孫建濤

摘 要： 某CN300/250-16.7/537/0.4型抽汽凝式汽輪機(jī)實(shí)施了低壓光軸轉(zhuǎn)子改造，以提升供熱能力，改造后，機(jī)組啟動(dòng)過程中，多次因中壓缸排汽溫度高達(dá)到保護(hù)動(dòng)作值而跳閘。在全面分析的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了啟動(dòng)過程，最終機(jī)組順利啟動(dòng)。對(duì)同類機(jī)組改造后的啟動(dòng)有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞： 光軸;改造;啟動(dòng)

【中圖分類號(hào)】TM621 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.38.145

1 系統(tǒng)概述

某公司5號(hào)機(jī)組為CN300/250-16.7/537/0.4型抽汽凝式型供熱機(jī)組，2005年底投產(chǎn)發(fā)電。采用兩級(jí)串聯(lián)旁路系統(tǒng)。中壓缸設(shè)有兩根DN1000的抽汽管道，將抽汽送至A、B兩臺(tái)立式熱網(wǎng)加熱器，與同型的6號(hào)機(jī)組對(duì)應(yīng)的C、D兩臺(tái)熱網(wǎng)加熱器共同布置在汽機(jī)房固定端，單臺(tái)熱網(wǎng)加熱器換熱面積為2450。A、B兩臺(tái)熱網(wǎng)加熱器與C、D兩臺(tái)立式熱網(wǎng)加熱器進(jìn)汽母管間設(shè)聯(lián)絡(luò)閥，可實(shí)現(xiàn)5、6號(hào)機(jī)組單機(jī)運(yùn)行時(shí)供A、B、C、D四臺(tái)熱網(wǎng)加熱器運(yùn)行。中壓缸排汽溫度高跳閘保護(hù)定值為350℃。

2 改造方案

2019年，5號(hào)機(jī)組實(shí)施了低壓光軸轉(zhuǎn)子改造，以提升供熱能力。改造后，中低壓缸連通管取消，改造前進(jìn)入低壓缸的蒸汽改為進(jìn)入新增的一臺(tái)編號(hào)為E的熱網(wǎng)加熱器，改造后5號(hào)機(jī)組共有A、B、E三臺(tái)熱網(wǎng)加熱器，新增的E熱網(wǎng)加熱器汽側(cè)設(shè)抽空氣管與凝汽器相連，以便在啟動(dòng)初期建立真空，運(yùn)行中及時(shí)抽走不凝結(jié)氣體，避免不凝結(jié)氣體對(duì)換熱的影響。為避免低壓缸內(nèi)溫度因低壓光軸轉(zhuǎn)子鼓風(fēng)摩擦作用而升高，設(shè)置了5-10t/h的低壓缸冷卻蒸汽，由中壓缸排汽經(jīng)減溫減壓后供應(yīng)，以帶走鼓風(fēng)摩擦作用產(chǎn)生的熱量。此冷卻蒸汽根據(jù)低壓缸內(nèi)溫度的高低進(jìn)行調(diào)節(jié)。

5號(hào)機(jī)組原有的兩根DN1000抽汽管道及新增的通向E熱網(wǎng)加熱器的抽汽管道上分別設(shè)有獨(dú)立的抽汽逆止閥、快關(guān)閥、隔離閥。

3 機(jī)組改造后的啟動(dòng)過程

5號(hào)機(jī)組機(jī)組改造后啟動(dòng)時(shí)，A、B熱網(wǎng)加熱器已由6號(hào)機(jī)組供汽開始供熱。因此，5號(hào)機(jī)組通向A、B熱網(wǎng)加熱器抽汽管道逆止閥后已有來自6號(hào)機(jī)組的蒸汽壓力，抽汽逆止閥前壓力必須大于閥后壓力，逆止閥方可打開。顯然，5號(hào)機(jī)組啟動(dòng)初期，中壓缸排汽壓力較低，是不足以打開逆止閥而向A、B熱網(wǎng)加熱器供汽的。因此，5號(hào)機(jī)組改造后的啟動(dòng)初期，5號(hào)機(jī)組的中壓缸排汽只能排至新增的E熱網(wǎng)加熱器。此時(shí)，E熱網(wǎng)加熱器相當(dāng)于機(jī)組的凝汽器。

（1）首次啟動(dòng)：未投運(yùn)E熱網(wǎng)加熱器汽側(cè)抽真空管，未抽真空。機(jī)組沖轉(zhuǎn)至3000r/mim，運(yùn)行30分鐘后中壓缸排汽溫度高，中壓缸排汽溫度高跳閘保護(hù)定值（350℃），機(jī)組跳閘。上文分析可知，此時(shí)E熱網(wǎng)加熱器相當(dāng)于機(jī)組的凝汽器。凝汽器中的全壓力是由蒸汽分壓力與空氣分壓力組成的混合壓力。凝汽器在未抽真空的情況下，凝汽器中積存的空氣及蒸汽中所含的不凝結(jié)氣體不斷積存，空氣分壓力不斷增加，凝汽器中的全壓力不斷上升，導(dǎo)致進(jìn)入凝汽器的蒸汽壓力需要不斷上升，同時(shí)不凝結(jié)氣體在換熱管表面形成氣體膜使換熱惡化。同理，在未抽真空的情況下，E熱網(wǎng)加熱器進(jìn)汽壓力持續(xù)升高、換熱管表面的氣體膜也使換熱持續(xù)惡化，最終使中壓缸排汽不暢加劇，中壓缸排汽區(qū)的鼓風(fēng)摩擦發(fā)熱效應(yīng)加劇，達(dá)到中壓缸排汽溫度高跳閘保護(hù)定值（350℃）而跳閘。

