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汽輪機運行啟動與停運講解

發布時間:2019-03-21 10:53            

①啟動:汽輪機從靜止狀態到工作狀態的過程。啟動前的準備→沖轉→升速→并網→帶負荷

②停機:汽輪機從工作狀態到靜止(或帶盤車)狀態。減負荷→解列→轉子惰走?→投盤車

③啟動是加熱過程,而停機則是降溫過程。對汽輪機而言,一次起停(負荷變化)經歷一次應力交變,造成低周疲勞損傷,最后導致裂紋。

汽輪機的啟動

一、啟動方式的分類

1.?按新汽參數分:額定參數啟動、滑參數啟動

1)?滑參數啟動的優點:

①相對于額定參數啟動,滑參數啟動的進汽參數低、流量大,對汽輪機加熱均勻,減小熱應力、脹差;

②進汽參數低,可減少啟動汽水損失,縮短啟動時間,提高啟動經濟性;

③流量大,防止末級超溫。

2)滑參數啟動分兩種:

①壓力法啟動

沖轉前主汽門前蒸汽有一定壓力和溫度,升速過程逐漸開大調門,利用調門控制轉速,直到額定轉速調門全開

②真空法啟動

鍋爐點火前,從鍋爐到調節級前所有閥門打開,投入抽氣設備使爐,機都處于真空狀態,升速帶負荷全部由鍋爐控制。

2.?按沖轉方式分:高壓缸啟動、中壓缸啟動、高中壓缸聯合啟動

1)中壓缸啟動

①啟動時蒸汽不經過高壓缸,直接從中壓缸進汽沖轉。為維持高壓缸溫度水平,可采用通風閥或倒暖的方式。當轉速升到一定轉速或并網帶一定負荷(如?5%?負荷)后再切換到高壓缸進汽。安全性較高,但啟動時間延長。

②進汽時經過熱器、再熱器兩次加熱,縮短了加熱到預定參數的時間,汽缸加熱均勻,采用中壓缸進汽方法,同樣沖轉功率下焓降小、流量大;

③高壓轉子同時被加熱。

2)高中壓缸聯合啟動

①帶旁路;

②冷態或熱態;

③啟動時,高中壓缸同時進汽沖動轉子,對合缸機組有好處,減少熱應力,縮短啟動時間。

3.?按啟動前汽輪機金屬溫度分:

冷態啟動(150~180

停機時間大于?72?小時?(汽缸金屬溫度約低于該測點滿負荷溫度的?40%)

溫態啟動(180~350

停機?10~56?小時(汽缸金屬溫度約在該測點滿負荷溫度的?40%~80%)

熱態啟動(> 350

停機小于?10?小時(汽缸金屬溫度約高于該測點滿負荷溫度的?80%)

極熱態啟動:停機小于?1?小時

4.?按照汽輪機轉子溫度是否在低溫脆性轉變溫度以上劃分:

低溫脆性轉變溫度(FATT):轉子材料在該溫度以下體現出冷脆性,容易產生裂紋。

5.?按控制進汽的閥門分:

1)?調節汽門啟動

電動主閘門和自動主汽門全開,進入汽輪機的蒸汽由調節汽門控制。

2)?自動主汽門和電動主閘門(或旁路門)啟動

調節汽門全開,進入汽輪機的蒸汽由自動主汽門和電動主閘門(或旁路門)控制。

二、冷態啟動?

1.?冷態滑參數啟動的主要步驟

①啟動前的準備工作

②抽真空

③暖管

④沖轉、升速和定速暖機

⑤并列接待初始負荷

⑥加負荷至額定值

2.?沖轉前操作程序

配汽包爐的機組:

油循環~發電機水冷系統投用~啟動盤車~軸冷系統投用及循環水母管沖壓~低壓清洗及凝結水循環~除氧器加熱~鍋爐上水~凝汽器抽真空~軸封送汽~鍋爐點火后汽機進汽管暖管。

配直流爐的機組:

