二次再熱1 000 MW 燃煤機(jī)組（極）熱態(tài)啟動(dòng)過程切缸與并缸故障分析及處理

宋曉輝，李曉飛，藺奕存，譚詳帥，李昭，辛志波，李紅智

（1.西安熱工研究院有效公司，陜西 西安 710054；2.西安益通熱工技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710032）

二次再熱1 000 MW 燃煤機(jī)組因系統(tǒng)復(fù)雜、啟動(dòng)方式多樣，在（極）熱態(tài)啟動(dòng)過程中需要經(jīng)受高參數(shù)、小流量、三級(jí)旁路協(xié)調(diào)控制和主蒸汽溫度快速波動(dòng)等嚴(yán)苛的條件[1-5]。尤其當(dāng)機(jī)組經(jīng)歷甩50%負(fù)荷甚至甩100%負(fù)荷后，汽輪機(jī)、鍋爐各項(xiàng)參數(shù)劇烈波動(dòng)。在快速調(diào)整尚未穩(wěn)定之際，一旦要滿足快速并網(wǎng)要求，將對操作人員及設(shè)備提出很大考驗(yàn)[6-8]。（極）熱態(tài)啟動(dòng)過程的快慢直接關(guān)系到機(jī)組的壽命和電廠、電網(wǎng)的效益。啟動(dòng)過程操作量大、需要監(jiān)視的動(dòng)態(tài)參數(shù)多，排除人為因素的影響，（極）熱態(tài)啟動(dòng)過程不可避免地會(huì)發(fā)生排汽溫度的快速上升，進(jìn)而引發(fā)切缸、甚至跳機(jī)。機(jī)組并網(wǎng)后若重新并缸，鍋爐的燃料調(diào)整、旁路的控制及排汽溫度的限制等都成為制約因素[9-12]。

本文以上海汽輪機(jī)廠（上汽）1 000 MW 二次再熱機(jī)組4 次典型的（極）熱態(tài)啟動(dòng)過程為研究對象，探討了排汽溫度高引發(fā)切缸及再次并缸過程出現(xiàn)的故障，并提出了相應(yīng)的處理措施，為機(jī)組（極）熱態(tài)下安全、穩(wěn)定和快速的啟動(dòng)提供重要的參考。

1 系統(tǒng)介紹

1.1 汽輪機(jī)及旁路

汽輪機(jī)采用上汽制造的超超臨界百萬汽輪機(jī)組，型號(hào)為N1000-31/600/620/620。該機(jī)組為超超臨界、二次中間再熱、單軸、五缸、四排汽、雙背壓凝汽式汽輪機(jī)。回?zé)嵯到y(tǒng)是典型的“四高五低一除氧”10 級(jí)結(jié)構(gòu)，雙列高加布置，全周進(jìn)汽，采用超高壓、高壓、中壓3 缸聯(lián)合啟動(dòng)方式。

旁路系統(tǒng)配置了容量為40%鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（boiler maximum continuous rating，BMCR）的高壓旁路（高旁）和2×50%BMCR 中壓旁路（中旁）、低壓旁路（低旁）3 級(jí)串聯(lián)旁路。高旁調(diào)節(jié)閥（高旁閥）減溫水取自高壓給水泵出口母管，中旁調(diào)節(jié)閥（中旁閥）減溫水取自給水泵一級(jí)抽頭，低旁調(diào)節(jié)閥（低旁閥）噴水減溫水取自凝結(jié)水。其熱力系統(tǒng)流程如圖1 所示。

圖1 二次再熱1 000 MW 汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)流程Fig.1 Flow chart of the thermal system of the double-reheat 1 000 MW steam turbine

1.2 啟動(dòng)狀態(tài)劃分與啟動(dòng)參數(shù)

以超高壓缸內(nèi)缸第2 級(jí)后內(nèi)壁金屬溫度t的高低作為劃分機(jī)組熱狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)，具體劃分見表1。不同啟動(dòng)狀態(tài)下的沖轉(zhuǎn)參數(shù)見表2。

表1 啟動(dòng)狀態(tài)劃分Tab.1 Start-up state partition

表2 不同啟動(dòng)狀態(tài)下的沖轉(zhuǎn)參數(shù)Tab.2 Rushing parameters in different starting states

