東芝600MW高中壓合缸汽輪機啟動工況分析

2022-10-18 01:06:16 字數 4581 閱讀 6548

關鍵詞:東芝600mw,高中壓合缸,啟動工況,操作注意

1. 裝置介紹

該汽輪機為亞臨界、一次中間再熱、三缸、四排汽、單軸凝汽式600mw汽輪機,型號n600-16.7/538/538-1型。高中壓積木塊為日本東芝公司製造,低壓積木塊為哈汽引進西屋技術製造。

汽輪機通流部分採用衝動式與反動式組合設計。新蒸汽從位於汽機前部懸吊式的2個自動主汽門和4個調速汽門,進入汽輪機高壓缸的上下半缸。高壓通流部分由乙個衝動式調節級和8個衝動式壓力級組成,高壓排汽由乙個高排逆止門排入再熱器。

再熱後的蒸汽從高中壓缸兩側的兩個再熱主汽調節聯合閥進入中壓缸。中壓通流部分由6個衝動式壓力級構成,蒸汽做功後,分別進入1號、2號低壓缸中部。

兩個低壓缸均為雙分流結構,蒸汽從通流部分的中部流入,經過正反向7級反動級後,流向每端的排汽口。

回熱系統採用三高、四低、一除氧的方式布置。

高中壓缸合缸,是雙層缸結構,高中壓外缸和內缸通過水平中分面形成了上下兩半。

低壓外缸全部由鋼板焊接而成,為了減少溫度梯度設計成3層缸。由外缸、1號內缸、2號內缸組成,減少了整個缸的絕對膨脹量。汽缸上下半各由3部分組成:

調端排汽部分、電端排汽部分和中間部分。各部分之間通過垂直法蘭面由螺栓連成一體。

汽輪機整個軸系由3根轉子加1個中間軸組成,高中壓轉子跨距6100mm,低壓轉子跨距5740mm;高中壓轉子和1號低壓轉子採用剛性聯軸器連線,低壓轉子之間通過中間軸連線;2號低壓轉子和發電機轉子採用剛性聯軸器聯接。機組共有7個軸承,6個支援軸承和乙個推力軸承。其中支援軸承全部採用四瓦塊可傾瓦軸承。

推力軸承位於高中壓缸電端的中軸承箱內,採用kingsbury-leg推力軸承,推力盤兩側的支承環內各安裝10塊可滑動的推力瓦塊。

可以說,這是一台東西合璧的汽輪機,高中壓部分具有東芝的特性,低壓部分保留了西屋的血統。

下面僅就該機組在冷態啟動中的特點和操作注意事項加以說明。

2、汽輪機合理啟動的宗旨

尋求合理地加熱方式,使各部分加熱均勻,熱應力、熱變形、相對膨脹及振動均維持在較好水平,符合廠家規定;同時盡快地把機組負荷公升到額定。

3、冷態啟動引數的選擇

東芝公司提供的冷態啟動引數為:主汽壓力6.0mpa,主蒸汽溫度340℃(過熱度64℃);再熱汽溫260℃,再熱汽壓0.

8mpa。和其它600mw機組相比,這是乙個相對適中的引數;選擇這一引數,可以滿足機組的啟動要求。

不過,在實際啟動中,由於鍋爐熱慣性的影響,很難維持這一引數,從而造成汽輪機加熱過快,區域性膨脹不暢。

我認為,可以適當降低主汽引數。加入把主汽壓力降為4mpa,主汽溫度降為320℃,將有以下優點:

縮短了公升溫、公升壓時間,衝轉時間提前;

汽壓低,主汽溫度容易控制;

汽壓低,調門開度增大,對汽機加熱有利。

引數更改的理由是:

蒸汽的過熱度略有增加―――6℃;

調節級後的蒸汽溫度不會降低;

蒸汽壓力可以滿足啟動的要求;

主汽溫度下調後,對減小高壓缸的摩擦鼓風有利(機組帶初負荷後,高缸摩擦鼓風消失,高排溫度一般下降40~50℃,而這個下降是不利的,我們希望越小越好);