油循環~發電機水冷系統投用~啟動盤車~軸冷系統投用及循環水母管沖壓~低壓清洗及凝結水循環~高壓清洗、給水循環一除氧器加熱~凝汽器抽真空~鍋爐點火后汽機進汽管暖管~軸封送汽。

軸冷系統投用及循環水母管沖壓有時放在最前面進行。

由于每臺機組的型式不同,所以冷態沖轉前的操作內容會有區別,而且操作順序也會有些不同,但大部分操作內容和程序都是相同的。

1)啟動前的準備工作

疏水門全開,油泵試轉供油正常,盤車馬達試運轉正常。

油泵、給水泵、凝結水泵聯動試驗。

真空系統、循環水系統檢查。

重要表計正常:轉速、晃動、汽缸金屬溫度、水位計等。

除氧器水位?2/3,凝結器水位?3/4,油箱油位?2/3。

油循環:

①目的:檢查油系統完好程度,進一步凈化油系統,提高透平油油質,調節油溫,維持冷油器出口,軸承入口?35-45℃(油溫過高,粘度低,油膜薄,?軸承易干磨,油易老化,?油溫過低,粘度大,油膜厚,穩定性差,油膜振蕩引發振動增大)?。

②主要操作:投啟動油泵,開冷油器油側進、出口門,水側進口門開、出口門關注意油箱油位變化。

2)?啟動盤車

汽輪機啟動前必須先投盤車,原因:

①啟動盤車后可先對機組進行檢查;

②汽機沖轉前會有部分蒸汽進入機內,若轉子靜置,會產生熱彎曲。

3)低壓清洗和凝結水循環

凝結水以及除氧器系統的沖洗——低壓清洗

給水系統的沖洗——高壓清洗

低壓清洗和凝結水循環的目的:清洗凝汽器、軸封加熱器、低壓加熱器、除氧器及其管系,并使系統內水質達到要求。

檢查設備系統工作情況是否正常,并建立凝結水系統循環,以便啟動給水循環。

4)?除氧器加熱

汽包爐進水前及直流爐點火前應對除氧器的水進行加熱,將其加熱到微正壓下的飽和溫度,進行熱力除氧(除氣),以保證鍋爐點火時爐內給水水質合格,防止鍋爐腐蝕。

注意事項:

①除氧器加熱的條件:凝結水系統清洗結束;除氧器系統已按加熱前要求檢查過,閥門位置已按規定設置完畢;除氧器汽壓聯鎖及高水位、低水位保護已校驗正常,已處在準備充水加熱的狀態;除氧器水位已由凝結水補水泵加至規定值;除氧器備用汽源正常,備用汽管道已經充分暖管。?

②除氧器進汽前需啟動除氧循環泵,并確保除氧循環泵運轉正常。?

③除氧器進汽加熱時,應維持正常水位。

④給水箱出水含氧量應合格。?

5)?高壓清洗和大循環

機組啟動時,高壓清洗指高壓給水管道沖洗和鍋爐冷態水沖洗;大循環即指鍋爐點火前給水的正常循環。對汽包爐來說沒有大循環,只有向鍋爐上水。?

配直流爐機組的高壓清洗和大循環配直流爐的機組,鍋爐的進水、低溫沖洗都用給水泵進行。

6)?抽真空,投入軸封系統

目的:創造暖管、沖轉條件

操作順序:投循環水→投凝結水→投盤車→投抽氣器→投汽封? (防止軸承油中帶水)

軸封供汽過熱度大于?14?度。供汽壓力用啟動曲線推薦值。

在除氧器加熱凝結水后進行,因為這時已可能會有熱水進入凝汽器,待到鍋爐點火汽機進汽管暖管時,更會有大量的蒸汽進入凝汽器。如果凝汽器內沒有建立一定的真空,汽水進入凝汽器,會使凝汽器內形成正壓,損壞排汽缸安全門等設備。

凝汽設備建立真空更是汽輪機沖轉必不可少的條件!

注意事項:

①必須在盤車狀態下,才能投入軸封供汽。

②軸封送汽時間盡可能短

③將真空維持到沖轉要求的數值。

特別注意:?

