工況下對(duì)應(yīng)的最小開(kāi)度，同時(shí)適當(dāng)增加汽輪機(jī)負(fù)荷使機(jī)組重新轉(zhuǎn)回抽凝模式。 記錄轉(zhuǎn)子最終穩(wěn)定時(shí)的隨動(dòng)轉(zhuǎn)速，若隨動(dòng)轉(zhuǎn)速過(guò)低或過(guò)高，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視低壓缸和SSS 離合器的相關(guān)參數(shù)，必要時(shí)手動(dòng)打閘。若隨動(dòng)轉(zhuǎn)速小于50 r/min，汽輪機(jī)應(yīng)直接手動(dòng)打閘保護(hù)SSS 離合器；若隨動(dòng)轉(zhuǎn)速大于500 r/min， 則還需視現(xiàn)場(chǎng)情況而定， 若因SSS 離合器處仍未完全脫開(kāi)發(fā)生打齒則應(yīng)打閘；若因MESV 和MECV 不嚴(yán)少量漏汽，則還需綜合考慮低壓缸末級(jí)靜葉持環(huán)或低壓缸排汽溫度在不投低壓缸噴水前提下的溫升情況和切換整體進(jìn)行情況，確定是否重新轉(zhuǎn)回抽凝模式。 若50 r/min＜隨動(dòng)轉(zhuǎn)速＜300 r/min 還應(yīng)及時(shí)調(diào)整盤車電機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng)的轉(zhuǎn)速設(shè)定（原設(shè)定300 r/min）。

3.4 背壓工況負(fù)荷變動(dòng)

待聯(lián)合循環(huán)機(jī)組在背壓工況下穩(wěn)定運(yùn)行后，根據(jù)熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)（表2）在DCS 協(xié)調(diào)控制畫面內(nèi)逐漸改變機(jī)組負(fù)荷，負(fù)荷調(diào)整幅度可根據(jù)情況從10 MW 逐漸增加， 觀察和記錄變動(dòng)過(guò)程中機(jī)組和熱網(wǎng)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)。

表2 動(dòng)態(tài)切換負(fù)荷安排

4 背壓-抽凝動(dòng)態(tài)切換

4.1 系統(tǒng)調(diào)整確認(rèn)

首先，注意調(diào)整凝泵前置泵運(yùn)行方式，必要時(shí)啟動(dòng)第2 臺(tái)前置泵，防止低壓缸進(jìn)汽后造成凝汽器水位超限；其次，注意調(diào)整循環(huán)水泵運(yùn)行方式，切換前啟動(dòng)第2 臺(tái)循環(huán)水泵，防止低壓缸進(jìn)汽量增大凝汽器真空無(wú)法維持；再次，切換過(guò)程中若真空急劇下降無(wú)法維持，應(yīng)隨時(shí)準(zhǔn)備啟動(dòng)第2 臺(tái)真空泵；最后，在TCS 界面中，背壓切換至抽凝的啟動(dòng)允許需同時(shí)滿足下述條件：

a. 低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于300 r/min，即處于隨動(dòng)轉(zhuǎn)速， 則邏輯判斷機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)已進(jìn)入背壓模式；

b. 抽凝轉(zhuǎn)背壓流程全部完畢， 包括MESV、MECV 全關(guān)且ELCV 投入壓控等；

c. SSS 離合器兩側(cè)軸承不對(duì)中度在+0.25～-0.15 mm 之間；

d. 低壓轉(zhuǎn)子偏心小于50 μm；

e. 聯(lián)通管疏水閥全開(kāi)。

為滿足以上條件，除在切換前檢查確認(rèn)b、c、d 各項(xiàng)條件是否滿足外，還需在DCS 界面手動(dòng)打開(kāi)聯(lián)通管道相關(guān)疏水閥并確定TCS 系統(tǒng)接收到其全開(kāi)反饋信號(hào)，并等待疏水管道溫度達(dá)到要求從而完成疏水操作。 同時(shí)，若低壓轉(zhuǎn)子隨動(dòng)轉(zhuǎn)速大于300 r/min，則還需在TCS 邏輯中對(duì)背壓模式的低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速判斷定值進(jìn)行修改以滿足該條件。