（2）第二次啟動(dòng)：同步投運(yùn)E號(hào)熱網(wǎng)加熱器汽側(cè)抽真空管，同時(shí)開啟低壓旁路，減少中壓缸進(jìn)汽量，以減弱中壓缸排汽區(qū)的鼓風(fēng)摩擦發(fā)熱效應(yīng)，升速至3000r/mim后進(jìn)行了12.6小時(shí)的A級(jí)檢修后相關(guān)試驗(yàn)，隨后機(jī)組并網(wǎng)，機(jī)組帶初始負(fù)荷暖機(jī)。暖機(jī)4.73小時(shí)后，機(jī)組打閘停機(jī)準(zhǔn)備進(jìn)行超速試驗(yàn)，機(jī)組掛閘再次升速至3000r/mim過程中，由于中壓缸排汽溫度無法控制，已升至接近中壓缸排汽溫度高跳閘保護(hù)定值（350℃），被迫手動(dòng)打閘停運(yùn)。（經(jīng)初負(fù)荷暖機(jī)，中壓缸排汽區(qū)已達(dá)到較高的溫度水平）

（3）第三次啟動(dòng)：第二次啟動(dòng)打閘后，機(jī)組自然冷卻15個(gè)小時(shí)后進(jìn)行第三次啟動(dòng)，繼續(xù)采用同步投運(yùn)E熱網(wǎng)加熱器汽側(cè)抽真空管，同時(shí)開啟低壓旁路，減少中壓缸進(jìn)汽量的啟動(dòng)方式，隨后并網(wǎng)正常運(yùn)行。第三次啟動(dòng)過程中，中壓缸排汽溫度始終保持在320℃以下。

4 啟動(dòng)過程分析

（1）機(jī)組啟動(dòng)初期，機(jī)組沖轉(zhuǎn)所需蒸汽量小，中壓缸排汽流量小、鼓風(fēng)摩擦熱量不能及時(shí)被帶走，是中壓缸排汽溫度高的主要原因。

（2）機(jī)組啟動(dòng)過程表明，開啟低壓旁路，中壓缸進(jìn)汽量進(jìn)一步減少，有效降低中壓缸排汽區(qū)鼓風(fēng)摩擦效應(yīng)，減少產(chǎn)生的熱量，有利于控制啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)過程中的中壓缸排汽溫度。

（3）第一次啟動(dòng)中，E熱網(wǎng)加熱器汽側(cè)未抽真空，導(dǎo)致蒸汽分壓力小、蒸汽冷凝慢，致使中壓缸排汽受阻，在鼓風(fēng)摩擦作用下，中壓缸排汽溫度達(dá)到溫度高跳閘保護(hù)定值而跳閘，是第一次啟動(dòng)失敗的主要原因。

（4）經(jīng)初負(fù)荷暖機(jī)，中壓缸排汽區(qū)已達(dá)到較高的溫度水平，加之鼓風(fēng)摩擦效應(yīng)，使中壓缸排汽區(qū)溫度很快便達(dá)到了溫度高跳閘保護(hù)定值，是第二次啟動(dòng)失敗的原因。

5 結(jié)論

（1）低壓轉(zhuǎn)子光軸運(yùn)行的機(jī)組，其熱網(wǎng)加熱器汽側(cè)要抽真空，運(yùn)行中要連續(xù)抽空氣，以便及時(shí)抽走不凝結(jié)氣體，避免不凝結(jié)氣體對(duì)換熱的影響，以確保中壓缸排汽順暢。

（2）機(jī)組啟動(dòng)過程中、啟動(dòng)后的相關(guān)試驗(yàn)盡量安排在葉片轉(zhuǎn)子時(shí)進(jìn)行，低壓轉(zhuǎn)子光軸狀態(tài)下啟動(dòng)，宜采用沖轉(zhuǎn)至額定轉(zhuǎn)速后并網(wǎng)，機(jī)組帶初負(fù)荷暖機(jī)，避免長時(shí)間空轉(zhuǎn)暖機(jī)，蒸汽量小不足以帶走鼓風(fēng)效應(yīng)產(chǎn)生的熱量而使中壓缸排汽溫度升高而跳閘。

（3）開啟低壓旁路，中壓缸進(jìn)汽量進(jìn)一步減少，可有效降低中壓缸排汽區(qū)鼓風(fēng)摩擦效應(yīng)，減少產(chǎn)生的熱量，有利于控制啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)過程中的中壓缸排汽溫度升高。但機(jī)組仍不宜在空轉(zhuǎn)狀態(tài)下長時(shí)間運(yùn)行，仍宜采用沖轉(zhuǎn)至額定轉(zhuǎn)速后并網(wǎng)，機(jī)組帶初負(fù)荷暖機(jī)的啟動(dòng)、暖機(jī)方式。

（4）帶初負(fù)荷后，中壓缸排汽量明顯增加，能有效抑制中壓缸排汽區(qū)溫度。因此，低壓缸光軸轉(zhuǎn)子狀態(tài)啟動(dòng)，在機(jī)組特性允許的情況下，宜盡量縮短空負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間，以抑制中壓缸排汽區(qū)溫度升高。

參考文獻(xiàn)

[1] 翦天聰主編.《汽輪機(jī)原理》.中國電力出版社，1992.6.

[2] 趙國主編.《汽輪機(jī)》.中國電力出版社，1999.7.