350MW超临界中压缸启动机组切缸关键控制要点分析

本文以北京北重汽轮机厂首台NC350-24.2/566/566型超临界凝汽式汽轮机为例，介绍了该汽轮机中压缸启动的流程和控制要点，基于高压缸保护逻辑、切缸条件及动态过程分析，结合机组多次启动切缸成功的经验，重点剖析了中压缸启动过程中切缸关键控制要点，实现了该类型机组平稳快速切缸操作，缩短启动时间和减少启动消耗，从而提高机组的安全与经济效益。

【关键词】中压缸启动 启动流程 高压缸保护 切缸 控制要点

发电机组启动调试是新建火电机组建设工程中检验和改进机组设计功能的关键步骤，使新安装的机组能够安全顺利的完成启动并移交试生产。某厂新建机组为落实《中国国电集团公司绿色火电站建设指导意见》，要求在调试全过程中实施精细化调试，提高调试质量，要求汽轮机的启动应平稳升速带负荷，在不出现危及主机安全及辅助设备异常运行的情况下，尽量缩短启动时间，减少启动能耗，以取得最佳的经济与安全效益。本文主要介绍了北重首台350MW超临界机组中压缸启动的流程和控制要点，基于高压缸保护逻辑和切缸条件及动态过程分析，结合机组多次启动切缸成功的经验，重点剖析了中压缸启动过程中切缸关键控制要点。

1 机组及设备介绍

1.1 设备概况

某厂新投产的汽轮机系北京北重汽轮电机有限责任公司引进ALSTOM公司330MW亚临界机组技术生产的超临界压力汽轮机，型号为：NC350-24.2/566/566。汽轮机数字式电液控制系统（DEH）与分散式控制系统（DCS）采用国电智深生产的EDPF-NT分散控制系统，旁路采用电动的40%锅炉最大连续工况（BMCR）的高、低压二级串联旁路系统。机组在启动过程中采用中压缸启动方式，机组设有10台油动机，分别控制2个高压主汽门，4个高压调节汽门，2个中压主汽门和2个中压调节汽门，高、中压主汽阀由电磁阀实现二位控制，其余各门开度均通过电液转换器接受DEH系统控制。

1.2 机组启动流程

1.2.1 冷态启动（高压外缸下法兰温度<190℃）

机组默认的启动方式为中压缸启动，即首先由中调门（IV）控制汽机冲转升速至暖机转速，高压缸根据缸温情况通过预暖阀（RFV）进入少量蒸汽进行预暖或真空隔离状态，低压旁路控制再热蒸汽压力，直至并网带少量负荷（约10%）后进行切缸操作转换为高压缸运行，随着负荷增加，中调门逐渐至全开，负荷转为高调门（GV）控制。

1.2.2 温、热态启动（高压外缸下法兰温度≥190℃）

高压缸处于真空隔离状态（预暖阀关闭，抽真空阀打开）不需要预暖，中压缸冲转、定速、并网，直到带一定负荷后切为高压缸运行。

2 高压缸保护逻辑分析

为了保证高压缸末级叶片在启动初期和切缸时的安全性，该汽轮机设有一套高压缸保护逻辑，其主要目的是防止高压缸排汽尾部鼓风摩擦，造成高压缸末级叶片高温热应力损坏。保护逻辑内容如表1所示。

3 切缸条件及过程分析

DEH在满足以下条件后才能进行切缸：

（1）并网负荷大于10%额定负荷；

（2）最小冷却流量Qmin

（3）主汽温度必须处于切缸时DEH计算的主汽温度的高、低限值之间；

（4）主汽压力、主汽温度、功率、再热压力、高压缸温度及高旁流量等信号无品质坏点；

（5）切缸前高调门的阀位反馈小于2%；

（6）无跳机信号；

切缸过程如下：满足切缸条件后，在DEH画面，点击切缸按钮后，高压主汽门全开，高调门逐渐开启，主蒸汽将从高压旁路逐渐切换到高压缸。随着进汽量的增大，高压缸内压力逐渐升高，高排逆止门被顶开，高压缸抽真空阀关闭，高、低压旁路逐渐至关闭，高压缸结束真空隔离进入正常通流状态，切缸完成。切缸操作整个过程约为1～2分钟，切缸开始后高压缸排汽温度有一个短暂的升高和回落现象。切缸前，高压缸抽真空阀全开，高排逆止门全关；切缸后，高压缸抽真空阀全关，高排逆止门全开。