1.3 超高壓缸、高壓缸排汽溫度控制

汽輪機(jī)在（極）熱態(tài)啟動(dòng)階段，因?yàn)橹髡羝麉?shù)高，調(diào)節(jié)閥開度小，汽缸內(nèi)鼓風(fēng)摩擦易引起超高壓缸或高壓缸排汽溫度升高[13]，進(jìn)而導(dǎo)致超高壓缸切除或者高壓缸切除。

當(dāng)機(jī)組啟動(dòng)后超高壓缸排汽（超高排）溫度超過460 ℃時(shí)，首先減小中壓缸調(diào)節(jié)閥（中調(diào)閥）的開度，增大超高壓缸的進(jìn)汽量；如果超高排溫度進(jìn)一步上升至495 ℃時(shí)，則直接關(guān)閉超高壓缸主汽閥（超高主），切除超高壓缸；同時(shí)打開超高壓缸通風(fēng)閥，將超高壓缸抽真空，由高、中壓缸控制汽輪機(jī)的進(jìn)汽量。當(dāng)超高排溫度升至500 ℃時(shí)機(jī)組發(fā)出報(bào)警；當(dāng)超高排溫度繼續(xù)升高至530 ℃時(shí)，汽輪機(jī)跳閘。超高排溫度控制如圖2 所示。

圖2 超高排溫度控制Fig.2 Exhaust steam temperature control of ultra-high pressure cylinder

機(jī)組啟動(dòng)后當(dāng)高壓缸排汽（高排）溫度超過460 ℃時(shí)，首先減小中壓調(diào)節(jié)閥的開度，增大高壓缸的進(jìn)汽量；如果高排溫度進(jìn)一步上升至480 ℃，則優(yōu)先關(guān)閉超高壓主汽閥，切除超高壓缸；同時(shí)打開超高壓缸通風(fēng)閥，將其抽真空，此時(shí)中壓調(diào)節(jié)閥開度保持不變，只增加高壓調(diào)節(jié)閥（高調(diào)閥）的開度；如果高排溫度繼續(xù)上升至495 ℃時(shí)，則高壓缸進(jìn)汽主汽閥（高主閥）關(guān)閉，切除高壓缸；當(dāng)超高壓缸、高壓缸都切除后，高排溫度繼續(xù)升至500 ℃時(shí)機(jī)組發(fā)出報(bào)警，升高至530 ℃時(shí)，汽輪機(jī)跳閘。高排溫度控制如圖3 所示。

圖3 高排溫度控制Fig.3 Exhaust steam temperature control of high pressure cylinder

1.4 瞬時(shí)甩負(fù)荷邏輯

上汽-西門子數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（digital electrohydraulic control system，DEH）的甩負(fù)荷識(shí)別邏輯包括負(fù)荷瞬時(shí)中斷（KU）和長甩負(fù)荷（LAW）2 種情況[14-15]。KU 功能主要是通過對機(jī)組負(fù)荷的監(jiān)控，當(dāng)條件觸發(fā)時(shí)迅速做出判斷，通過快關(guān)調(diào)節(jié)閥，避免機(jī)組超速。KU 迅速恢復(fù)時(shí)，可立即恢復(fù)帶負(fù)荷運(yùn)行；如果2 s 內(nèi)條件不能恢復(fù)則觸發(fā)LAW，機(jī)組甩去負(fù)荷，切換至轉(zhuǎn)速回路控制。

當(dāng)以下任一條件滿足時(shí)，觸發(fā)瞬時(shí)甩負(fù)荷控制器（30LAW-KU）動(dòng)作。

條件1 實(shí)際負(fù)荷在一定的周期內(nèi)突降超過728 MW。

條件2 實(shí)際負(fù)荷低于104 MW，同時(shí)滿足：1）在負(fù)荷控制器模式下，變化速率之后的負(fù)荷設(shè)定值與實(shí)際負(fù)荷的差值大于104 MW；2）實(shí)際負(fù)荷高于-26 MW，判斷不存在逆功率現(xiàn)象；3）發(fā)電機(jī)處于并網(wǎng)狀態(tài)。