①冷態啟動,應該先投入抽氣設備和軸封加熱器,后投入軸封供汽。

②熱態啟動,應該先投入軸封供汽,后投入抽氣設備和軸封加熱器。

7)暖管

①暖管內容:主、再熱蒸汽管道,輔助用汽管道。

②暖管溫升速度:不大于?3~5℃/min。

③暖管時間:10-15min。

④暖管目的:防止蒸汽帶水進入汽輪機;減小管道熱應力。?

注意事項:

①疏水及時排放。

②暖管前,投循環水(因暖管疏水排至凝汽器),投凝結水系統,投抽氣器。

③暖管及旁路投運后,控制排汽室溫度在?80℃以內。

旁路系統投入使用后,排汽室溫度會逐漸升高,此時要控制低壓旁路排入凝汽器蒸汽的溫度,并控制排汽室溫度,以免對低壓缸膨脹差造成過大影響。

打開疏水門,保證疏水及時排出同時使管內蒸汽流動,才能順利預熱管道,并使蒸汽本身的溫度逐漸提高至能滿足沖轉的要求。

3.?沖轉參數選擇

傳熱方式:?凝結放熱—對流放熱—導熱

啟動參數的選擇,主要是考慮金屬部件的熱應力,而熱應力的大小主要是取決于蒸汽與金屬部件之間的溫差和放熱系數。

壓力過低,加熱效果差,暖機時間長;過高,熱沖擊大,且流量過小,暖機時間延長,開機時間延長。

高壓過熱蒸汽????低壓微過熱蒸汽????濕蒸汽

低壓過熱蒸汽的放熱系數較?。é?=58.15~174.45 W/(m2·?K)),相當于額定參數時

的?1/10。

進汽溫度要求蒸汽至少有?50℃的過熱度。

適宜的啟動蒸汽溫度對汽輪機的啟動具有決定的意義。

再熱蒸汽往往難于同時達到要求過熱度要求。常延遲沖轉時間,從而延長了整個機組的啟動時間。

為了減小這種矛盾,常采用盡量開足再熱蒸汽管疏水閥門以增加疏水量的辦法。有汽機旁路的機組,還采用在暖管時有意關小汽機低壓旁路閥,從而提高再熱蒸汽壓力以增加疏水量,達到提高中壓主汽門前再熱汽升溫速度,趕上主蒸汽升溫速度的目的。

為什么凝汽式汽輪機啟動時要建立必要的真空?

①可使汽缸內氣體密度減小,轉子轉動時與氣體摩擦鼓風損失也減??;

②汽缸內保持一定的真空,可增大進汽做功的能力,減少汽耗量,并使低壓缸排汽溫度降低。

若啟動時真空太低,沖轉時可能使凝汽器內產生正壓,引起大氣安全門動作或排汽室溫度過高,使凝汽器銅管急劇膨脹,造成脹口松弛,導致凝汽器漏水。

真空也不需要太高,過高,抽真空時間延長,流量過小,暖機時間延長,開機時間延長。

真空?450-500mmHg。

主汽為低壓微過熱蒸汽,溫度高于金屬溫度?50-100?度(不應大于?426?度),過熱度不低于50?度。

兩側主汽溫度差小于?17?度;

上下缸溫差不大于?50℃

高、中壓缸合缸,主、再熱蒸汽溫度差一般為?28?度,短時可允許在?42?度,不得大于?80度。

潤滑油壓及軸承油流正常,油溫?35-45?度。

晃動變化:??不大于原始的±0.02mm。?

