關(guān)于縮短600 MW超臨界汽輪機(jī)中速暖機(jī)時(shí)長(zhǎng)的探究

摘要：結(jié)合某電廠#2機(jī)組啟動(dòng)時(shí)1 500 r/min中速暖機(jī)的實(shí)際情況，根據(jù)影響暖機(jī)的相關(guān)因素，分析歷次機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程暖機(jī)時(shí)間差別的具體原因;針對(duì)具體的影響因素，提出了縮短中速暖機(jī)時(shí)長(zhǎng)的控制措施，為解決同類(lèi)型機(jī)組面臨的同類(lèi)問(wèn)題提供了參考。

關(guān)鍵詞：600 MW汽輪機(jī);中速暖機(jī);縮短;時(shí)長(zhǎng)

0? ? 引言

電力市場(chǎng)進(jìn)入現(xiàn)貨與調(diào)頻交易時(shí)代，機(jī)組啟停次數(shù)變多，對(duì)機(jī)組啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)也提出了更高的要求。汽輪機(jī)啟動(dòng)的過(guò)程實(shí)質(zhì)是蒸汽對(duì)汽缸金屬進(jìn)行加熱的過(guò)程，600 MW機(jī)組汽機(jī)啟動(dòng)共包括汽缸預(yù)暖、閥殼預(yù)暖、沖轉(zhuǎn)至1 500 r/min、1 500 r/min中速暖機(jī)，沖轉(zhuǎn)至3 000 r/min、帶負(fù)荷等過(guò)程，其中1 500 r/min中速暖機(jī)是占用啟動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的一項(xiàng)操作，因此盡量縮短中速暖機(jī)時(shí)間就成為減少啟機(jī)時(shí)長(zhǎng)的重要一環(huán)。

1? ? 暖機(jī)過(guò)程數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

某電廠運(yùn)行規(guī)程中有如下硬性規(guī)定：1 500 r/min中速暖機(jī)時(shí)間不得少于4 h，高、中壓缸內(nèi)壁溫必須同時(shí)達(dá)到320 ℃。因此，控制高中壓缸壁溫溫升率，使得高、中壓缸內(nèi)壁溫同步在4 h左右達(dá)到320 ℃，同時(shí)汽缸脹差不能過(guò)高，就是縮短中速暖機(jī)時(shí)間的操作方向。下面以該電廠#2機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)的1 500 r/min中速暖機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“暖機(jī)”）過(guò)程為研究對(duì)象，對(duì)如何縮短中速暖機(jī)時(shí)間進(jìn)行探究。

2018年以來(lái)，#2機(jī)組共經(jīng)歷6次冷態(tài)啟動(dòng)（表1），其中以2019年9月6日的中速暖機(jī)過(guò)程最接近中速暖機(jī)的理想時(shí)長(zhǎng)。此次啟機(jī)暖機(jī)從05：26至09：26，高、中壓缸內(nèi)壁溫同步達(dá)到320 ℃，過(guò)程持續(xù)4 h，從時(shí)間和同步性來(lái)說(shuō)，可以說(shuō)是一次完美的暖機(jī)。暖機(jī)過(guò)程具體的機(jī)組參數(shù)如下：主汽溫482 ℃，再熱汽溫490 ℃，真空-88.8 kPa，高調(diào)閥開(kāi)度6.5%，中聯(lián)閥開(kāi)度18%，高中壓脹差7.9 mm，低壓脹差5.5 mm，熱膨脹左6.9 mm，熱膨脹右6.8 mm，除氧器放水至凝汽器調(diào)閥開(kāi)度32%。

2? ? 影響暖機(jī)時(shí)長(zhǎng)的要素

2.1? ? 主再熱汽溫

主再熱汽溫是影響暖機(jī)效果的一大要素。在原始缸溫、真空等各項(xiàng)影響暖機(jī)的條件相同的情況下，主再熱汽溫越高，暖機(jī)時(shí)間越短。但從沖轉(zhuǎn)到定速這一階段，蒸汽流量小，蒸汽主要在調(diào)節(jié)級(jí)內(nèi)做功，轉(zhuǎn)子膨脹快，汽機(jī)脹差基本持續(xù)上升，所以如果沖轉(zhuǎn)時(shí)主再熱汽溫太高，容易導(dǎo)致脹差偏大。2018-10-07和2019-09-06兩次啟機(jī)沖轉(zhuǎn)及暖機(jī)過(guò)程主再熱汽溫均達(dá)480 ℃以上，高中壓脹差偏大（8.5 mm和7.9 mm），就能印證這一點(diǎn)。所以為兼顧暖機(jī)時(shí)長(zhǎng)和脹差，需將沖轉(zhuǎn)時(shí)主汽溫控制低一些，暖機(jī)時(shí)再適當(dāng)提高主汽溫。