1.5 超高壓調(diào)節(jié)閥、高壓調(diào)節(jié)閥閥限指令邏輯

上汽-西門子DEH 對超高壓調(diào)節(jié)閥（超高調(diào)）及高壓調(diào)節(jié)閥的閥限指令速率設(shè)有39.59%/min（即Fastly 模式）和0.3%/min（即Normally 模式）2 種。若并缸順控第3 步連接至快速開啟模塊，閥限速率模塊切換至Fastly 模式，超高壓調(diào)節(jié)閥跟隨總流量指令迅速開啟；并缸順控第3 步連接Normally 模式，超高壓調(diào)節(jié)閥限將執(zhí)行0.3%/min 速率模塊，調(diào)節(jié)閥將隨著閥限釋放而緩慢開啟至總流量控制值。其閥限速率指令邏輯如圖4 所示。

圖4 閥限速率指令邏輯SAMA圖Fig.4 SAMA diagram of threshold speed command logic

2 （極）熱態(tài)啟動(dòng)故障案例

本文選取3 次甩100%負(fù)荷與1 次甩50%負(fù)荷后的極熱態(tài)啟動(dòng)過程為例，分別研究了極熱態(tài)啟動(dòng)階段切缸、2 次并缸失敗導(dǎo)致負(fù)荷瞬時(shí)中斷、并缸后切缸引發(fā)再熱蒸汽保護(hù)動(dòng)作及切缸后成功并缸的4 個(gè)典型工況。

2.1 工況1：甩50%負(fù)荷后極熱態(tài)啟動(dòng)切缸動(dòng)作

機(jī)組甩50%負(fù)荷（500 MW）后，滿足極熱態(tài)啟動(dòng)狀態(tài)，采用超高壓缸、高壓缸及中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)。啟動(dòng)參數(shù)：主蒸汽壓力12.99 MPa，溫度569.6 ℃；一次熱再蒸汽壓力2.686 MPa，溫度558.5 ℃；二次熱再蒸汽壓力0.629 MPa，溫度559.1 ℃；高旁閥開度78.4%，中旁閥開度99.4%，低旁閥開度99.8%；鍋爐燃料量53.9 t/h。

當(dāng)機(jī)組沖轉(zhuǎn)至2 978 r/min 時(shí)，高排溫度達(dá)到480 ℃，觸發(fā)切除超高壓缸保護(hù)動(dòng)作，此時(shí)高壓調(diào)節(jié)閥由7.9%快速開至15.1%，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速由2 987 r/min先降至2 973 r/min，然后定速至3 009 r/min，汽輪機(jī)定速后并網(wǎng)。

機(jī)組并網(wǎng)后順利帶負(fù)荷至114 MW，準(zhǔn)備重新并入超高壓缸。并缸前通過開大中、低旁路提高鍋爐蓄熱，增加流量，DEH 總流量指令63.6%，并缸瞬間超高壓調(diào)節(jié)閥從0 快開（DEH 默認(rèn)Fastly 模式）至17.5%，總流量指令快減至60.2%。由于中旁及低旁自動(dòng)調(diào)整及時(shí)，維持機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)步靠近目標(biāo)值，高排溫度從428.8 ℃升至447.7 ℃后保持平穩(wěn)。并缸后高旁閥手動(dòng)保持穩(wěn)定，中旁及低旁自動(dòng)關(guān)閉，汽輪機(jī)投入“汽輪機(jī)跟隨”（TF）模式，即初壓控制。手動(dòng)慢關(guān)高旁閥，至此并網(wǎng)并缸后各項(xiàng)參數(shù)正常穩(wěn)定，順利完成并缸操作。該過程中各主要參數(shù)變化趨勢如圖5 所示。

圖5 工況1 主要參數(shù)變化趨勢Fig.5 Change trends of main parameters under condition 1

2.2 工況2：甩100%負(fù)荷后極熱態(tài)啟動(dòng)過程超高壓缸2 次并缸失敗

機(jī)組發(fā)生甩100%負(fù)荷后，鑒于極熱態(tài)啟動(dòng)過程易發(fā)生超高壓缸切除，此次極熱態(tài)沖車前切除超高壓缸控制器，采用高壓缸及中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)。啟動(dòng)參數(shù)：主蒸汽壓力17.4 MPa，溫度548.6 ℃；一次熱再蒸汽壓力3.628 MPa，溫度548.7 ℃；二次熱再蒸汽壓力0.817 MPa，溫度551.6 ℃；高旁閥開度83.9%，中旁閥開度99.3%，低旁閥開度99.8%。