4 切缸关键控制要点分析

4.1 切缸主蒸汽参数控制

主蒸汽压力一定时，不同的进汽温度对应着不同的高排蒸汽温度，因此，合理选择主蒸汽参数，可使主蒸汽与高压缸金属之间温差较小，降低切缸过程高压缸的热冲击和热应力。同时，应保证有50℃以上的过热度，防止因过热度不足而产生水冲击。主蒸汽应力选取应按给定的高、低旁容量使其通过机组带切换负荷需要的流量（见切换条件），同时考虑锅炉启动特性能否达到并维持该压力，根据机组多次启动经验，将主汽压力控制在6.0 MPa左右，主汽温度控制在DEH计算主汽温度的高、低限值之间。

4.2 切缸再热参数控制

（1）首先，再热蒸汽参数的选择取决于中调门的调节特性，当再热蒸汽温度一定时，中调门通流量与再热蒸汽压力相关。若再热蒸汽压力过高，进入中压缸蒸汽的比容则较小，中调门开度与负荷的关系曲线较陡，不利于切缸时负荷的稳定。

（2）其次，要考虑高压缸末级叶片过热问题，再热蒸汽压力太高，切缸时高排压力高，高排压比小（初压与背压之比），容易引起高压缸尾部过热。文献[3]表明再热蒸汽越高，高压缸排汽鼓风摩擦损失越大，为冷却所需的流量也越多。

（3）最后，要保证一定的再热压力，切缸时由中调门控制将机组带至切缸负荷。因此，再热蒸汽压力不能太低，根据经验，再热压力稳定在0.6 MPa左右。再热蒸汽温度的选择应根据缸温与所选择的再热蒸汽压力相匹配。

4.3 切缸负荷控制

机组切缸负荷的大小由进入中压缸的流量决定，其主要受主、再热蒸汽参数、高旁流量、中调门开度和轴向推力等因素的限制。为加快中、低压缸的加热和膨胀，理论上切缸负荷越高越有利。但应防止因切缸负荷过大而导致高排金属温度和转子轴向推力超限或因切缸负荷过低而导致高压缸金属承受额外热变应力。本机组要求负荷在10%～20%时进行切换。

4.4 切缸后升负荷率控制

切缸后，升负荷率直接影响锅炉和汽机调节的稳定性。一方面，为避免高压缸末级叶片过热，必须保证高压缸有足够的流量，带走由于鼓风产生的热量。同时，要保证高压缸排汽压力必须高于再热蒸汽压力的设定值，使高排逆止门能顺利打开，否则高排逆止门不能开启而导致中压缸启动失败。另一方面，升负荷率如果过快，尤其在热态或极热态启动时，高压调门在60s之内（抽真空阀关闭过程中）瞬间开大，进入高压缸的蒸汽流量和压力急剧升高，造成高压缸末级，即抽真空阀后的压力急剧升高超过0.5MPa，抽真空阀过流引起高压缸保护动作。因此，切缸时应根据高排逆止门前后压力的情况，适当提升负荷，按制造厂提供的启动曲线，应严格控制升负荷率为5 MW/min，进行低负荷暖机。

5 总结

切缸是中压缸启动机组一项独有的启动和操作流程。本文从北重首台350MW超临界机组多次启动切缸实践得出，切缸过程中应合理调整高、低压旁路系统，选择合适的切缸主再热参数和负荷，果断、快速切缸，避免切缸过程中负荷波动或反切缸动作，就能成功的实现中压缸启动，从而有效的缩短启动时间，降低启动能耗，为北重该类型机组启动调试探索了宝贵的经验，具有实际的运行指导作用。

参考文献

[1]陈华桂，秦惠敏，卢修连.上汽600MW超临界汽轮机高中压缸联合启动分析[J]. 华中电力，2008，21（1）：64-66.

[2]高清林，钟健康， 陈敦炳. 引进型600MW超临界汽轮机组中压缸启动探析[J].发电设备，2010，（4）：249-252.

[3]胡日查，史建良，彭福瑞.330MW汽轮发电机组高低压旁路配合中压缸启动的分析[J].中国电力，2000，33（12）：1-4.

作者单位

辽宁东科电力有限公司 辽宁省沈阳市 110006

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