泰州電廠二期機(jī)組汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)中的問題及解決措施

劉金華

摘 要：泰州電廠二期2臺(tái)百萬超超臨界二次再熱機(jī)組是我國(guó)自主開發(fā)研究制造的，其二次再熱技術(shù)不是20世紀(jì)技術(shù)的翻版，而是在機(jī)組參數(shù)、機(jī)組容量、系統(tǒng)優(yōu)化等方面都有了很大的突破。在現(xiàn)有成熟材料技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用二次再熱技術(shù)并有針對(duì)性地進(jìn)行熱力系統(tǒng)的優(yōu)化，可以在目前600℃等級(jí)一次再熱超超臨界機(jī)組基礎(chǔ)上大幅度地將發(fā)電熱效率提高約2～3個(gè)百分點(diǎn)，發(fā)電煤耗降低約15 g/kWh～16 g/kWh，同時(shí)大幅度降低溫室氣體和污染物排放。該文介紹了我廠二期二次中間再熱凝汽式汽輪機(jī)的特點(diǎn)，并總結(jié)了我廠二期機(jī)組調(diào)試至今遇到的沖轉(zhuǎn)問題及解決辦法。

關(guān)鍵詞：超超臨界；二次再熱； 溫度準(zhǔn)則

中圖分類號(hào)：TM311 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

根據(jù)我國(guó)現(xiàn)在的能源狀況，提高能源利用率，降低能源消耗成為節(jié)能降耗的關(guān)鍵。所以提高火電廠機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，降低發(fā)電成本，是我們一直努力的目標(biāo)。泰州電廠二期機(jī)組型式為二次中間再熱、超超臨界百萬機(jī)組，其效率全球領(lǐng)先。該機(jī)組汽輪機(jī)是上汽汽輪機(jī)廠引進(jìn)西門子技術(shù)改進(jìn)而成，汽輪機(jī)采用全周進(jìn)汽、滑壓運(yùn)行，全機(jī)設(shè)有2只超高壓主汽門、2只超高壓調(diào)節(jié)汽門、2只高壓主汽門、2只高壓調(diào)節(jié)汽門、2只中壓主汽門和兩只中壓調(diào)節(jié)汽門。對(duì)于大容量高參數(shù)機(jī)組對(duì)應(yīng)進(jìn)汽參數(shù)自然更高，它設(shè)計(jì)額定參數(shù)是31 MPa/11 MPa/3.29 MPa，600 ℃/610 ℃/610 ℃。該文主要介紹了泰州電廠二期機(jī)組DEH的自啟動(dòng)功能和調(diào)試至今遇到的問題及改進(jìn)措施。

1 汽輪機(jī)的自啟動(dòng)

泰州電廠二期機(jī)組DEH中最重要的功能之一即為汽輪機(jī)的自啟動(dòng)。在自啟動(dòng)系統(tǒng)的作用下，汽輪機(jī)能夠安全地在一個(gè)合適的時(shí)間節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)。這符合電廠的最短啟動(dòng)時(shí)間和高可用性的經(jīng)濟(jì)要求。

1.1 汽輪發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)啟動(dòng)控制

輔助系統(tǒng)利用“輔助系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)控制”或手動(dòng)啟動(dòng)輔助系統(tǒng)，啟動(dòng)并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，“汽輪發(fā)電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)控制”將使汽輪機(jī)從盤車狀態(tài)轉(zhuǎn)換為發(fā)電狀態(tài)。當(dāng)汽輪機(jī)控制器切換到負(fù)荷調(diào)節(jié)時(shí)，啟動(dòng)程序就完成了。

1.2 X準(zhǔn)則——可變的溫度準(zhǔn)則

運(yùn)行模式的改變，例如帶蒸汽沖轉(zhuǎn)，升速到暖機(jī)速度或額定速度，汽輪機(jī)加載程序以蒸汽壓力和主蒸汽流量突變的形式給汽輪機(jī)強(qiáng)加載荷，這都會(huì)使熱傳遞增加。在現(xiàn)有的運(yùn)行條件下，是否允許改變到期望的模式，是需要一個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn)的。可變的溫度準(zhǔn)則就描述了一個(gè)使汽輪機(jī)在一個(gè)適宜的時(shí)間啟動(dòng)，而又不超出預(yù)設(shè)的熱應(yīng)力限制值的蒸汽工況。