采用該方式機(jī)組順利定速后并網(wǎng)，當(dāng)負(fù)荷達(dá)到101 MW 時(shí)，高排溫度458.5 ℃，主蒸汽壓力已經(jīng)升至21.35 MPa，開始第1 次超高壓缸并缸操作。并缸時(shí)，超高壓調(diào)節(jié)閥快速開啟（DEH 默認(rèn)Fastly 模式）至15.15%，機(jī)組負(fù)荷從101 MW 飛升至240 MW；隨著負(fù)荷超調(diào)，DEH 控制器將總流量指令從51.34%立減至33.9%，超高壓調(diào)節(jié)閥開度從15.15%減至10.5%，高壓調(diào)節(jié)閥開度從22.8%減至9.65%，中壓調(diào)節(jié)閥開度從17.7%減至7.75%。隨著各調(diào)節(jié)閥開度快速關(guān)小，進(jìn)汽流量突降，機(jī)組負(fù)荷從240 MW 驟降至58 MW，高壓缸進(jìn)汽量瞬間減少，致使高排溫度從458.8 ℃快速升至480.5 ℃，觸發(fā)超高壓缸切除保護(hù)動(dòng)作。并缸時(shí)間僅保持8 s 左右發(fā)生切缸，第1 次超高壓缸并缸失敗，旁路自動(dòng)調(diào)整幅度劇烈，一、二次再熱壓力大幅波動(dòng)，中旁及低旁解手動(dòng)保持開度，減少機(jī)組功率受再熱蒸汽壓力影響。

第1 次并缸失敗后，隨著高排溫度降至418.3 ℃，減少鍋爐燃料量，主蒸汽壓力仍緩慢從19.8 MPa 上升至26.38 MPa，高、中壓缸帶負(fù)荷慢慢回升至100 MW，自動(dòng)觸發(fā)第2 次并超高壓缸。啟動(dòng)并缸操作后，超高壓調(diào)節(jié)閥瞬間開啟（DEH 默認(rèn)Fastly 模式），負(fù)荷從107.9 MW 突升至396.47 MW；負(fù)荷過調(diào)，流量指令快速調(diào)節(jié)從75.3%銳減至15.5%，超高壓調(diào)節(jié)閥快速關(guān)小，汽輪機(jī)負(fù)荷驟降至26.2 MW。此時(shí)，設(shè)定負(fù)荷目標(biāo)（155 MW）與實(shí)際負(fù)荷（26.2 MW）偏差值大于104 MW 且實(shí)際負(fù)荷小于104 MW，觸發(fā)KU 邏輯動(dòng)作，且2 s 內(nèi)條件仍未恢復(fù)，最終觸發(fā)LAW 動(dòng)作，DEH 切至轉(zhuǎn)速回路控制。甩負(fù)荷后DEH 控制器總流量指令將超高壓調(diào)節(jié)閥開度從22%關(guān)至5.3%，高壓調(diào)節(jié)閥及中壓調(diào)節(jié)閥快關(guān)至0。第2 次并缸失敗導(dǎo)致發(fā)生長甩負(fù)荷后，整個(gè)機(jī)組參數(shù)發(fā)生劇烈擾動(dòng)，最終被迫在機(jī)組逆功率保護(hù)動(dòng)作之前手動(dòng)緊急解列。該過程中各主要參數(shù)變化趨勢如圖6 所示。

圖6 工況2 主要參數(shù)變化趨勢Fig.6 Change trends of main parameters under condition 2

2.3 工況3：甩100%負(fù)荷后超高壓缸切缸再熱蒸汽保護(hù)動(dòng)作

機(jī)組甩100%負(fù)荷后再次啟動(dòng)，同樣切除超高壓缸控制器，采用高壓缸及中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)。啟動(dòng)參數(shù)：主蒸汽壓力11.034 MPa，溫度563 ℃；一次熱再蒸汽壓力1.525 MPa，溫度566.8 ℃；二次熱再蒸汽壓力0.676 MPa，溫度559.6 ℃；高旁閥開度84%（手動(dòng)模式），中旁閥開度50%，低旁閥開度75.1%。

