王建偉，朱意兵，陳源鎖

（浙江國(guó)華余姚燃?xì)獍l(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 寧波 315400）

D11型汽輪機(jī)逆流暖缸技術(shù)應(yīng)用及改進(jìn)

王建偉，朱意兵，陳源鎖

（浙江國(guó)華余姚燃?xì)獍l(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 寧波 315400）

為縮短D11汽輪機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間，研究實(shí)施高壓缸逆流暖缸技術(shù)，從安全性和經(jīng)濟(jì)性兩方面分析采用逆流暖缸對(duì)機(jī)組的影響，并針對(duì)實(shí)施逆流暖缸后出現(xiàn)的問(wèn)題提出改進(jìn)方案。

汽輪機(jī)；逆流暖缸；改進(jìn)方案；燃?xì)廨啓C(jī)

浙江國(guó)華余姚燃?xì)獍l(fā)電工程配置1套S209FA燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，燃機(jī)與汽機(jī)分軸布置，采用 “二拖一”運(yùn)行模式，汽機(jī)為GE公司D11型機(jī)組，配置高中壓串聯(lián)旁路系統(tǒng)，采用中壓缸啟動(dòng)方式。

1 逆流暖缸技術(shù)的提出

在原有控制方式下，汽輪機(jī)采用中壓缸啟動(dòng)方式，高壓缸在冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有蒸汽進(jìn)入，直至汽機(jī)并網(wǎng)并帶上一定負(fù)荷時(shí)，才進(jìn)行高壓缸順流進(jìn)汽切換，但此時(shí)高壓主汽溫度和高壓汽缸的溫度差較大，導(dǎo)致高壓缸進(jìn)汽后汽缸轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生較大熱應(yīng)力，之后由于轉(zhuǎn)子表面溫度上升較快，使表面和中心產(chǎn)生較大溫差，又在轉(zhuǎn)子中心孔產(chǎn)生較大熱應(yīng)力；為控制應(yīng)力，需要對(duì)機(jī)組進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的低負(fù)荷暖機(jī)，嚴(yán)重影響了機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。低負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行也增加了燃機(jī)的壽命損耗，容易引起燃燒故障，低負(fù)荷工況下的燃機(jī)污染物排放也較大。

為改善這種運(yùn)行工況，研究如何在中壓缸啟動(dòng)過(guò)程中提高高壓汽缸溫度，縮小高壓缸進(jìn)汽后的溫差，經(jīng)安全可靠性論證分析，最終提出冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中對(duì)高壓缸進(jìn)行逆流暖缸的技術(shù)方案并實(shí)施應(yīng)用。

2 逆流暖缸技術(shù)的實(shí)施

2.1 控制軟件修改

D11型汽輪機(jī)采用逆流閥和逆流排放閥，逆流系統(tǒng)應(yīng)用于汽機(jī)溫?zé)釕B(tài)啟動(dòng)，由再熱冷段蒸汽向高壓缸逆向流動(dòng)，從高壓最末級(jí)流至高壓進(jìn)汽室，通過(guò)逆流排放閥排至凝汽器，以防止溫?zé)釕B(tài)啟動(dòng)過(guò)程中高壓缸過(guò)熱，主要目的是冷卻高壓轉(zhuǎn)子，因此稱為逆流冷卻。逆流排放閥在汽機(jī)啟動(dòng)后自動(dòng)打開(kāi)，逆流閥根據(jù)高壓進(jìn)汽部分的溫度測(cè)量值控制閥門(mén)，原設(shè)計(jì)開(kāi)閥條件是溫度204℃且汽機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)75%額定轉(zhuǎn)速。即如果汽輪機(jī)在盤(pán)車(chē)狀態(tài)下，汽缸金屬溫度高于204℃，則控制系統(tǒng)判定機(jī)組處于溫?zé)釕B(tài)狀態(tài)；當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到75%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，逆流閥即自動(dòng)打開(kāi)。

為使逆流冷卻系統(tǒng)同時(shí)具備逆流暖缸的功能，將溫度控制參數(shù)由204℃降低至38℃，因?yàn)槠麢C(jī)啟動(dòng)前靠軸封蒸汽就能使高壓缸溫度達(dá)到38℃，啟動(dòng)后轉(zhuǎn)速達(dá)到75%轉(zhuǎn)速時(shí)，逆流閥即打開(kāi)。再熱冷段蒸汽來(lái)自高壓旁路，一般可超過(guò)250℃，再熱冷段蒸汽逆流進(jìn)入高壓缸后，使高壓缸在啟動(dòng)過(guò)程中即開(kāi)始加熱暖缸，達(dá)到提前升高高壓缸壁溫的目的。

2.2 應(yīng)用中的注意點(diǎn)

應(yīng)用逆流暖缸技術(shù)不需改造一次設(shè)備，利用現(xiàn)有管路系統(tǒng)，通過(guò)控制軟件的變更，拓展了原設(shè)計(jì)的應(yīng)用范圍，在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和改善設(shè)備安全性方面均達(dá)到了預(yù)期目的。具體實(shí)施中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