4.2 切換操作步驟

切換操作步驟如下：

a. 在TCS 界面檢查確認(rèn)背壓切換至抽凝（即低壓缸沖轉(zhuǎn)）的啟動(dòng)允許條件已滿足，在DCS 上選擇“模式三”（即抽凝模式）并在TCS 界面進(jìn)行切換操作；

b. 遠(yuǎn)方打開(kāi)MESV 閥；

c. 當(dāng)MESV 全開(kāi)后，遠(yuǎn)方操作使MECV 投入轉(zhuǎn)速控制模式， 這時(shí)MECV 閥位逐漸自動(dòng)增加，使低壓缸進(jìn)汽沖轉(zhuǎn)，且低壓轉(zhuǎn)子目標(biāo)轉(zhuǎn)速直接設(shè)為3 000 r/min，不需中停暖機(jī)操作。 低壓轉(zhuǎn)子升速過(guò)程中其升速率最大不超過(guò)每分鐘300 r/min。此時(shí)ELCV 仍處于中排壓控模式下；

d. 當(dāng)?shù)蛪恨D(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與高中壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速偏差達(dá)到±3 r/min 以內(nèi)時(shí)， 延時(shí)5 s， 遠(yuǎn)方操作鎖定SSS 離合器；

e. 當(dāng)SSS 離合器鎖定后，遠(yuǎn)方操作使MECV由轉(zhuǎn)速控制轉(zhuǎn)為中排壓控；

f. 當(dāng)SSS 離合器鎖定且MECV 處于中排壓控全部完成后，遠(yuǎn)方操作使ELCV 由中排壓控轉(zhuǎn)為手動(dòng)控制。這時(shí)手動(dòng)關(guān)小ELCV，則MECV 在中排壓控作用下開(kāi)至最大抽凝工況下對(duì)應(yīng)的最小開(kāi)度（9%）以上，具備調(diào)節(jié)功能；

g. 最后手動(dòng)關(guān)閉相關(guān)聯(lián)通管疏水閥。

4.3 低壓缸沖轉(zhuǎn)過(guò)程注意事項(xiàng)

低壓缸沖轉(zhuǎn)過(guò)程注意事項(xiàng)如下：

a. 在低壓缸沖轉(zhuǎn)過(guò)程中要時(shí)刻監(jiān)視汽輪機(jī)軸系振動(dòng)情況，特別監(jiān)視低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升至臨界轉(zhuǎn)速區(qū)（800～1 500 r/min）時(shí)低壓缸和SSS 離合器的振動(dòng)情況；

b. 若有頂軸油系統(tǒng)，檢查低壓轉(zhuǎn)子升速至聯(lián)停轉(zhuǎn)速時(shí)，頂軸油泵是否動(dòng)作；

c. 在低壓缸沖轉(zhuǎn)過(guò)程中應(yīng)全面監(jiān)視并記錄汽輪機(jī)本體參數(shù)，尤其是低壓缸和SSS 離合器相關(guān)各瓦振動(dòng)、溫度、回油溫度、SSS 離合器兩側(cè)軸承不對(duì)中度以及低壓缸缸脹、 脹差、 軸位移、偏心、排汽溫度、末級(jí)靜葉持環(huán)溫度、真空、汽輪機(jī)潤(rùn)滑油壓力和低壓缸頂軸油壓伴隨低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速上升的變化趨勢(shì)；

d. 低壓缸沖轉(zhuǎn)過(guò)程中， 應(yīng)保持熱網(wǎng)負(fù)荷穩(wěn)定，保持中排壓力和中排壓比穩(wěn)定。 因此需密切監(jiān)視中排壓力和中排壓比隨低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速上升的變化趨勢(shì)。 在MECV 為轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制時(shí)，程控系統(tǒng)會(huì)根據(jù)參數(shù)變化通過(guò)中排壓控調(diào)整ELCV開(kāi)度，保持中排壓力和中排壓比穩(wěn)定；在MECV轉(zhuǎn)變?yōu)橹信艍嚎睾螅珽LCV 解除中排壓控變?yōu)槭謩?dòng)，則系統(tǒng)會(huì)根據(jù)ELCV 開(kāi)度的變化通過(guò)中排壓控自動(dòng)調(diào)整MECV 開(kāi)度，保證熱網(wǎng)負(fù)荷需求的同時(shí)維持中排壓力和中排壓比穩(wěn)定；