經過實驗,效果不錯。

4、送軸封

為了防止顆粒進入軸封間隙,新型機組全部採用先送軸封後抽真空的操作步驟。但在具體的操作中,對軸封風機與軸封送汽的操作順序說法不一。

我認為,在實際操作中,應確立以下原則:保證低壓缸噴水投入―――冷卻洩入的蒸汽;慢慢送入軸封蒸汽,起壓後立即開啟軸封風機,隨後逐步提公升軸封壓力至正常值。這樣操作,可以防止凝結器大氣安全門頂漏、軸封冒汽和顆粒吸入軸封間隙。

如果用軸封壓力調整門自動的方式投入軸封,很容易造成凝結器瞬間超壓。

軸封蒸汽溫度一定要控制好,保持在120~170℃,防止金屬過早產生裂紋。

軸封送入前後,一定要充分疏水暖管,防止蒸汽帶水。

熱態啟動,一定要保持好高中壓軸封蒸汽溫度與金屬溫度的匹配,二者相差不超過110℃。

5、凝結器真空

機組啟動,抽真空前,為防止真空幫浦入口管存水損壞幫浦和影響真空,最好先進行三颱真空幫浦入口放水後,再按正常的程式啟動。

在機組啟動的各個階段,對真空有不同的要求,把握得好,將大大提公升啟動質量和縮短啟動時間。

汽缸倒暖時,凝結器真空保持在50kpa即可,這樣可以使中壓缸得到較好得加熱,利於機組啟動。

由於該汽輪機的低壓部分為西屋技術製造,對低壓部分的監控應遵守西屋公司的限制,在我廠汽輪機的說明書中,有如下規定: 「機組負荷在0~100%額定負荷範圍內,允許最高背壓為11·86kpa。在更低負荷或空負荷額定轉速下,要求更低的背壓」。

遵守這一規定,對降低低壓缸排汽溫度、保護低壓部分是相當重要的。在這一階段,應追求較高的真空。

查詢哈汽西屋技術製造的汽輪機《空負荷額定轉速下真空的限制曲線》,得到以下結論。

6、盤車暖機(暖缸)

盤車暖機可以減小冷態啟動的熱應力,消除各部金屬的膨脹不均,防止動靜摩擦。

暖缸前,應充分疏水。正常輔汽的焓值完全可以滿足要求。

暖缸中,根據汽缸的溫公升速度逐漸提公升暖缸壓力至0.5mpa,壓力越高,加熱的溫度就越高;但要注意控制壓力不能超過0.6mpa,以免盤車脫開。

在預暖中,一定要注意高中壓缸的加熱均勻,疏水通暢,防止積水造成上下缸溫差過大。

需要指出的是,暖缸是對整個高中壓汽缸的加熱,在注重高壓缸的同時,盡量提公升中壓缸的溫度。一般來講,暖缸結束後,中壓缸的溫度也能夠達到90℃以上;這樣在中速暖機結束後,就不必考慮中壓缸排汽室的溫度要求了。

暖缸結束後,應該進行汽機啟動,防止缸溫降低。

7、調速汽門預暖(暖閥)

暖閥的目的是使調速汽門的溫度高於主蒸汽壓力下的飽和溫度,當蒸汽通過時,不會因為凝結換熱產生的溼蒸汽進入汽輪機。所以我們期望衝轉前調速汽門的溫度越高越好。

關於暖閥,東芝公司有如下規定:①高壓調速汽門室外殼金屬溫度低於主蒸汽的飽和溫度時,就應該進行暖閥;②對暖閥蒸汽的要求是焓值大於2814kj/kg;③暖閥結束的條件是高壓調速汽門室外殼金屬溫度達到210℃或暖閥時間超過1小時。

我們可以看出,①與③是矛盾的。其理想的狀態是高壓調速汽門室外殼金屬溫度高於主蒸汽的飽和溫度後才能用調速汽門控制轉速。其它型別的機組也是如此要求。

從本汽機的實際情況看,高壓調速汽門室外殼金屬溫度在一小時內暖到210℃是非常困難的;暖閥操作時間不足時,為了盡早啟動,只能選擇暖閥時間超過1小時的條件結束暖閥,這時的外殼溫度能達到180℃左右。一般情況下,暖閥2小時,就可以達到210℃以上。

蒸汽的焓值大於2814kj/kg,在焓熵圖上對應的區間是壓力0.8 mpa以下,溫度190℃以上;在點火初期,主蒸汽不能達到此要求。能不能提前進行暖閥呢?

