火電廠單元機(jī)組應(yīng)用研究

牛越飛 王國良 張?chǎng)? 張正宇 鮑徐達(dá)

【摘 要】隨著電力工業(yè)的發(fā)展，高參數(shù)、大容量的火力發(fā)電機(jī)組在電網(wǎng)中所占的比例越來越大。機(jī)組容量增大以后，對(duì)其可靠運(yùn)行則提出了更高的要求，于是乎就出現(xiàn)了單元機(jī)組。

【關(guān)鍵詞】單元機(jī)組；啟動(dòng)；停運(yùn)；滑參數(shù)

一、單元機(jī)組啟停的概念

單元機(jī)組在工作時(shí)，由一定的要求，一方面要保障安全，另一方面要考慮到經(jīng)濟(jì)效益。正因?yàn)槿绱耍瑔?dòng)或者是停運(yùn)的時(shí)候，第一位的一定是要確保安全。其次，應(yīng)該提高運(yùn)行的效率，以期達(dá)到最優(yōu)的啟動(dòng)與最優(yōu)的停機(jī)。

從鍋爐投料，油槍噴火開始，各項(xiàng)參數(shù)會(huì)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生巨大的波動(dòng)，產(chǎn)生的蒸汽對(duì)管道進(jìn)行熱量傳導(dǎo)，讓其繼續(xù)上升，便可以到汽輪機(jī)內(nèi)部進(jìn)行各種形式的熱量傳遞與轉(zhuǎn)化。在此過程中，轉(zhuǎn)子開始靜止，后來隨著蒸汽的推動(dòng)，速度有所提高，到達(dá)額定值，并帶著發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，這一過程就叫做機(jī)組的啟動(dòng)。而停機(jī)（或停運(yùn)）則是一個(gè)順序相反的過程，汽輪機(jī)由正常運(yùn)轉(zhuǎn)開始，到機(jī)組停止工作，這要通過下降蒸汽溫度、減小汽壓、解列等操作來實(shí)現(xiàn)。

火力發(fā)電廠的各個(gè)單元在開機(jī)的時(shí)候，溫壓都不一樣，也就帶來了不一樣的膨脹值，這也就產(chǎn)生了熱應(yīng)力甚至是熱變形，損耗機(jī)組中各設(shè)備的壽命而且膨脹也會(huì)使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生移動(dòng)，導(dǎo)致軸向位移。所以，在啟停的時(shí)候，應(yīng)該盡量避免熱膨脹，降低熱應(yīng)力，削弱熱變形，使軸向位移維持在良好的范圍內(nèi)，這就需要采取合理的措施來調(diào)整啟動(dòng)或者停機(jī)。

二、單元機(jī)組和母管制機(jī)組的區(qū)別

在火力發(fā)電廠里，熱力系統(tǒng)可以分為兩種，一個(gè)是母管制，另一種就是單元制，典型的兩種系統(tǒng)如下圖所示。

母管制系統(tǒng) 單元制系統(tǒng)

母管制機(jī)組。由名字就可以看出，這是系統(tǒng)有一個(gè)共用的，通過蒸汽的管道，這就叫作母管。母管聯(lián)通著每個(gè)鍋爐的蒸汽出口，新蒸汽由鍋爐生產(chǎn)出來，被輸送到母管，隨后送入各個(gè)分支管道，再進(jìn)入各個(gè)汽輪機(jī)系統(tǒng)內(nèi)。這種系統(tǒng)中，汽輪機(jī)和鍋爐都是相互聯(lián)通的，并不是一一配對(duì)的。在母管制系統(tǒng)內(nèi)，幾個(gè)鍋爐共同為一臺(tái)汽機(jī)送汽，這樣的話用汽量的改變會(huì)分?jǐn)偟矫颗_(tái)鍋爐上。

單元機(jī)組中，不再是幾臺(tái)鍋爐為一臺(tái)汽輪機(jī)服務(wù)，而是一一配對(duì)，一臺(tái)鍋爐只負(fù)責(zé)一臺(tái)汽機(jī)的蒸汽供應(yīng)。而汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)完成電力輸送，所以就產(chǎn)生了爐—機(jī)—電相配合的許多單獨(dú)的單元，這就叫做單元系統(tǒng)。

單元機(jī)組若鍋爐不能正常工作，那么該單元中的汽輪機(jī)也會(huì)跳，這就帶來很大的不方便。而母管機(jī)組中的鍋爐亦或是汽輪機(jī)不能正常運(yùn)行時(shí)，其他的設(shè)備還可以繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，不會(huì)耽誤生產(chǎn)。在設(shè)置方面，它更加的特別的簡(jiǎn)潔，方便安裝。而母管制則有一個(gè)母管，布置時(shí)會(huì)考慮更多的因素，維修的時(shí)候也任務(wù)量巨大

三、單元機(jī)組的啟動(dòng)方式

（一）按沖轉(zhuǎn)進(jìn)汽的方式分類

對(duì)于中間再熱式汽輪機(jī)，按沖動(dòng)轉(zhuǎn)子時(shí)的進(jìn)汽方式分為高中壓缸啟動(dòng)和中壓缸啟動(dòng)兩種。