2.2? ? 凝汽器真空

凝汽器真空是影響暖機(jī)效果的另一大要素。真空會(huì)影響蒸汽的流通速度，進(jìn)而影響蒸汽在汽缸中滯留的時(shí)間。1 500 r/min定速后，主再熱蒸汽溫度和流量的變化對(duì)缸溫和脹差的影響會(huì)顯現(xiàn)，對(duì)真空進(jìn)行調(diào)節(jié)，可一定程度調(diào)節(jié)暖機(jī)效果。控制較低的凝汽器真空，如2018-10-07的-91.5 kPa，確實(shí)對(duì)壓縮暖機(jī)時(shí)間和提升暖機(jī)效果有較為明顯的作用。

2.3? ? 高壓調(diào)節(jié)閥和高壓旁路閥開(kāi)度

#2機(jī)組旁路采用高壓和低壓兩級(jí)串聯(lián)的旁路系統(tǒng)，調(diào)節(jié)高旁是控制高、中壓缸壁溫溫升率幅度的一個(gè)重要手段，特別是保持高壓旁路調(diào)節(jié)閥足夠大的開(kāi)度，可以保證中壓缸充足的進(jìn)汽量。而要控制高、中壓缸壁溫同步達(dá)到320 ℃，最主要還是通過(guò)調(diào)節(jié)高壓調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，改變高、中壓缸進(jìn)汽量的配比，從而產(chǎn)生高、中壓缸不同的壁溫溫升率。

3? ? 縮短暖機(jī)時(shí)長(zhǎng)的方法

根據(jù)上述要素分析，為縮短暖機(jī)時(shí)長(zhǎng)，采取以下方法：

（1）在沖轉(zhuǎn)階段將主再熱汽溫控制得低一些（450 ℃左右），定速1 500 r/min后再將主再熱汽溫逐步提高到大致480 ℃，以達(dá)到同時(shí)縮短暖機(jī)時(shí)間和降低脹差的目的。

（2）采用調(diào)節(jié)除氧器放水至凝汽器調(diào)閥（但除氧器底部放水電動(dòng)門(mén)不開(kāi)）至一定開(kāi)度的方法，通過(guò)抽除氧器內(nèi)水汽、氣體降低凝汽器真空。2019-09-06這次啟機(jī)應(yīng)用了該方法，具體是調(diào)節(jié)除氧器至凝汽器調(diào)閥開(kāi)度為32%，降低凝汽器真空至-88.8 kPa，比2018-10-07啟機(jī)的-91.5 kPa更低。利用此方法效果顯著。

（3）計(jì)算高、中壓缸壁溫溫升率，通過(guò)高旁、高調(diào)的開(kāi)度大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。具體方法如下：用320 ℃與暖機(jī)時(shí)當(dāng)前壁溫的差值，除以暖機(jī)期望的剩余時(shí)間，計(jì)算出該壁溫需要的溫升率。最直觀的觀測(cè)方法就是在CRT上調(diào)出高壓內(nèi)缸壁溫、中壓內(nèi)缸上壁溫、中壓內(nèi)缸下壁溫三條曲線，各自的壁溫溫升率一目了然。

2019-09-06暖機(jī)過(guò)程的高中壓缸內(nèi)壁溫升曲線如圖1所示。圖中，三條高壓內(nèi)缸、中壓內(nèi)缸上、中壓內(nèi)缸下壁溫曲線以各自斜率向著同一終點(diǎn)上升，末段曲線交織在一起，說(shuō)明最終同步得很好。

當(dāng)然，暖機(jī)過(guò)程中汽機(jī)工況會(huì)動(dòng)態(tài)變化，壁溫溫升率產(chǎn)生偏離，要及時(shí)跟進(jìn)調(diào)節(jié)，重新確定溫升率，最終達(dá)到期望的暖機(jī)目標(biāo)。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

該廠#2機(jī)組通過(guò)調(diào)節(jié)啟機(jī)各階段主蒸汽參數(shù)、抽除氧器內(nèi)水汽和氣體降低凝汽器真空、調(diào)節(jié)高旁和高調(diào)的開(kāi)度大小的方法，來(lái)縮短暖機(jī)時(shí)長(zhǎng)，取得了顯著的效果，使得暖機(jī)時(shí)長(zhǎng)接近完美。特別是抽除氧器內(nèi)水汽和氣體降低凝汽器真空的方法屬首創(chuàng)，這種方法解決了啟機(jī)階段高真空一旦建立后，缺乏降低凝汽器真空方法的難題，構(gòu)成了縮短暖機(jī)時(shí)長(zhǎng)的重要一環(huán)。

收稿日期：2020-08-10

作者簡(jiǎn)介：劉文星（1987—），男，江西上饒人，工程師，主要從事火電廠集控運(yùn)行工作。