1.2.1 開啟主汽門前的有效準(zhǔn)則

X1A：避免超高壓調(diào)閥閥體的過度冷卻。

X1B：避免高壓調(diào)閥閥體的過度冷卻。

X1A：避免由于飽和蒸汽溫度的不平穩(wěn)增加而引起超高壓蒸汽控制閥的應(yīng)力過度增加 。

X2B：避免由于飽和蒸汽溫度的不平穩(wěn)增加而引起高壓蒸汽控制閥的應(yīng)力過度增加。

1.2.2 開啟調(diào)門前的有效準(zhǔn)則

X4A：避免超高壓缸末級(jí)葉片存在濕蒸汽。

X4B：避免高壓缸末級(jí)葉片存在濕蒸汽。

X5：避免超高壓汽輪機(jī)汽缸及軸的過度冷卻。

X6A：避免汽輪機(jī)高壓缸轉(zhuǎn)子的過度冷卻。

X6B：避免汽輪機(jī)中壓缸轉(zhuǎn)子的過度冷卻。

1.2.3 升速至額定轉(zhuǎn)速的有效準(zhǔn)則

X7A/ X7B ：超高壓汽輪機(jī)汽缸/轉(zhuǎn)子暖機(jī)度合適。

X7C：高壓汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子暖機(jī)度合適。

X7D：中壓汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子暖機(jī)度合適。

X7E：高壓內(nèi)缸測(cè)點(diǎn)的溫度>227℃。

X7F：中壓內(nèi)缸測(cè)點(diǎn)的溫度>249.5℃；中壓外內(nèi)缸測(cè)點(diǎn)的溫度限制>214℃。

1.2.4 并網(wǎng)前的有效準(zhǔn)則

X8A：高壓汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子暖機(jī)度合適。

X8B：中壓汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子暖機(jī)度合適的。

2 沖轉(zhuǎn)中遇到的問題及改進(jìn)措施

2.1 低壓缸A南側(cè)外缸的保溫油漆被燒灼變黃

經(jīng)過分析得出2個(gè)原因：（1）因?yàn)槭状卧O(shè)計(jì)二次再熱機(jī)組，設(shè)計(jì)初期考慮到汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)時(shí)超高壓缸進(jìn)汽流量低，防止超高壓缸鼓風(fēng)引起末級(jí)葉片溫度高，保持沖轉(zhuǎn)期間超高排通風(fēng)閥處于開啟狀態(tài)；（2）超高排通風(fēng)閥接入口在低壓外缸A下部與凝氣器相連的斜板上進(jìn)入凝汽器，由于該位置離低壓外缸A很近，并且口子是斜向上開的，如果有氣流進(jìn)來，正好吹向低壓外缸A下面的端板。

改進(jìn)措施：二次再熱機(jī)組啟動(dòng)方式中，超高排通風(fēng)閥的運(yùn)行方式不合理。沖轉(zhuǎn)時(shí)調(diào)整超高排通風(fēng)閥運(yùn)行方式，沖轉(zhuǎn)走步前檢查確認(rèn)超高排通風(fēng)閥已關(guān)閉。

2.2 超高排逆止閥易卡澀無法關(guān)閉

出現(xiàn)問題的原因?yàn)椋海?）二次再熱機(jī)組超高壓缸排汽溫度在430 ℃左右，常規(guī)一次再熱機(jī)組高壓缸排汽溫度在350℃左右，設(shè)計(jì)人員未充分考慮在430℃左右時(shí)閥門軸套間隙，導(dǎo)致在閥溫較高時(shí)卡澀。（2）超高排通風(fēng)關(guān)閉時(shí)，關(guān)閉力矩不夠。一是氣缸排汽時(shí)排汽閥口徑偏小，二是汽缸內(nèi)彈簧彈性系數(shù)不夠。

改進(jìn)措施：氣缸彈簧側(cè)增加一路氣源，在超高排通風(fēng)關(guān)閉時(shí)，增加關(guān)閉力矩。

2.3 X2準(zhǔn)則不易滿足

在沖轉(zhuǎn)走步過程中，X2準(zhǔn)則不易滿足，而此準(zhǔn)則的滿足是作為開超高壓、高壓主汽閥的條件，由于超高壓、高壓主汽閥未開，所以超高壓、高壓調(diào)閥50 %處溫度Tmcv較低，X2準(zhǔn)則很難滿足。按上汽廠的設(shè)計(jì)，這種通過純導(dǎo)熱滿足該條件的時(shí)間需要30 h，不符合實(shí)際生產(chǎn)的需求。

