核電站汽輪機(jī)啟動過程的功能優(yōu)化與探討

趙永春

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對于能源的需求量越來越大。而核電站能夠為人們的生產(chǎn)生活提供大量的電能，所以逐步取得了發(fā)展。但是，隨著核電站單機(jī)容量的增加，其能否保持高效的發(fā)電狀態(tài)，還要取決于管理人員對汽輪機(jī)的控制。而就實際情況而言，汽輪機(jī)在啟動的過程中常常會發(fā)生較大的熱力狀態(tài)變化，進(jìn)而對設(shè)備的穩(wěn)定運行產(chǎn)生一定的影響。因此，該文從設(shè)備的預(yù)熱控制角度，對核電站汽輪機(jī)啟動過程的功能優(yōu)化問題進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：核電站 汽輪機(jī) 啟動過程 功能優(yōu)化

中圖分類號：TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（a）-0181-01

汽輪機(jī)啟動的過程中，設(shè)備的各個部件始終會處于不穩(wěn)定的加熱狀態(tài)下，進(jìn)而對設(shè)備的壽命產(chǎn)生一定的影響。但是對核電站來說，汽輪機(jī)的穩(wěn)定運行是為企業(yè)提供經(jīng)濟(jì)和安全保障的重要條件。所以，對汽輪機(jī)的啟動過程進(jìn)行研究，從而尋找一定的方法進(jìn)行過程的優(yōu)化，是核電站行業(yè)關(guān)注的話題。因此，本文對核電站汽輪機(jī)啟動過程及存在的問題進(jìn)行了分析，從而對其過程的功能優(yōu)化問題進(jìn)行了探討，進(jìn)而為促進(jìn)核電站行業(yè)的發(fā)展提供參考建議。

1 核電站汽輪機(jī)的啟動過程及優(yōu)化問題概述

1.1 汽輪機(jī)的啟動過程

核電站汽輪機(jī)在啟動的過程中，會完成從盤車狀態(tài)到額定轉(zhuǎn)速狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。而其啟動的過程，主要是由相應(yīng)的程序來進(jìn)行控制的，并輔助以人為的判斷來完成。具體來說，汽輪機(jī)啟動的過程會經(jīng)歷三個過程。其中，在第一階段，汽輪機(jī)的高壓閥組會進(jìn)行預(yù)熱。而在這一個過程中，高壓閥組殼體溫度將高于220 ℃，高壓缸的進(jìn)氣短管溫度會達(dá)到60 ℃。在第二階段，沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速將達(dá)到1100 rpm，從而使設(shè)備溫度持續(xù)升高。而到了最后一個階段，沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速將達(dá)到3000 rpm，汽水分離再熱系統(tǒng)的閥門也會再度開啟，進(jìn)而使設(shè)備持續(xù)升溫。總之，汽輪機(jī)啟動的過程，完成了暖閥到暖機(jī)等各個設(shè)備的啟動。

1.2 汽輪機(jī)在啟動過程中的功能優(yōu)化問題

從汽輪機(jī)的啟動過程可以看出，在這一過程中，汽輪機(jī)會產(chǎn)生相應(yīng)的熱應(yīng)力，而汽輪機(jī)則會對自身的熱應(yīng)力進(jìn)行控制。但是，由于啟動的過程會使設(shè)備處于較大的溫度變化的狀態(tài)下，所以會使設(shè)備的部件遭受一定的熱沖擊，進(jìn)而導(dǎo)致部件壽命的縮短。所以，為了使設(shè)備的使用壽命有所保障，就應(yīng)該對設(shè)備啟動過程中的功能進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而更好的進(jìn)行設(shè)備溫度變化率的控制，從而使汽輪機(jī)的熱應(yīng)力始終處于最好的狀態(tài)下。而就目前來看，當(dāng)金屬溫度和設(shè)備產(chǎn)生的蒸汽溫度相一致時，金屬部件受到的熱沖擊最小[1]。所以，想要進(jìn)行汽輪機(jī)啟動過程的功能優(yōu)化，只能通過調(diào)整沖轉(zhuǎn)參數(shù)的初負(fù)荷值來進(jìn)行。另外，在設(shè)備從第二階段轉(zhuǎn)向第三階段的過程中，設(shè)備操作員需要對臨界條件進(jìn)行判斷。而在人員操作失誤的情況下，汽輪機(jī)提前啟動第三階段的程序，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備部件溫度在極短的時間內(nèi)升高，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)壽命的縮短。所以，進(jìn)行設(shè)備程序的改進(jìn)，避免人為失誤帶來的問題，也可以進(jìn)行汽輪機(jī)啟動過程的功能優(yōu)化。

