趙國龍

(大唐七臺河發(fā)電有限責(zé)任公司，黑龍江 七臺河 154600)

大唐七臺河發(fā)電有限責(zé)任公司一期工程2×350 MW機(jī)組采用的是美國GE公司生產(chǎn)的型號為D5的亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸、雙排汽、沖動凝汽式汽輪機(jī)，機(jī)組配置兩個高壓主汽門，其中2號主汽門內(nèi)設(shè)有可控旁通閥，汽缸為高、中壓合缸。高壓缸采用雙層缸結(jié)構(gòu)，中壓缸采用單層缸結(jié)構(gòu)，高、中壓缸通流部分對向布置，主再熱蒸汽由合缸中部進(jìn)入汽輪機(jī)，高壓缸排汽進(jìn)入再熱器，再熱后蒸汽再次從缸體中部進(jìn)入，反向流動進(jìn)入中壓缸。根據(jù)高壓內(nèi)缸上半調(diào)節(jié)級內(nèi)壁金屬溫度的高低來劃分啟動狀態(tài)，即冷態(tài)啟動：<150℃；溫態(tài)啟動：≥150℃，<370℃；熱態(tài)啟動：≥370℃。

根據(jù)不同的啟動狀態(tài)、汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)參數(shù)的不同，決定了汽輪機(jī)是加熱還是冷卻，是膨脹還是收縮。滑參數(shù)啟動過程，汽輪機(jī)是在低蒸汽參數(shù)下不斷預(yù)暖的過程，如果啟動參數(shù)選擇過高，熱交換應(yīng)力過大，不僅會影響機(jī)組壽命，還會使機(jī)組缸體膨脹、轉(zhuǎn)子膨脹、脹差顯著變化，引起機(jī)組振動，威脅機(jī)組安全運(yùn)行。若蒸汽參數(shù)過低，會造成負(fù)溫差啟動，轉(zhuǎn)子與汽缸多經(jīng)歷一次熱交變循環(huán)，增加了機(jī)組的損耗，且在轉(zhuǎn)子與汽缸內(nèi)壁產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力，而拉應(yīng)力較壓應(yīng)力更容易引起金屬裂紋和汽缸變形，使動靜間隙改變，嚴(yán)重時會發(fā)生動靜摩擦事故。

1 機(jī)組冷態(tài)啟動過程控制要點(diǎn)分析

1.1 轉(zhuǎn)子預(yù)暖過程

汽輪機(jī)在轉(zhuǎn)子預(yù)暖時，MSV、RSV、IV全關(guān)，CV全開，通過2號主汽門可控旁通閥調(diào)整進(jìn)汽量。GE廠家指導(dǎo)手冊推薦的預(yù)暖參數(shù)為主汽壓力大于1.8 MPa，溫度大于230℃，建議對具有一定溫度水平的冷態(tài)工況，適當(dāng)提高預(yù)熱蒸汽參數(shù)，一般可使主汽溫度大于汽機(jī)第一級缸體溫150℃。GE廠家給定的蒸汽與金屬溫度失配值最佳值：+28℃，合格值：-56℃—+116℃，極限值：-166.5℃—+222℃，但在實(shí)際操作過程中推薦的預(yù)暖參數(shù)往往在汽輪機(jī)整體溫度水平較低時，無法滿足合格的失配值范圍，增加了機(jī)組壽命損耗，盤車極容易被沖動，只能被迫減少暖機(jī)進(jìn)氣量，恢復(fù)盤車。以上問題會使機(jī)組預(yù)暖時間大幅度上升，因此預(yù)暖蒸汽參數(shù)應(yīng)根據(jù)機(jī)組實(shí)際情況進(jìn)行選擇。根據(jù)這一情況，七臺河電廠在機(jī)組啟動前提前投入臨爐反暖(臨爐輔汽-冷再-RFV-高壓缸)，采用相對參數(shù)較低的臨爐輔汽，逐步提高汽輪機(jī)金屬溫度水平，增大高壓缸進(jìn)汽容積流量，提高了暖機(jī)效果，減少了暖機(jī)時間。

1.2 腔室預(yù)暖過程

腔室是兩個主汽閥后匯聚成的環(huán)形汽室，主蒸汽經(jīng)過這個腔室后再通過4個高調(diào)閥進(jìn)入高壓缸。GE廠家啟動導(dǎo)則規(guī)定，當(dāng)主汽溫度與高壓調(diào)門外壁溫度失配值大于139℃，在汽輪機(jī)啟動前必須預(yù)熱調(diào)節(jié)閥蒸汽室，以免腔室或高壓轉(zhuǎn)子產(chǎn)生較大的熱沖擊。腔室預(yù)暖時，MSV、RSV、CV、IV全關(guān)，預(yù)熱用的主蒸汽通過2號主汽閥的預(yù)啟閥進(jìn)入調(diào)節(jié)閥蒸汽室，通過進(jìn)氣閥及腔室疏水閥開度來控制金屬溫升率，使腔室內(nèi)外壁溫差在允許的給定圖表范圍。當(dāng)調(diào)門外壁溫度與主汽溫度失配值小于56℃后，可結(jié)束閥腔預(yù)暖。