改進(jìn)措施：

（1）手動(dòng)開主汽閥緩慢對(duì)調(diào)閥進(jìn)行暖閥才會(huì)滿足溫度準(zhǔn)則。

（2）增加了cv warm up模塊，使上述的暖閥方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)。

2.4 低速暖機(jī)中壓調(diào)閥油動(dòng)機(jī)EH油管道振動(dòng)大

由于二次再熱機(jī)組比普通一次再熱機(jī)組多了一個(gè)缸，且沖轉(zhuǎn)時(shí)為超高壓缸、高壓缸和中壓缸聯(lián)合進(jìn)汽，因此沖轉(zhuǎn)時(shí)中壓調(diào)門開度較小，EH油管道振動(dòng)較大。

改進(jìn)措施：有意識(shí)地降低汽機(jī)沖轉(zhuǎn)參數(shù)，讓中壓調(diào)閥開度增大，現(xiàn)在通常冷態(tài)沖轉(zhuǎn)控制二再壓力0.5 MPa左右，中壓調(diào)閥油動(dòng)機(jī)EH油管道振動(dòng)明顯降低。

2.5 釋放轉(zhuǎn)速后切缸

熱態(tài)啟機(jī)時(shí)機(jī)組低速暖機(jī)結(jié)束后，釋放至額定轉(zhuǎn)速時(shí)超高壓調(diào)閥開大，導(dǎo)致一次再熱蒸汽壓力快速下跌，中旁調(diào)閥自動(dòng)控制速度跟不上，導(dǎo)致主機(jī)3000轉(zhuǎn)時(shí)，一次再熱蒸汽壓力最低至2.31 MPa，高壓缸進(jìn)汽量不足，鼓風(fēng)摩擦后高排溫度高于480℃，超高壓缸自動(dòng)切出。

改進(jìn)措施：

（1）汽機(jī)打閘再次沖轉(zhuǎn)，升速過程中手動(dòng)控制中旁開度，使一次再熱蒸汽壓力維持在3.5 MPa，維持較大的高壓缸進(jìn)汽流量，高排溫度最高450 ℃左右。由于增加了高壓缸進(jìn)汽量，超高排溫度上升較明顯，最高至491 ℃。沖轉(zhuǎn)至3 000轉(zhuǎn)后，發(fā)電機(jī)立即并網(wǎng)加負(fù)荷，加快并網(wǎng)。

（2）從調(diào)試以來在各次沖轉(zhuǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，解決VHP/HP缸排汽溫度高的方法有：

（a）合理分配超高壓缸、高壓缸進(jìn)汽量。主要手段是沖轉(zhuǎn)過程中控制好主汽壓、一次再熱蒸汽壓力，保證超高壓缸壓比與高壓缸壓比。

（b）盡量增加沖轉(zhuǎn)時(shí)蒸汽流量。冷態(tài)時(shí)，可以降低沖轉(zhuǎn)參數(shù)，維持低真空在10 kPa左右，單臺(tái)循泵，單臺(tái)真空泵。沖轉(zhuǎn)參數(shù)建議：超高缸進(jìn)汽6.5 MPa/400℃，高壓缸進(jìn)汽2.0 MPa/380℃，中壓缸進(jìn)汽0.6 MPa/380℃；熱態(tài)時(shí)，盡量保證進(jìn)汽溫度高于缸溫，沖轉(zhuǎn)參數(shù)建議：超高缸進(jìn)汽10 MPa/510℃，高壓缸進(jìn)汽3.8 MPa/510℃，中壓缸進(jìn)汽1.0 MPa/510℃。

（3）熱態(tài)沖轉(zhuǎn)至3 000轉(zhuǎn)后，應(yīng)盡快安排并網(wǎng)并帶負(fù)荷至150 MW。3 000轉(zhuǎn)至并網(wǎng)帶負(fù)荷時(shí)間控制在15分鐘之內(nèi)為宜。

3 結(jié)語

該文簡(jiǎn)單地介紹了泰州電廠二次再熱機(jī)組汽輪機(jī)自啟動(dòng)調(diào)試初期遇到的問題也提供了當(dāng)時(shí)解決問題的一些措施。由于時(shí)間匆忙，運(yùn)行時(shí)間較短，經(jīng)驗(yàn)缺乏，該文僅列舉了具有代表性的幾個(gè)例子以及當(dāng)前情況下的解決方案，不足之處還請(qǐng)批評(píng)指正。

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