2 汽輪機(jī)啟動過程的功能優(yōu)化措施的探討

2.1 調(diào)整設(shè)備參數(shù)

通過調(diào)整設(shè)備參數(shù)，可以很好的進(jìn)行設(shè)備預(yù)熱速率的控制，進(jìn)而優(yōu)化汽輪機(jī)啟動過程的功能。一方面，在第一階段，一旦汽輪機(jī)啟動了自動控制程序，即使預(yù)熱超出了原本的預(yù)熱速率設(shè)定值，操作人員也難以進(jìn)行設(shè)備的控制。而通過設(shè)置設(shè)備的缸溫參數(shù)上限值，可以使自動控制程序在設(shè)備溫度超過上限值時自動關(guān)閉，并實現(xiàn)操作人員的手動控制，進(jìn)而進(jìn)行設(shè)備預(yù)熱速率的控制。另一方面，在設(shè)備運行的第二階段，低汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速接近1100 rpm時，為了使設(shè)備得以充分預(yù)熱，操作人員可以在時間參數(shù)上進(jìn)行設(shè)置。比如當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到1100 rpm時，設(shè)備需要在該狀態(tài)下運行10 min，然后再進(jìn)入第三階段[2]。而這樣一來，就可以使設(shè)備部件溫度的預(yù)熱速率得到有效的控制，進(jìn)而減少熱應(yīng)力對設(shè)備部件的損傷。因此，通過調(diào)整設(shè)備參數(shù)，可以有效進(jìn)行汽輪機(jī)啟動過程的功能優(yōu)化。

2.2 改進(jìn)設(shè)備控制程序

為了避免人為失誤的產(chǎn)生，應(yīng)該對設(shè)備的控制程序進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)而進(jìn)行汽輪機(jī)啟動過程的功能優(yōu)化。一方面，在設(shè)備運行的第一階段，可以增加程序進(jìn)行設(shè)備預(yù)熱速率的控制[3]。具體來說，就是一旦設(shè)備的預(yù)熱速率超過原本的設(shè)定值，自動控制程序就能根據(jù)改進(jìn)的程序進(jìn)行預(yù)熱閥門的工作狀態(tài)的控制，進(jìn)而降低設(shè)備的預(yù)熱速率。另一方面，在設(shè)備運行的第二階段，可以在設(shè)備轉(zhuǎn)速到達(dá)1100 rpm之前，設(shè)定程序使設(shè)備提前進(jìn)入到預(yù)熱狀態(tài)，進(jìn)而避免人員直接使設(shè)備進(jìn)入到第三階段。具體來說，就是當(dāng)設(shè)備沖轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速達(dá)到1150 rpm時，自控程序就使汽輪機(jī)進(jìn)入到10 min的預(yù)熱狀態(tài)中，從而使設(shè)備得到充分的預(yù)熱，進(jìn)而保證汽輪機(jī)的穩(wěn)定運行。總之，通過改進(jìn)設(shè)備的控制程序，可以使汽輪機(jī)啟動過程的功能得到進(jìn)一步的優(yōu)化。

3 結(jié)論

在汽輪機(jī)啟動的過程中，加熱狀態(tài)的急速變化會縮短設(shè)備的壽命。所以，想要使核電站汽輪機(jī)能夠穩(wěn)定的運行，就要做好設(shè)備啟動過程的功能優(yōu)化。而從本文的研究來看，在汽輪機(jī)啟動的過程中，可以通過調(diào)整參數(shù)和改進(jìn)控制程序等方式進(jìn)行汽輪機(jī)的預(yù)熱速率的控制，進(jìn)而使汽輪機(jī)啟動過程的功能得以優(yōu)化，進(jìn)而保證汽輪機(jī)的穩(wěn)定運行。因此，該文對核電站汽輪機(jī)啟動過程的功能優(yōu)化問題進(jìn)行的探討，對于促進(jìn)核電站行業(yè)的發(fā)展有著一定的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 白小虎，王永濤，趙紅君.600 MW機(jī)組汽輪機(jī)自啟動系統(tǒng)的分析與探討[J].河南電力，2012，1（1）：57-60.

[2] 丁陽俊.汽輪機(jī)啟動過程優(yōu)化研究[D].浙江大學(xué)，2013.

[3] 張德坤，孫瑛璠.200MW汽輪機(jī)組啟動過程中的幾個問題[J].電站系統(tǒng)工程，2011，5（27）：68-69.