機(jī)組順利沖轉(zhuǎn)至定速、并網(wǎng)。機(jī)組負(fù)荷升至100 MW以前，鍋爐燃料量由89.1 t/h 提高至102.7 t/h，升負(fù)荷過程中因再熱蒸汽壓力較低，中、低壓旁路自動(dòng)調(diào)整關(guān)閉，高旁閥手動(dòng)維持82.8%開度。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷滿足并缸條件時(shí)，手動(dòng)修改超高壓調(diào)節(jié)閥閥限釋放速率為Normally 模式，成功并入超高壓缸，并缸后機(jī)組負(fù)荷從100.2 MW 升高至180.3 MW。

成功并缸后汽輪機(jī)DEH 在功率控制模式，設(shè)定目標(biāo)負(fù)荷155 MW，過程中高旁閥手動(dòng)關(guān)閥速率偏快（從82.8%關(guān)小至30.9%），實(shí)際負(fù)荷升至180.3 MW。由于負(fù)荷過調(diào)，DEH 總流量指令從91.06%減至71.98%，此時(shí)汽輪機(jī)各調(diào)節(jié)閥開始回調(diào)，超高排溫度從402.4 ℃升至439.9 ℃，高排溫度從459.9 ℃升至479.1 ℃。在此過程中，高排溫度高于460 ℃，觸發(fā)流量調(diào)整保護(hù)，隨著各調(diào)節(jié)閥關(guān)小高排溫度持續(xù)上升。加之鍋爐蓄熱不足，新增燃料尚未轉(zhuǎn)變成蒸汽內(nèi)能，機(jī)組并缸后帶負(fù)荷能力快速下降，高旁閥關(guān)閥速率偏慢，中、低旁閥已處于手動(dòng)全關(guān)狀態(tài)，此時(shí)高排溫度上升觸發(fā)中壓調(diào)節(jié)閥關(guān)小調(diào)整流量。二者因素疊加后，快速將中壓調(diào)節(jié)閥由27.3%關(guān)至8.28%。這直接導(dǎo)致超高壓缸及高壓缸排汽背壓升高，蒸汽通流量減少，2 個(gè)缸體排汽溫度持續(xù)升高。當(dāng)高排溫度升至480 ℃時(shí)，觸發(fā)超高壓缸切除，并缸失敗。高排溫度繼續(xù)升高至495 ℃時(shí)，觸發(fā)高壓缸切除。由于中旁閥及高壓主蒸汽閥門全部關(guān)閉，最終導(dǎo)致鍋爐再熱蒸汽保護(hù)（蒸汽阻塞）動(dòng)作，機(jī)組非正常解列。該過程中各主要參數(shù)變化趨勢情況如圖7 所示。

圖7 工況3 主要參數(shù)變化趨勢Fig.7 Change trends of main parameters under condition 3

2.4 工況4：甩100%負(fù)荷后極熱態(tài)啟動(dòng)成功并缸

機(jī)組發(fā)生甩100%負(fù)荷后歷經(jīng)工況2 及工況3極熱態(tài)啟動(dòng)失敗，再次啟動(dòng)時(shí)同樣切除超高壓缸控制器，采用高壓缸及中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)。啟動(dòng)參數(shù)：主蒸汽壓力13.494 MPa，溫度564 ℃；一次熱再蒸汽壓力2.74 MPa，溫度559.1 ℃；二次熱再蒸汽壓力0.627 MPa，溫度559.1 ℃；高旁閥開度83.9%，中旁閥開度99%，低旁閥開度99.8%。

機(jī)組順利沖轉(zhuǎn)至定速、并網(wǎng)。并網(wǎng)后高旁閥開度83.8%，中旁閥自動(dòng)從48.9%關(guān)至6.6%，低旁閥自動(dòng)從99.8 關(guān)至29.1%；主蒸汽壓力13.106 MPa，一次熱再蒸汽壓力1.882 MPa，二次熱再蒸汽壓力0.423 MPa；高壓調(diào)節(jié)閥從16.1%緩慢開啟至100%，中壓調(diào)節(jié)閥從2.6%緩慢開至100%，負(fù)荷至此穩(wěn)定在93.8 MW。汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥全開后，提高低旁設(shè)定壓力，低旁閥繼續(xù)關(guān)小，機(jī)組負(fù)荷緩慢超過100 MW，觸發(fā)超高壓缸并缸順控程序。