（1）控制高壓旁路后的蒸汽溫度，使再熱冷段汽溫保持足夠的過(guò)熱度，以免蒸汽進(jìn)入高壓缸后冷凝，導(dǎo)致汽缸水擊。

（2）控制高壓旁路后蒸汽壓力。雖然壓力上升可加大逆流暖缸蒸汽流量，提高暖缸效果，但會(huì)相應(yīng)降低過(guò)熱度。

（3）汽機(jī)高壓缸排汽逆止閥與高壓旁路間的蒸汽管路應(yīng)提前進(jìn)行充分暖管和疏水，因?yàn)樵摱喂苈吩趩?dòng)期間是一段死區(qū)，且管路較長(zhǎng)，容易積存空氣，管壁溫度也較低，如未進(jìn)行充分疏水和排氣，容易造成凝汽器真空突降和對(duì)該段管道的熱沖擊。

3 逆流暖缸技術(shù)實(shí)施效果

3.1 啟動(dòng)指標(biāo)對(duì)比

方案實(shí)施前后的啟動(dòng)指標(biāo)對(duì)比如表1所示。

表1 實(shí)施前后的啟動(dòng)指標(biāo)

3.2 壽命改善對(duì)比

由圖1，2可見(jiàn)，實(shí)施逆流暖缸技術(shù)后，高壓缸溫度變化速率大幅度減低，最大變化率從300℃/h降低至170℃/h。

4 存在問(wèn)題

圖1 技改前汽機(jī)壽命曲線（高壓）

圖2 技改后汽機(jī)壽命曲線（高壓）

目前，該技術(shù)實(shí)際應(yīng)用效果較好，但逆流閥開(kāi)啟時(shí)真空突降問(wèn)題比較明顯，并存在一定風(fēng)險(xiǎn)。目前采取以下解決措施：

（1）對(duì)高壓缸排汽至再熱器入口管段進(jìn)行充分暖管和疏水、排汽，兩側(cè)再熱冷段入口電動(dòng)閥前疏水保持開(kāi)啟一直到逆流正常。

（2）逆流閥開(kāi)啟前預(yù)先啟動(dòng)備用真空泵，并關(guān)閉高壓缸排汽母管疏水閥，以減緩空氣進(jìn)入凝汽器。

5 改進(jìn)措施

采取上述措施雖有一定效果，但仍存在真空下降幅度大的情況，且真空下降過(guò)程中缺乏較好的控制手段，所以采取以下措施改進(jìn)：

（1）設(shè)置逆流閥遠(yuǎn)方控制按鈕，真空下降時(shí)臨時(shí)關(guān)閉逆流閥，真空恢復(fù)后再重新開(kāi)啟，使進(jìn)入凝汽器的空氣減少，真空降幅縮小。

（2）在逆流閥或高壓缸排汽逆止閥處裝設(shè)疏水閥，在暖管疏水階段排出逆流閥前的冷再管路空氣，使逆流閥開(kāi)啟后沒(méi)有空氣進(jìn)入凝汽器。

（3）設(shè)計(jì)真空低自動(dòng)關(guān)閉逆流閥控制邏輯，當(dāng)符合逆流閥開(kāi)啟條件時(shí)，若真空降至設(shè)定值可使逆流閥自動(dòng)關(guān)閉，真空回升到一定程度后再重新打開(kāi)，其作用和第一條措施相同，只是通過(guò)自動(dòng)控制程序來(lái)代替人工干預(yù)。

以上3條改進(jìn)措施，任一條均可改變目前存在的逆流閥開(kāi)啟時(shí)真空下降幅度大的狀況。

6 結(jié)語(yǔ)

D11型汽輪機(jī)進(jìn)行逆流暖缸后，啟動(dòng)時(shí)間縮短25 min，高壓缸熱應(yīng)力水平大幅下降，縮短了燃機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和安全效益。采用該技術(shù)無(wú)需系統(tǒng)設(shè)備的投入，僅在控制軟件和操作技術(shù)上進(jìn)行完善和改進(jìn)，適用于所有同類(lèi)型機(jī)組。對(duì)于D10型汽輪機(jī)或V94.3機(jī)組，則需要重新設(shè)計(jì)管路系統(tǒng)，但改造后的效益比較明顯。

（本文編輯：徐 晗）

Application and Improvement of Reverse Flow Warming Technology for D11 Steam Turbine High-Pressure Cylinder

WANG Jian-wei，ZHU Yi-bing，CHENG Yuan-suo
（Zhejiang Guohua Yuyao Fuel Gas Power Generation Co.，Ltd，Ningbo Zhejiang 315400，China）

In order to shorten the cold start time of D11 Steam Turbine,the research and application of the reverse warming technology for high-pressure cylinder were carried out.This paper analyzes the effect of the implementation on the unit in terms of safety and economy and proposes the improvement plan according to the problems found after the implementation.

steam turbine；reverse flow cylinder warming；improvementplan；gas turbine

TK247

B

1007-1881（2010）12-0038-03

2010-06-29

王建偉（1973-），男，浙江臺(tái)州人，助理工程師，從事燃?xì)廨啓C(jī)電廠運(yùn)行技術(shù)管理工作。