微油模式下机组冷态启动的低压缸差胀控制

罗 晶

（台州发电厂，浙江 台州 318016）

1 概述

台州发电厂7号、8号汽轮发电机组为北重－阿尔斯通N330－17.75/540/540，单轴三缸亚临界中间一次再热双排汽凝汽式汽轮机。汽轮机采用中压缸冲转，滑压启动。该机组不设法兰螺栓加热装置，其高、中、低压缸夹层的加热与冷却汽源分别来自调节级、中压缸第五级后的抽汽、低压缸的各级抽汽。汽轮机组的滑销系统及汽缸、转子的膨胀方向如图1所示。

汽轮机在启动、停机及异常工况下，常因转子加热（或冷却）比汽缸快而产生膨胀差值（简称差胀）。无论是正差胀还是负差胀，当其达到某一数值时，汽轮机轴向动静部分就要相碰发生摩擦，严重时可能导致设备损坏。为了避免因为差胀过大引起动静摩擦，大型机组一般都设有差胀保护，当差胀达到极限危险值时，保护装置动作紧急停机，切断汽缸进汽。

生产厂家在汽轮机设计时已按预定启动程序进行差胀计算，并按最大差胀值确定各档轴封间隙和流通间隙，认为可排除差胀对机组启停的限制作用，因而未设差胀保护。因此电厂规定当汽轮机差胀达到极限值时，采取手动停机方式，差胀限值见表1。

表1 台州发电厂330 MW机组汽轮机差胀限值 mm

2 低压缸差胀过大的原因分析

2.1 问题的产生

在国家节能减排的大背景下，为了减少启、停炉的燃油，台州发电厂相继对7号和8号机组进行了锅炉微油点火改造。采用微油点火后，机组启动阶段的燃烧率远低于原来投用大油枪时的燃烧率，使整个启动过程延长了1.5～2 h，而汽轮机轴封汽系统按规定在锅炉点火前就应投入，以建立凝汽器真空。这样，在机组冷态启动冲转前，轴封汽对转子的加热时长增加，加热效应更为突出，导致汽轮机低压缸正差胀在冲转前就已偏大；冲转至额定转速后，低压缸正差胀达到或超过报警值，甚至到停机值，严重延缓了机组的启动进程，甚至对机组启动的安全性造成影响。

图1 汽轮机滑销系统

2.2 调查与分析

对2008年6月8号炉微油点火改造后的机组冷态启动情况进行抽样调查，并对机组冷态启动低压缸正差胀偏大情况进行了统计分析。图2显示的两次启动进程中，低压缸差胀一次达到了手动停机值，另一次也明显超过报警值。

这两次启动均采用先抽真空后锅炉点火的方式，即先投轴封汽系统再对凝汽器抽真空，待凝汽器真空值达到20 kPa以上，锅炉开始点火。在轴封供汽抽真空阶段，因为在加热过程中转子温度升高的速度比汽缸快，相应的膨胀速度也比汽缸快。当投入轴封系统对汽封供汽时，汽封套受热后向两侧膨胀，对整个汽缸的膨胀影响不大。而与汽封相对应的转子主轴段在受热后则伸长明显。汽封供热对转子伸长值的影响是由供汽温度决定的，同时也受加热时间的影响。而在这两次启动中，冲转前的轴封系统投用时间长达4 h，期间轴封汽温度也始终按150℃控制，轴封供汽对转子的加热效应非常明显地体现在低压差胀的增量上，分别达到了5.311 mm（2009年6月18日）和3.39 mm（2010年5月27日）。

图2 8号机两次冷态启动低压缸差胀变化曲线

低压缸正差胀增大的常规因素还有：汽机冲转参数太高；冲转过程中暖机不良；低负荷时暖机不良；加负荷过快和带负荷时主再热汽温度提升过快等，所以严格按照要求控制相关启动参数也很重要。

3 控制低压缸正差胀的措施

3.1 提高微油枪投运成功率

在实际启动过程中，微油枪点火不成功的情况非常普遍，喷头滤网堵塞或者喷头积炭发生最多，造成机组升温、升压时间（即锅炉点火至汽机冲转时间）太长。采取以下措施可以使油枪投运成功率明显提高：增加每月定期试点次数，加强运行中的日常维护，机组停运后全面检查微油枪并保证检修质量，机组启动过程中提倡检修人员“随时待命、主动维护”理念。

3.2 降低低压轴封蒸汽温度

运行规程规定低压轴封正常温度设定为150℃，不得低于120℃。而该温度由一个基地式减温水调整门调节，且设定值由热控人员在执行机构内部给定，运行人员无法设定，故每次投轴封均需低压轴封汽温度达到150℃。目前采取的措施是每次投轴封时联系热控将低压轴封汽温度设定值改至120℃。从安全性分析，正常低压轴封汽压力约为15 kPa，对应的饱和温度为101℃，有足够的过热度避免轴封带水。以120℃的低压轴封汽投运，能减少对轴颈加热，降低轴封漏汽温度，使差胀降低。实践证明，采取这种方法的效果相当明显。

3.3 推迟凝汽器抽真空时间

运行规程规定必须先投轴封、拉真空至20 kPa以上才允许锅炉点火，这是为了防止锅炉点火后产生的疏水或蒸汽排入凝汽器造成超压。而实际情况是：锅炉冷态启动且过程比较顺利的情况下，微油点火、制粉系统投运90 min后汽包才起压。而8号机组的启动疏水扩容器（主蒸汽管道疏水、再热热段管道疏水、再热冷段管道疏水和一级抽汽管道疏水）是向大气排放的，并非排往凝汽器，即使锅炉起压，其它至凝汽器的疏水在短时间内也不会造成热冲击。因此采取的措施是：在锅炉点火前试投轴封系统拉真空，验证系统正常后即停运，等制粉系统投运、锅炉汽包起压时再开始投轴封系统拉真空。

3.4 适当降低汽机冲转参数

330 MW机组有以下冲转参数规定：主汽压力/温度为4.0 MPa/380℃、再热蒸汽压力/温度为1.5 MPa/360℃。只要维持足够的过热度，降低汽机的冲转参数反而有利于减少机组的热冲击。曾有一次启动过程将主/再热蒸汽温度降为320℃/300℃（过热度分别为70℃/100℃），有效地控制了各缸差胀。另外调整凝汽器真空、增加冲转蒸汽流量，各低压加热器随汽机冲转投运等措施也能起到减少低压缸差胀的作用。

4 措施实施后的变化情况

2011年2 月，8号机组调停后冷态启动时采取了上述措施控制低压差胀，从轴封系统投运到冲转，低压缸正差胀增长很小，完全在正常许可范围内（见图3）。整个启动过程中，机组低压缸差胀最大控制在约7.6 mm，低于8.05 mm的报警值，证明以上措施是有效的，保证了机组的顺利启动。

图3 措施实施后8号机冷态启动低压缸差胀变化曲线

5 结语

顺利启动是机组安全、高效运行的前提，旧设备的改造、新设备的投运往往带来新的问题，在发现问题的同时，要对影响因素进行判断分析，从中找出主要因素，并制定对策加以处理。

[1]侯绚红，任生友.机组启动过程中差胀异常及对策[J].江西电力，2004（1）:33-35.

[2]单以建，李新军.某中间再热机组低压缸胀差偏大原因的分析及处理[J].热力透平，2008（6）:132-135.