此時(shí)由高、中壓缸帶負(fù)荷，總流量指令已升至最大值（105%），超高壓缸并缸開始后，超高壓調(diào)節(jié)閥緩慢開啟（Normally 模式）并跟蹤DEH 總流量指令，將機(jī)組負(fù)荷緩慢提升至243 MW。在此過程中，實(shí)際負(fù)荷升至166 MW 時(shí)，DEH 總流量指令開始下降，最低降至57.1%，機(jī)組負(fù)荷也相應(yīng)減到166 MW。為防止高排溫度繼續(xù)升高，此時(shí)將目標(biāo)負(fù)荷設(shè)定值修改為200 MW，流量指令開始回升。此過程中，高排溫度從414 ℃升至438 ℃后趨于穩(wěn)定，負(fù)荷穩(wěn)步回升至200 MW。機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定后，將汽輪機(jī)從功率控制切至TF 模式，手動(dòng)緩慢關(guān)閉高旁閥，至此成功并缸。該過程中各主要參數(shù)變化趨勢如圖8 所示。

圖8 工況4 主要參數(shù)變化趨勢Fig.8 Change trends of main parameters under condition 4

3 分析與討論

針對上述4 次極熱態(tài)啟動(dòng)過程出現(xiàn)的各種故障進(jìn)行綜合分析與討論。

3.1 工況1 過程分析

工況1 發(fā)生在機(jī)組甩50%負(fù)荷后極熱態(tài)啟動(dòng)階段，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速在2 978 r/min 時(shí)超高壓缸因排汽溫度高切除。對于典型的超超臨界1 000 MW 二次再熱上汽-西門子機(jī)組，DEH 默認(rèn)機(jī)組的啟動(dòng)方式為3 缸（即超高壓缸、高壓缸及中壓缸）聯(lián)合啟動(dòng)。該階段最大的特征是機(jī)組缸溫高、沖轉(zhuǎn)參數(shù)高、進(jìn)汽流量小，沖轉(zhuǎn)過程由于鼓風(fēng)摩擦不可避免地引起高排溫度上升，進(jìn)而引起切缸動(dòng)作。

當(dāng)機(jī)組并網(wǎng)后，隨著高壓缸進(jìn)汽流量逐步提高，高排溫度開始下降至正常范圍。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷達(dá)到并缸條件，需要重新并入超高壓缸。由于DEH 對并缸順控邏輯中默認(rèn)的超高壓調(diào)節(jié)閥的開啟模式為Fastly 模式（開啟速率39.59%/min），加之此時(shí)鍋爐蓄熱不足（表現(xiàn)為汽輪機(jī)前壓力偏低），致使DEH 總流量指令偏高。并缸瞬間超高壓調(diào)節(jié)閥隨總流量指令迅速開啟，導(dǎo)致負(fù)荷瞬間升高，負(fù)荷控制器超調(diào)，汽輪機(jī)軸向位移突增0.121 mm。隨之總流量指令重新介入調(diào)整，但并未觸發(fā)KU 保護(hù)動(dòng)作。在高旁自動(dòng)控制下，汽輪機(jī)前壓力逐步回升，鍋爐燃燒開始逐步匹配并缸參數(shù)，負(fù)荷指令與壓力對應(yīng)后投入TF 模式，負(fù)荷開始緩慢下降，機(jī)組達(dá)到平穩(wěn)運(yùn)行。

3.2 工況2 過程分析

工況2 發(fā)生在機(jī)組甩100%負(fù)荷后，通過主動(dòng)切除超高壓缸，利用高、中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)，順利定速并網(wǎng)。機(jī)組帶一定負(fù)荷后進(jìn)行了2 次并缸操作，均未成功，最終被迫手動(dòng)緊急解列。2 次并缸的共同特征是：甩100%負(fù)荷后主蒸汽壓力偏離啟動(dòng)曲線（21.35 MPa 和26.38 MPa），旁路退出自動(dòng)控制，并缸過程超高壓調(diào)節(jié)閥選擇默認(rèn)的Fastly 模式開啟，并缸后負(fù)荷超調(diào)，DEH 介入調(diào)節(jié)。