e. 在低壓轉(zhuǎn)子升速過(guò)程中，若低壓轉(zhuǎn)子實(shí)際轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速偏差超過(guò)規(guī)定值，延時(shí)一定時(shí)間程控系統(tǒng)關(guān)閉MESV 和MECV 使機(jī)組重新轉(zhuǎn)回背壓工況； 當(dāng)?shù)蛪恨D(zhuǎn)子成功定速3 000 r/min 時(shí)，檢查并確認(rèn)SSS 離合器嚙合反饋是否正確，并嚴(yán)密監(jiān)視嚙合時(shí)SSS 離合器和汽輪機(jī)軸系的振動(dòng)變化情況；

f. 低壓缸沖轉(zhuǎn)過(guò)程中，出現(xiàn)振動(dòng)持續(xù)增大，或中排壓力及中排壓比無(wú)法維持等情況，需停止切換過(guò)程，手動(dòng)關(guān)閉MESV 與MECV。

5 成果實(shí)際應(yīng)用

三菱F4 級(jí)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱機(jī)組作為北京市四大熱電中心的主力機(jī)型，其汽輪機(jī)容量可達(dá)300 MW 以上，滿足了大流量抽汽供熱的現(xiàn)實(shí)需求。 并且通過(guò)在高中壓和低壓軸系之間設(shè)置SSS 離合器可實(shí)現(xiàn)低壓缸在線解列，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將高中壓模塊當(dāng)作背壓機(jī)組單獨(dú)運(yùn)行的功能，使原本進(jìn)入低壓缸發(fā)電的蒸汽全部用來(lái)供熱。 對(duì)比表3 某電廠典型二拖一機(jī)組狀態(tài)切換前后數(shù)據(jù)，汽輪機(jī)由抽凝切至背壓后，在燃汽輪機(jī)電負(fù)荷基本不變的情況下，汽輪機(jī)供電負(fù)荷僅減少了9 MW，供熱蒸汽量卻增加了71 t/h。 由此可見(jiàn)，通過(guò)設(shè)置抽凝與背壓兩種不同供熱工況的切換，顯著提高了供熱季聯(lián)合循環(huán)機(jī)組熱電比，并響應(yīng)了電負(fù)荷減少、 熱負(fù)荷增加的快速靈活多變需求，實(shí)現(xiàn)了熱電解耦的核心思想。

表3 機(jī)組狀態(tài)切換前后主要參數(shù)對(duì)比

6 結(jié)束語(yǔ)

國(guó)內(nèi)的三菱F4 級(jí)機(jī)組在商業(yè)運(yùn)行前， 并未形成一套統(tǒng)一成熟的供熱模式切換方法，以滿足同類型機(jī)組在抽凝與背壓模式之間的安全穩(wěn)定在線切換。 因此，針對(duì)應(yīng)用于北京市四大熱電中心的三菱F4 級(jí)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱機(jī)組，進(jìn)行了投產(chǎn)后的實(shí)際抽凝-背壓模式切換研究，并充分考慮切換過(guò)程中汽輪機(jī)系統(tǒng)和熱網(wǎng)系統(tǒng)的參數(shù)穩(wěn)定，最終歸納總結(jié)出了一套可適用于同類型機(jī)組的切換方案。 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐驗(yàn)證，效果良好，設(shè)計(jì)的切換方案安全、高效。 目前，該方案已被相關(guān)電廠作為標(biāo)準(zhǔn)操作方法，在每年的供熱季進(jìn)行工況切換時(shí)使用，為真正實(shí)現(xiàn)聯(lián)合循環(huán)供熱機(jī)組的熱電解耦功能提供了技術(shù)支撐。