我認為是可行的。前提是,只要暖閥蒸汽不進入汽輪機或進入汽輪機後不會造成缸溫下降即可(此時暖缸也在進行)。在確認高壓調速汽門嚴密或暖閥蒸汽漏入汽缸後的焓值接近當時的暖缸工況要求就是可行的。

提前暖閥,可以使溫度上公升均勻,閥體溫度高;還可以避免等待暖閥結束而延誤啟動。

8、旁路的使用

我廠的旁路系統設計、安裝合理,正確使用,不會出現撞管現象。

高旁減溫水,冷態啟動,一般情況下不必投入;低旁減溫水和**減溫水調整門,在低旁減壓閥開啟後,可以全開或將其調節定值設得很低,防止減溫水調整門失靈和頻繁動作對系統的衝擊。

為了避免高排溫度過高,高中壓汽缸的流量分配在並網前保持3:1。中壓缸的進汽量與主汽壓力成正比,與再熱汽壓力成反比。

由於中壓缸的進汽量受主汽壓力和再熱器壓力的控制,在衝轉和並網初期,應注意旁路調整的平穩,防止中調門開度變化較大,造成中壓缸溫度變化率過大;同時注意高旁後的壓力與機組工況匹配,保證高排逆止門適時開啟,避免高排溫度過高。

高旁減溫水壓力低禁止投入高旁的保護定值為8mpa,應適當降低或增加投切開關。

9、汽機衝轉

衝轉中的摩擦檢查是早期發現問題的重要一環,傾聽聲音很重要;發現異常,立即回到盤車狀態。

最好掌握機組在不同轉速下的正常振動水平,以便及時發現異常振動。經驗告訴我們,把發電機第一臨界轉速(800r/min左右)的振動作為控制值,是很好的參考。最近一次啟動的振動值如下表

振動超限後,停機回到盤車狀態是唯一正確的做法,禁止降速減振。

發電機最末端的勵磁機的軸承振動,有時會隨執行工況發生區域性變化,屬於機組的特性,可看作是正常的。

衝轉後,特別是在高轉速區域,發電機的密封油流量增加較多,應注意監視和控制。

在衝轉和暖機的各個階段,一定要控制引數的穩定;只有各部溫公升率基本不變且tsi各引數正常後,才能提公升轉速。

調整鍋爐燃燒,盡量保證汽機的進汽量和進汽溫度不同時增加;在汽機金屬溫度上公升較大的階段,保持進汽量和進汽溫度的穩定;以免汽機的熱應力過大。

東芝給出的啟動曲線中,對中速暖機的要求有附加條件,即暖機後,中壓排汽室溫度上半內表面溫度達到85℃或達到80℃已持續1小時。此條件只要正常暖缸或暖機,是很容易滿足的。

當汽機轉速公升高到2500r/min以上時,中壓主汽門全開,此時,中壓主汽門的節流作用失去,中壓缸的進汽量增加很多,要重點監視中壓缸溫度的上公升。

高低壓加熱器最好隨機啟動,這對減少汽機上下缸溫差和鍋爐引數的調整都有好處。

10、汽機達到額定轉速後操作

汽機達到額定轉速後,中壓缸進汽量的增加使得中壓缸溫度增加很快,此時應控制再熱汽溫的上公升速度,從而保證中壓缸的溫公升率合格。定速暖機的結束時間,應以中壓缸的溫度變化率為依據。

機組並網前,倒換油幫浦時,應確認潤滑油壓和安全油壓已公升高―――主油幫浦工作正常後,再停止潤滑油幫浦和密封油備用幫浦,防止機組跳閘或斷油。

衝油閉鎖試驗應當在定速暖機結束後進行,避免發生汽機跳閘後泊桑效應造成動靜摩擦的可能。

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