第1 次并缸后負(fù)荷從101 MW 突升至240 MW，又回調(diào)至58 MW。該過程主蒸汽壓力設(shè)定值與實(shí)際值在開超高壓調(diào)節(jié)閥瞬間超過0.25 MPa，壓力控制器激活，高壓缸進(jìn)汽量瞬間減少，致使高排溫度從458.8 ℃快速升高至480.5 ℃，觸發(fā)超高壓缸切除保護(hù)動(dòng)作。第2 次并缸后負(fù)荷從107.9 MW 突升至396.47 MW，DEH 參與調(diào)節(jié)后負(fù)荷突降至26.2 MW，直接觸發(fā)KU 保護(hù)動(dòng)作，DEH 切至轉(zhuǎn)速控制回路。由于2 s 內(nèi)條件未恢復(fù)，最終導(dǎo)致LAW 動(dòng)作。

工況2 中鍋爐蓄熱維持過高的參數(shù)，旁路系統(tǒng)在手動(dòng)控制，調(diào)節(jié)作用基本消失，并缸瞬間的超高壓調(diào)節(jié)閥快速開啟對負(fù)荷、主蒸汽壓力、一次再汽壓擾動(dòng)劇烈，造成機(jī)組在并缸初期無法安全穩(wěn)定運(yùn)行；超高壓調(diào)節(jié)閥迅速開啟后導(dǎo)致機(jī)組軸向位移突增0.304 mm，嚴(yán)重破壞軸向平衡力，極大地增加汽輪機(jī)軸向動(dòng)靜碰磨的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 工況3 過程分析

工況3 發(fā)生在甩100%負(fù)荷后，機(jī)組通過高中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)順利定速、并網(wǎng)。由于預(yù)先修改DEH中超高壓調(diào)節(jié)閥閥限釋放速率為Normally 模式，并缸過程超高壓調(diào)節(jié)閥緩慢開啟，機(jī)組負(fù)荷從100.2 MW 升高至180.3 MW，軸向位移變化量僅為0.03 mm，并缸過程順利完成。

由于 DEH 中預(yù)設(shè)的并缸后的目標(biāo)負(fù)荷（155 MW）與實(shí)際負(fù)荷（180.3 MW）出現(xiàn)較大偏差，且在功率控制回路下目標(biāo)負(fù)荷沒有及時(shí)調(diào)整，導(dǎo)致負(fù)荷長時(shí)間過調(diào)，負(fù)荷控制器通過流量指令介入調(diào)整，各調(diào)節(jié)閥開始回關(guān)。另外鍋爐蓄熱在機(jī)組沖轉(zhuǎn)定速后表現(xiàn)不足，并網(wǎng)后中旁閥及低旁閥自動(dòng)全后關(guān)切至手動(dòng)模式，不作調(diào)整。重新并入超高壓缸時(shí)，負(fù)荷上升較為緩慢，加之汽輪機(jī)前壓力偏低，在減負(fù)荷指令下，進(jìn)入超高壓缸及高壓缸內(nèi)蒸汽流量進(jìn)一步減少，高排溫度快速上升。當(dāng)高排溫度超過460 ℃且繼續(xù)升高時(shí)，首先觸發(fā)流量調(diào)整保護(hù)，疊加減負(fù)荷指令，致使中壓調(diào)節(jié)閥開度變小，使得超高壓缸及高壓缸排汽背壓逐漸升高，高排溫度持續(xù)升高依次觸發(fā)切除超高壓及高壓缸保護(hù)，直至鍋爐再熱器保護(hù)動(dòng)作、機(jī)組跳閘與電網(wǎng)解列[16-18]。

3.4 工況4 過程分析

工況4 發(fā)生在甩100%負(fù)荷后且2 次（極）熱態(tài)啟動(dòng)失敗之后。機(jī)組通過高、中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)順利定速、并網(wǎng)。并網(wǎng)后超高壓調(diào)節(jié)閥閥限采用Normally 模式順利并入超高壓缸。

