浅析135MW汽轮机冷态启动控制要点

张鹏

（河南能源集团鹤煤热电厂，河南 鹤壁 458000）

一、前言

我公司汽轮机为东方汽轮机有限公司生产的型号为C135—13.2/0.245/535/535/1.1.1.2超高压、单轴、双缸双抽（一级可调）、一次中间再热、凝汽式汽轮机。每年采暖供热季结束后我公司将分别对两台机组进行小修或中修。所以，每年机组都将经过冷态启动。汽轮机的启动过程就是将转子由盘车状态冲转至额定转速并带负荷正常运行的过程。整个过程就是对汽轮机各部件的加热过程，使机组各部分的热应力、热变形、转子与汽缸的胀差以及转动部分的振动均维持在允许范围内，使机组的金属温度尽快均匀地升高到工作温度。机组启动过程对电能和燃料的消耗相当大，合理控制冷态启动要点，既可以保证机组启动安全，又能合理控制启动时间，尽快使机组带上规定负荷，达到安全、经济启动。

二、合理控制轴封系统

135MW机组冷态启动从汽封供汽到冲转前，胀差值（转子膨胀值与气缸膨胀值之差）一直往正方向变化。汽封供汽对整个汽缸的膨胀并无影响，只是与汽封相应的主轴段受热后，使转子伸长。除了轴端汽封以外，汽缸的通流部分也被加热，但因进入汽缸的汽量很少，汽封供汽不会使汽缸产生明显的膨胀。汽封供汽对转子伸长值的影响是由供汽温度决定的。但汽封供汽的时间越长，汽封段主轴被加热得越充分，胀差正值增加得越多。因此缩短汽封供汽的时间，对减少胀差的正值有一定的作用，冷态启动冲转前 10～15分钟投入轴封供汽。

机组检修一般都进行凝汽器灌水查漏，轴封系统管道内大多存有积水，在机组冷态启动抽真空之前，必须先将轴封母管和低压轴封供汽管道对大气疏水开启，将系统内存水放净后关闭；否则，当抽起真空后，轴封系统内存水将被抽到汽封处，对设备产生不良影响。

三、旁路系统合理控制

汽轮机旁路系统，是将锅炉所产生的蒸汽绕过汽轮机或再热器，通过减温减压装置排入凝汽器的系统。我公司 135MW机组配备容量为 30%的两级串联旁路系统。高压旁路从两主汽管接出，合为一路，经旁路减温减压后，再分成两路分别接至再热冷段蒸汽管道，其减温水取自给水泵出口管道。低压旁路从两路再热热段蒸汽管接出，合并经减温减压后，以单根接至凝汽器入口，经三级减温后进入凝汽器，其减温水均取自凝结水。其主要作用有：一是，保证锅炉最低负荷的蒸发量，即在最低负荷下应能满足锅炉水动力循环的可靠性和燃烧稳定性要求，使锅炉和汽轮机能够独立运行；二是，当汽轮机组启、停和甩负荷时，能起保护再热器的作用，即保证再热器通过必要的冷却蒸汽量，避免超温；三是，在汽轮机冲转前维持主蒸汽和再热蒸汽参数达到一个预定的水平，以满足各种启动方式的要求；四是，回收工质和部分热量并减小排汽噪音。旁路系统不但可以改善机组的安全性能，而且能够保证机组启停的灵活性和运行的稳定性。特别是在冷态启动过程中，合理控制旁路可以对汽缸进行倒暖预热，达到减小金属温差缩短启动暖机时间的效果。

机组冷态启动炉点火后，汽机真空达 35kPa 以上时，根据锅炉要求，即可投入高低旁路。随着锅炉参数的升高，合理调整高低旁路开度，控制升温、升压速度满足升温升压曲线标准。投入旁路前，系统必须充分暖管，疏尽疏水，操作高低旁路调整门时要缓慢，严禁因操作不当或疏水未尽造成汽水冲击使旁路管道产生振动。旁路投运应先开启二级减温水及三级减温水门，维持

低旁后温度在 180℃以下，逐渐开启低旁调整门，并应注意监视凝汽器真空。低旁开启后高旁才允许打开，因为冷态启动蒸汽参数不高，高旁减温水不需要投。升参数过程中逐渐开大高低旁路门，高压旁路门根据主汽压力变化情况维持在 40～50%开度，用低压旁路门控制再热汽压力，调整过程中应注意机组真空，控制排汽缸温度在合格范围内。调整时应通知锅炉或根据锅炉要求进行。汽机冲转后应根据主汽压力下降率，逐渐关小高低旁路，定速并网后，可根据锅炉要求关闭高低旁路。

四、合理选择、控制冲转参数

冷态启动，汽缸金属温度低于 150℃，冲转参数的合理选择是控制升速、胀差的关键。由于冲转参数以机侧测点显示数据控制，因测点位置的不同，升参数过程中机侧温度较炉侧参数滞后 80℃左右，所以升参数过程中，炉侧温度达 190-200℃，蒸汽过热度大于 50℃，尽开启电动主闸门，提高机前参数，并注意缸温变化。冲转前，要将缸体各疏水门全开，防止蒸汽凝结的水不能及时排出，发生汽水冲击引起管道阀门振动。当机侧主汽压力 1.2～1.5MPa，主、再热汽温度控制在 270～290℃，且主、再热汽温过热度大于50℃时，开始冲转。

从冲转到定速期间，高压胀差基本上是上升的。在这一阶段，蒸汽流量比较少，在高压缸中，蒸汽主要在调节级内作功，金属主要在该级段范围内被加热，所以整个高压转子平均温度的上升是有限的。相对外缸来说，转子温度的变化总是超前的，只要汽温无剧烈的波动，在单位时间内，胀差的变化就比较均匀。中压缸因进汽量小，因为冲转时再热汽温往往低于主蒸汽温度，随着转速的升高，中压缸的进汽量增加，再热汽温上升也较快，中压转子的膨胀值大于汽缸的，故中压胀差增加。低压胀差在整个升速过程中变化较大，在低速暖机时，低压缸转子都有明显的伸长，所以低压胀差就比较大。自低速暖机至中速暖机结束，中压转子的膨胀速度有所增加，低压转子保持原有的膨胀速度，而相应的低压缸变化较小，所以，低压胀差增加较多。当中速暖机后再升速时，中、低压胀差都有减小的趋势，低压胀差大幅度下降。这主要是泊桑效应对低压转子的缩短作用，即随着转速的升高，离心力增大，在轴向上的分力增大了，因而使转子变粗而缩短，表现为低压胀差减小。总结以往运行经验，汽机升速过程中，低速磨检正常后，不再进行低速暖机，直接升速到1100r/min 进行中速暖机，中速暖机控制在60分钟，适当降低真空（维持 85kPa左右），增加中压缸的进汽量，使中压缸膨胀增加。

五、适时投停气缸夹层加热

在冷态启动时，机组冲转前气缸夹层加热装置应进行暖管，在中速暖机 1100r/min 时，及时投入夹层加热装置。汽源用主汽供，因为冷态启动冲转参数较低，尽量开大供汽门维持压力，随着参数的增长及时调整，避免加热联箱超压。当高中压外缸下半高压进汽口处外壁金属温度超过350℃，高中压胀差在允许范围内，停用气缸夹层加热。

六、总结

熟练掌握汽轮机启动控制要点，采取有效措施使金属部件的热应力、热变形、胀差维持在允许范围内，合理缩短启动时间，降低启动能源消耗，达到安全经济启动。