4.?汽輪機冷態啟動步驟

1)?沖轉和摩擦檢查

①對?300MW?機組冷態啟動時,用主汽門沖轉暖機,以?100~150r/min?的升速率將轉速升至600r/min,盤車裝置自動退出

②600r/min?摩擦檢查。切斷進汽?5min?內快速完成檢查,確認無金屬聲后,迅速沖轉至?600?轉/分,升速率?100~150r/min。

2)升速到中速暖機

1500 rpm(隨機組不同有變化),暖機。

中速暖機轉速確定的原則

①避開臨界轉速?(以實測的為準)

②避開低壓缸長葉片共振頻率

部分機組選用?1500r /min?作為中速暖機轉速,上汽廠引進型?300MW?機組,中速暖機轉速選用?2000~2080r/min?原因是考慮避開低壓缸長葉片共振頻率。

過臨界時注意的問題:迅速通過,嚴格監視振動

機組過臨界轉速時的升速率大多為?300r/min

暖機時間需?60~90 min,引進型?300MW?機組中速暖機時間長達?180min

中速暖機階段是否結束,要看高中壓缸的溫度水平。?

3)升至全速

中速暖機結束,升速到?3000 rpm,向電氣發出信號。

機組達到升速條件后,即可進行升速操作。機組在?3000r/min?時,一般不安排暖機時間,只安排進行少量的操作,并進行全面檢查。操作和全面檢查結束并確認沒有問題后,將機組并入電網。?

沖轉過程基本要求

升速率小于?100-150r/min;汽缸金屬溫升率小于?2-2.5?度/min

快速平穩過臨界轉速,嚴格監視振動

防止振動超過規定值,軸承振動小于?0.03mm,監視好機組膨脹及脹差情況。

軸溫和軸承瓦溫、回油溫度加強監視汽輪機的熱應力監視,可控制汽輪機啟動的速度變化率,同時整個啟動過程中控制負荷的變化率。?

4)?機組帶負荷暖機和并網后的操作

300MW?機組并網后低負荷暖機到帶滿負荷,共分?15,30,60,120MW?四個階段。

初始負荷?3-5%,上汽要求?l min?內使機組帶上?15MW?負荷,防止逆功率保護動作。

初始負荷暖機時間:30min。在此期間鍋爐應盡量保持汽壓、汽溫穩定。否則主汽溫度每升高1.7?度,增加暖機時間?1?分鐘。

凝結水回收,凝結水放水門關,至除氧器門開。

注意檢查汽缸上下溫差、轉子振動、缸脹、脹差、軸向位移、軸承油壓油溫是否正常。?

5)?超速試驗和?FATT

負荷加至?30MW,暖機?4?小時后超速試驗;

30CrMoV?的?FATT?約為?100℃,運行一段時間后時間,FATT?變高。

6)?重新并網帶負荷,直至額定負荷

升負荷中注意事項:

①?15%負荷,停排汽缸噴水減溫;

②負荷?60-80%,投高加或隨機組啟動投高加;

③升負荷速率,主、再熱汽溫升率不得大于規定值(參考規程或啟動曲線)。?

汽輪機啟動、停運過程中的參數控制原則

蒸汽溫升率→蒸汽金屬間溫差→金屬溫升率→金屬溫差→熱應力、熱膨脹、熱變形

蒸汽溫升率:主蒸汽?1-1.5/min,再熱蒸汽?2-2.5/min

金屬溫升率:不大于?1.5/min

三、熱態啟動

冷熱態的分界溫度為?150℃,汽缸達此溫度時,高中壓轉子的中心孔溫度已通過材料脆性轉變溫度,各部分金屬溫度及膨脹已達到或超過空負荷全速時的水平。

原則上在此溫度啟動,沖轉后可不必暖機,只要檢查工作和操作能跟上,就可直接升到?3000 r/min?。但不同機組啟動性能差別,其冷熱態分界溫度的規定各制造廠不盡相同。

經驗說明:對于某些國產機組?高中壓內缸內下壁溫度即使達?200℃,都不能不經暖機直接升到3000 r/min?。更多機組經驗表明:冷態啟動高中壓內缸內下壁溫度大于等于?250?是升到全速的條件。

因此機組熱態啟動界限較高,有些機組以缸溫?400?℃為準。?