（二）按控制進(jìn)汽量的閥門分類

在開始沖轉(zhuǎn)的時(shí)候，可以選擇以下幾種方法來合理地調(diào)節(jié)新蒸汽的流量。其一是使用調(diào)節(jié)閥，其二是使用自動(dòng)主汽閥控制，其三是采用電動(dòng)主閘閥調(diào)整，其四是使用自動(dòng)主汽閥或電動(dòng)主閘閥的旁路來實(shí)現(xiàn)。

（三）按啟動(dòng)前金屬溫度或停運(yùn)時(shí)間分類

可以分為四種啟動(dòng)方式。

（四）按蒸汽參數(shù)分類

如果將新產(chǎn)生的蒸汽的各項(xiàng)指標(biāo)作為劃分標(biāo)準(zhǔn)，那么可以分為額定和滑動(dòng)參數(shù)啟動(dòng)兩種。滑參數(shù)啟動(dòng)，最清潔也最平穩(wěn)。滑參數(shù)啟動(dòng)更加高效，而且十分安全。

四、單元機(jī)組的停運(yùn)

單元機(jī)組是與啟動(dòng)相反的過程，需要經(jīng)歷與啟動(dòng)過程相反的一系列動(dòng)作，停運(yùn)不是單獨(dú)的某個(gè)設(shè)備或是系統(tǒng)停止工作，而是整個(gè)機(jī)組，這其中包括鍋爐、汽輪機(jī)以及發(fā)電設(shè)備，需要將各個(gè)設(shè)備冷卻并且檢查各項(xiàng)數(shù)據(jù)是否在合理范圍，確保各項(xiàng)指標(biāo)正常，單元機(jī)組的停止運(yùn)行有很多情況，各個(gè)情況之間有聯(lián)系也有區(qū)別。

單元機(jī)組的停止運(yùn)行在一般情況的時(shí)候時(shí)，采用正常停運(yùn)，或者是當(dāng)調(diào)峰需要，一步步正常的按照計(jì)劃操作。而當(dāng)遇到非正常情況，比某個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障的時(shí)候，就不能采取正常的操作，此時(shí)需要迅速制止更大的危險(xiǎn)出現(xiàn)，所以裝置會(huì)自動(dòng)跳閘，或者是人為主動(dòng)的操作使其停止工作。

故障停運(yùn)根據(jù)情況緊急程度的不同，分為兩種情況，第一種是一般情況是的停運(yùn)，另一種是當(dāng)出現(xiàn)緊急情況的時(shí)候，以最快的速度停下機(jī)組。而正常情況也是一樣，根據(jù)不同的情況采取不同的措施，一種情況是停機(jī)以后進(jìn)行檢修，又或者是直接進(jìn)入備用狀態(tài)。停止運(yùn)行過程中蒸汽參數(shù)又會(huì)發(fā)生很大的波動(dòng)。所以可分為額定參數(shù)停運(yùn)和滑參數(shù)停運(yùn)兩種方式。方法的選定按照實(shí)際來說。正常停機(jī)如果是以檢修為目的，希望機(jī)組盡快冷卻下來，獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益，則可選用滑參數(shù)停機(jī)方式。

五、汽輪機(jī)滑參數(shù)停機(jī)

機(jī)組停運(yùn)過程當(dāng)中存在著很大的不安全因素，因?yàn)椴煌课坏臏囟茸兓值牟痪鶆颍暂S位移、熱膨脹、熱變形、熱應(yīng)力會(huì)有許多不確定因素產(chǎn)生。所以應(yīng)該根據(jù)停機(jī)的工況確定不同的方式來停機(jī)，這里重點(diǎn)介紹滑參數(shù)停機(jī)。

滑參數(shù)停機(jī)，在汽輪機(jī)近汽機(jī)構(gòu)上調(diào)節(jié)速度的閥門全部開啟或者一部分打開的時(shí)候，通過鍋爐部分蒸汽參數(shù)的改變來減少汽機(jī)所帶的負(fù)荷，冷卻機(jī)組。同時(shí)這一種方式可以使各設(shè)備更加勻稱冷卻，還可以具備速度極快的優(yōu)點(diǎn)。

鍋爐出口過熱參數(shù)的降低速率與汽機(jī)設(shè)備的冷卻條件息息相關(guān)。在滑停的過程當(dāng)中，調(diào)節(jié)閥門的狀態(tài)全開，汽缸蒸汽流通室內(nèi)蒸汽流量較大，但其參數(shù)較低，各個(gè)部位得以勻稱冷卻，并且持續(xù)的降低，可以保持在合理數(shù)值范圍內(nèi)。還有利于汽包、汽缸的均勻冷卻，上下壁溫差小；停機(jī)后，可使汽輪機(jī)缸溫降低到較低水平，是縮短汽輪機(jī)檢修工期，提高機(jī)組等效可用系數(shù)的重要手段。

六、小結(jié)

本文而后汽輪機(jī)組的開機(jī)與滑停做了簡(jiǎn)單介紹。對(duì)單元機(jī)組做了介紹并且說明了各種啟動(dòng)方式，闡述了滑參數(shù)啟停的過程與特點(diǎn)。

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