并缸前高旁閥全開，保證后續(xù)高壓缸和中壓缸的做功能力。當(dāng)后續(xù)中、低旁閥開度逐漸減小，機(jī)組負(fù)荷大于100 MW 時(shí)，觸發(fā)自動(dòng)并超高壓缸程序，此時(shí)明顯表現(xiàn)出鍋爐蓄熱不足，配合機(jī)組并缸的燃料調(diào)整滯后；同時(shí)，汽輪機(jī)DEH 中總流量指令已經(jīng)達(dá)到最大值，在調(diào)節(jié)閥緩慢開啟后由于目標(biāo)負(fù)荷設(shè)定較低，實(shí)際負(fù)荷仍然表現(xiàn)出過調(diào)情況。在總流量指令銳減的同時(shí)增加目標(biāo)負(fù)荷指令可以有效避免負(fù)荷突降，控制機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定，確保不會(huì)再次觸發(fā)瞬時(shí)甩負(fù)荷邏輯動(dòng)作。

4 結(jié)論與建議

1）超超臨界二次再熱1 000 MW 機(jī)組采取默認(rèn)的3 缸聯(lián)合啟動(dòng)方式時(shí)，在（極）熱態(tài)啟動(dòng)階段將不可避免地發(fā)生高排溫度持續(xù)上升，進(jìn)而引發(fā)切缸動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)。建議（極）熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)切除超高壓缸控制器，采取高壓缸及中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)方式。

2）切缸工況是一種非穩(wěn)態(tài)過程。切缸發(fā)生后機(jī)組參數(shù)發(fā)生較大擾動(dòng)，此時(shí)旁路的控制尤為重要。切缸工況不允許長時(shí)間停留，因此機(jī)組并網(wǎng)帶一定負(fù)荷后，應(yīng)盡快啟動(dòng)順控重新并缸，讓機(jī)組恢復(fù)正常運(yùn)行。建議旁路采取自動(dòng)控制，緊急情況下再解手動(dòng)干預(yù)。

3）切缸后重新并缸時(shí)，采用DEH 中默認(rèn)的Fastly 速率模式釋放超高壓調(diào)節(jié)閥閥限，極易導(dǎo)致負(fù)荷超調(diào)、汽輪機(jī)軸向位移突增、觸發(fā)KU 及LAW動(dòng)作，引發(fā)機(jī)組參數(shù)發(fā)生劇烈擾動(dòng)，威脅安全運(yùn)行。建議將DEH 中默認(rèn)的并缸時(shí)超高壓調(diào)節(jié)閥閥限釋放速率修改為Normally 模式。

4）（極）熱態(tài)啟動(dòng)定速并網(wǎng)后，應(yīng)避免在燃料調(diào)整滯后、鍋爐蓄熱不足的情況下強(qiáng)行并缸，否則會(huì)造成汽輪機(jī)前壓力降低，高、低旁路關(guān)閉。一旦負(fù)荷過調(diào)，各缸進(jìn)汽流量調(diào)整減少，排汽溫度隨之升高，進(jìn)而引起超高壓缸和高壓缸切除、再熱器保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組跳閘，快速并網(wǎng)功虧一簣。建議并缸完成后，及時(shí)調(diào)整并缸目標(biāo)負(fù)荷，弱化DEH 介入流量調(diào)整的波動(dòng)，負(fù)荷調(diào)整穩(wěn)定后盡快切至TF 模式運(yùn)行。

5）機(jī)組（極）熱態(tài)啟動(dòng)過程中盡可能將蒸汽參數(shù)接近（極）熱態(tài)啟動(dòng)曲線所對應(yīng)的數(shù)值，同時(shí)確保高、中、低壓3 級(jí)旁路有足夠裕量。高、中壓缸啟動(dòng)時(shí)3 級(jí)旁路全開為佳，可縮短并缸時(shí)間。通過旁路調(diào)整，并缸過程盡量維持機(jī)前壓力穩(wěn)定，緩慢提升機(jī)組負(fù)荷。建議沖轉(zhuǎn)階段，3 級(jí)旁路全開；并網(wǎng)前，中旁閥開度不低于60%；并網(wǎng)后，低旁壓力設(shè)定值在0.4 MPa 左右，及時(shí)增加鍋爐燃料。在并入超高壓缸前高旁閥開度不低于70%、總流量指令不超過60%、初壓模式自動(dòng)投入時(shí)，確保汽輪機(jī)前壓力和負(fù)荷設(shè)定壓力偏差為0，避免投入后負(fù)荷突升突降。