脆性轉變溫度?FATT:在不同溫度下,對金屬材料進行沖擊試驗,脆性斷口占試驗斷口?50%的溫度。

材料工作在?FATT?溫度以下,沖擊韌性顯著下降,容易發生脆性破壞。

?CrMoV?合金鋼的?FATT?為?80~130?℃

1.?熱態啟動注意問題

1)控制啟動前汽缸上下溫差不超出允許范圍:防止間隙變化,造成動靜摩擦。

2)熱態啟動時投用高溫軸封汽,軸封供汽溫度應和汽缸溫度相匹配,且必須充分暖管,以防止轉子軸封段受熱沖擊和高中壓負差脹的增大。

3)送軸封汽前先投盤車。

4)嚴格控制大軸彎曲值和盤車的使用。

熱態啟動要特別注意大軸彎曲(晃動度)不能越過規定值;

在盤車狀態仔細聽聲音,檢查軸封和機組內有沒有摩擦現象,若發現動靜摩擦不能啟動機組,動靜摩擦嚴重時,還應停止連續盤車改用手動盤車。

大軸晃度增大且有金屬摩擦聲時,采用手動盤車,目的:調直大軸。

5)?熱態啟動的沖轉參數

要求主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度要高于汽缸金屬溫度?50~100℃,且蒸汽過熱度不少于56℃。啟動時,必須選擇與高中壓缸金屬溫度相匹配的主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度。

如果沖轉參數比汽缸金屬溫度低,將在汽缸內表面和轉子外表面產生拉應力,過大?的拉應力容易引起裂紋。

調節級后的蒸汽溫度比主蒸汽溫要低?50~100℃,同樣,進入中壓缸的再熱蒸汽到達第一級出口時溫度也有所降低。

6)嚴格監測振動:特別是中速之下,振動超限立即打閘,并投入連續盤車

2.?熱態啟動操作注意問題

1)?熱態啟動時,應先送軸封汽然后再抽真空,因為熱態啟動凝汽器抽真空時,如果軸封尚未供汽,轉子軸封處會受到強烈的冷卻。高中壓汽缸軸封送汽溫度必須與金屬溫度匹配,熱態啟動時軸封是最易受到熱沖擊的部位。在向軸封送汽前,對系統要進行充分暖管。軸封送汽前先投盤車。(熱態啟動操作與冷態啟動操作的重要區別之一)

2)冷油器出口溫度不低于?38?度

3)熱態啟動真空應該高些

4)熱態啟動時,嚴格控制振動

5)?熱態啟動時脹差的控制熱態啟動更容易遇到升速時發生異常振動的情況。振幅超過允許值,應停機測量大軸彎曲,排除大軸彎曲的可能;當振動異常而未超標時,可暫停升速尋找原因,如無好轉,仍需停機處理。

啟動時根據制造廠提供的熱態啟動曲線和壽命損耗曲線,確定升速率、帶負荷速度、暖機時間?。啟動時監測熱應力,關鍵是不讓熱態的轉子和汽缸受到冷卻。

汽輪機的停運

一、?分類

①滑參數停機

②額定參數停機:多為事故停機,先打閘再切斷進汽,以空氣冷卻機,會造成危害。

停機過程是汽輪機冷卻過程,產生的是拉應力和負脹差,故更容易出現事故。

二、?停機步驟?

準備工作?→減負荷?→?打閘?→?發電機解列?→?轉子惰走?→?投盤車

1.減負荷

①開機?3℃/min,停機缸壁溫下降速率?1.5℃/min;

②蒸汽溫度低于金屬溫度20~35℃,開機時高于金屬溫度50~100℃;

③投入備用汽封汽源,防止高壓軸封出現局部負脹差。

2.打閘和拉閘

①打閘:卸油壓,汽門不動作

②拉閘:油動機動作,掛油壓,汽門動作

3.發電機解列

注意確認自動主汽門無卡澀。

4.轉子惰走

①標準惰走時間:發電機解列后,從自動主汽門和調節汽門關閉時起,到轉子靜止的一段時間。

②標準惰走曲線:新機組投運一段時間后,正常后,可在停機時所測繪的?n-t?曲?線。

③記錄轉子惰走時間的意義:每次停機都要記錄轉子惰走時間,與標準惰走時間比對,可以反映出設備的缺陷。

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