在此階段，如果轉(zhuǎn)子預(yù)暖過程中采用的是正暖，則閥腔也會同時得到預(yù)暖，反之，如果轉(zhuǎn)子預(yù)暖過程中采用RFV反暖，則閥腔得不到預(yù)暖。在歷次機(jī)組啟動過程閥腔預(yù)暖時，多次出現(xiàn)首級金屬溫度下降的情況，不僅增加了一次冷熱交變應(yīng)力，也不利于脹差的控制。因此要注意在閥腔預(yù)暖過程中適當(dāng)提高預(yù)暖蒸汽參數(shù)，防止高壓轉(zhuǎn)子溫度下降至150℃以下，要開大腔室的疏水閥開度，提高預(yù)暖效果。即使主汽溫度與調(diào)閥外壁失配值滿足要求，也應(yīng)繼續(xù)預(yù)暖直到首級金屬溫度回升，再考慮進(jìn)行下一步操作。

1.3 汽機(jī)沖轉(zhuǎn)過程

機(jī)組啟動時，要根據(jù)汽輪機(jī)現(xiàn)有金屬溫度水平，配合第一級蒸汽與金屬允許的失配溫度范圍，由圖1初始第一級蒸汽溫度曲線反向查出沖轉(zhuǎn)參數(shù)的允許范圍，并以此為目標(biāo)對蒸汽參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。具體操作如下：根據(jù)當(dāng)前的主蒸汽溫度及壓力查出第一級蒸汽溫度，此溫度與第一級后缸體溫度失配值在允許范圍-55℃～111℃，否則應(yīng)調(diào)整蒸汽參數(shù)。假定第一級金屬溫度為200℃，若旁路退出后主汽壓力在1 000 psi(6.89 MPa)，主汽溫度在700℉(371℃)，則對應(yīng)曲線中第一級蒸汽溫度為550℉(288℃)，失配值為88℃(190℉)，滿足給定的失配值范圍，則允許沖轉(zhuǎn)。

圖1 初始第一級蒸汽溫度曲線Fig.1 Curve of initial first stage steam temperature

沖轉(zhuǎn)時根據(jù)第一級蒸汽溫度與金屬溫度失配值，由加速及速度保持曲線查出允許沖轉(zhuǎn)速率及各轉(zhuǎn)速階段的暖機(jī)保持時間。在不同轉(zhuǎn)速階段對潤滑油溫有明確要求，以建立油膜及調(diào)整潤滑油黏稠度，使之達(dá)到最佳潤滑效果。

此階段機(jī)組進(jìn)汽量進(jìn)一步加大，汽缸的質(zhì)面比比轉(zhuǎn)子的質(zhì)面比大，造成轉(zhuǎn)子膨脹速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于缸體膨脹速率。特別是在低轉(zhuǎn)速時，此時進(jìn)氣量少，流速慢，通流截面大，做功主要靠調(diào)節(jié)級鼓風(fēng)摩擦效應(yīng)突出，正脹差凸顯。因此機(jī)組轉(zhuǎn)速800 rpm時除了滿足要求的預(yù)暖時間外，要盡量減少不必要的停留，避免低速暖機(jī)。沖轉(zhuǎn)后隨著汽流速度的加快，缸體上部溫度隨溫度升高而升高，而下缸則由于氣流量相對較大，且高排逆止門未打開，疏水不暢對暖機(jī)不利，因此應(yīng)加強(qiáng)疏水。由于汽缸采用雙層結(jié)構(gòu)，每層缸壁厚度較小，當(dāng)溫度變化時，汽缸壁及法蘭螺栓中的熱應(yīng)力較小。由于轉(zhuǎn)子的直徑較大，中心孔金屬溫度滯后于表面溫度而產(chǎn)生溫差，將引起較大的熱應(yīng)力。因此沖轉(zhuǎn)階段應(yīng)注意轉(zhuǎn)子應(yīng)力變化情況，特別是中壓缸開始進(jìn)汽后，MARK 6E中預(yù)測的轉(zhuǎn)子應(yīng)力應(yīng)不超80%在整個沖轉(zhuǎn)過程應(yīng)盡量保持蒸汽參數(shù)穩(wěn)定，兩側(cè)汽溫偏差、主再熱汽溫偏差在規(guī)定范圍內(nèi)。

1.4 初負(fù)荷暖機(jī)

機(jī)組并網(wǎng)后，應(yīng)按當(dāng)時的主蒸汽參數(shù)由圖1查出高壓第一級后的蒸汽溫度，再與高壓第一級缸溫比較，從而得出失配值，由初始的負(fù)荷保持曲線得出機(jī)組并網(wǎng)后可帶的初負(fù)荷值和機(jī)組升負(fù)荷至24 MW～35 MW所需的時間。當(dāng)中、低壓缸連通管溫度達(dá)177℃并持續(xù)1 h以上，表明中壓轉(zhuǎn)子中心孔已經(jīng)達(dá)到了加負(fù)荷條件允許繼續(xù)升負(fù)荷。此階段隨著進(jìn)汽量的不斷升高，轉(zhuǎn)子機(jī)械應(yīng)力(如離心應(yīng)力、剪切應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力等)也不斷增加，因此初負(fù)荷暖機(jī)階段，應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)子應(yīng)力情況緩慢提高蒸汽參數(shù)。

2 結(jié)語

要充分利用臨爐反暖、腔室預(yù)暖及中速暖機(jī)，爭取達(dá)到預(yù)暖效果最大化，為后期啟動創(chuàng)造良好的缸脹條件，縮短啟機(jī)時間，減少資源浪費(fèi)。