20万机组中压缸启动可行性及程序探研

20万机组中压缸启动可行性及程序探研

【摘要】本文通过对中压缸启动的必要性和可行性的的论述以及对国产20万机组设备上存在的问题的分析和解决，同时借鉴了中压缸启动的实例，提出中压缸启动的程序，对实现中缸启动有一定的参考价值。

【关键词】启动;参数;中压缸

1.中压缸启动的必要性

从国产20机组的现状看，在设备和启动方式上目前存在如下的问题。

(1)高中压缸启动时间长，相对发电量减少，厂用电率和启动燃油量大，与电网调峰极不适应。

(2)再热系统容积庞大，旁路容量小，在启动初期甚至在机组并网后的低负荷段，由于再热器系统内处于负压状态，再热器疏水困难，再热器温度升高速度慢，当主汽温度达到冲车条件时，往往需要等再热汽温。

(3)再热蒸汽温度与中压缸金属温度水平不相匹配，极易造成启动中中低压转动部件的较大的附加热应力，对设备寿命影响较大。

(4)通常的启动中，在机组中速暖机后，中压缸的金属温度很难超过90℃，一般在80℃左右，这样中压缸在中速暖机结束时，根本膨胀不出来，也限制了机组必须进行低负荷暖机和暖机的时间。

通过中压缸启动试验证明，中压缸启动方式具有如下的优点:

(1)中压缸启动与高中压缸联合启动方式比平均可减少启动时间4小时以上，可多发电量达80万千瓦时，启动燃油可减少（25—35）吨。

(2)中压缸启动可以使再热汽温度按需要提高，解决了汽温与金属温度不匹配的问题，减少了启动中因温度水平不匹配引起的对部件的附加热应力。

(3)中压缸启动中，可先对高压缸进行预暖，中速后，高压缸温度可达190℃左右，中缸可达130℃左右，在机组定速后，高、中压转子的温度均超过300℃，使机组的超速试验可直接进行，也减少了低负荷暖机时间，还解决了机组启动中中箱膨胀不畅的问题。

(4)由于启动时间的缩短，使20万机组调峰运行成为可能。

(5)合理制定操作步骤，可使每次机组启动的寿命损耗小于0.0125%,满足20万机组调峰的要求。

综合上述的情况，无论是在提高设备的可靠性、满足电网调峰要求，还是缩短机组启动时间、节约启动燃油多发电的经济性考虑，进行中压缸启动的技术研究都是十分必要的。

2.中压缸启动中的主要问题及采取的措施

(1)高排逆止门不严和不可操作。国产200MW机组的高压缸排汽逆止门，因按带基本负荷而设计，所以均设计成不可操作的形式且严密程度差，不适用于中压缸启动的预暖和缸温控制。要实现中压缸启动应首先对高排逆止门的严密性进行处理，更换高排逆止门较为困难，应加装高排逆止门的旁路门，其管径采用108mm为宜。

(2)调速系统对负荷切换不适应，如果靠主汽门的试验活动手轮来控制，除人力需要量大外，安全上没有保证，如果在高压油动机节流阀处加装旁路门，在中压缸启动时打开旁路门，使高压油动机不受控制，在负荷切换时关闭此旁路门，使高压油动机参与调节或调速系统改为电液调节后，通过定功率功能实现负荷切换将相当方便。

(3)中压缸启动中切换负荷的选择，通过目前国内多家中压缸启动试验和有关资料表明，切换负荷选择在额定负荷的10%—15%是安全的，这里建议选择10%进行切换。

(4)为使中压缸启动前的高压缸预暖较为顺利进行，可将高压导管疏水管由原来的直径32mm改为76mm，以加快高压缸预暖速度并可控。

3.中压缸启动的可行性

(1)采用中压缸启动，由于在低负荷时，进汽量较大，有利于中、低压缸的加热和冷却，同时也有效地防止了末级叶片的颤振。

(2)采用中压缸启动，汽轮机的排汽温度要明显低于联合启动，可以减少大量的减温喷水，减少了末级叶片出口侧的水刷程度，提高了机组的安全性。

(3)尽管旁路系统容量较小，但配合二抽母管使用，中压缸启动是不难实现的。

(4)经过多家试验证明，切换负荷在额定负荷的25%以下，串轴量不会超过额定负荷的串轴量，是安全的。

综上所述，中压缸启动技术从设备、技术到安全上均是可行的。

4.中压缸启动的程序探讨

(1)二抽蒸汽母管及再热器的暖管，可在锅炉点火前的准备工作中进行，主要是再热器冷、热段的疏水和再热器的本体及管道的提温，进行高压缸加热装置和法兰螺栓加热装置的暖管，锅炉用二抽母管投入蒸汽推动。

(2)当锅炉压力0.4MPa，温度150℃时，锅炉点火（中压缸启动计时开始）。

(3)高压缸的预暖，根据高压汽缸的基本缸温情况，选择轴封供汽母管、二抽母管及五抽母管的蒸汽进行。法兰螺栓和汽缸夹层的加热装置投入，真空可保持适当值，一般40KPa左右为宜。

当高压缸下内壁温度超过150℃时，停止预暖，从锅炉点火到预暖结束约需2小时。

(4)接带初步负荷，在5MW下运行10min，加带负荷至20MW，运行30分钟。

(5)负荷切换，切换参数:高压缸温度在300℃以上，中压缸温度在360℃左右，主汽参数5.0MPa/400℃，再热参数0.8MPa/380℃，此时母管蒸汽全停，全停旁路，导为高中压缸同时进汽状态，从接带负荷到负荷切换需约50min。

(6)负荷切换后，带负荷35MW，运行10min。

(7)加负荷至70MW，运行20min，并维持参数略有上升趋势。

(8)暖机30min。

(9)升温升压加负荷至100MW，约需30min，暖机30min。

(10)高压加热器投入运行。

(11)加负荷至150MW，约需50min，暖机20min，负荷切换后到带至150MW负荷需190min。

(12)逐渐加负荷至200MW，约需40min。

以上各阶段的时间较为充分，约合7小时，从冲动到带满负荷约需5小时左右。

5.结论

实现中压缸启动，能使机组启动的暖机，升速、升温、升压和锅炉点火过程有机的结合在一起。

实现中压缸启动对原系统变更不大，便于操作和掌握，对安全生产有较大的

保障。

实现中压缸启动，能使再热蒸汽温度随中压缸温度水平而匹配选择成为现实，能有效地减少热冲击，特别是改善了中低压末级的启动工况，延长了机组的使用寿命。■

【参考文献】

［1］哈尔滨汽轮机厂.N200-12.75/535/535型汽轮机热力特性.

［2］中国动力工程协会主编.《火力发电设备技术手册》的第二卷《汽轮机》和第四卷《火电站系统与辅机》.机械工业出版社.