660MW超超臨界機(jī)組汽輪機(jī)中壓缸啟動及故障分析處理

1、    660mw超超臨界機(jī)組汽輪機(jī)中壓缸啟動及故障分析處理    羅國根摘 要： 以東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的n660-25/600/600型超超臨界汽輪機(jī)為例，介紹了新昌一期工程2臺660mw超超臨界機(jī)組汽輪機(jī)中壓缸啟動的過程和特點，就啟動過程中存在的故障進(jìn)行了分析和處理。關(guān)鍵詞：超超臨界機(jī)組；汽輪機(jī)；中壓缸啟動；故障分析；處理0 引言新昌電廠2×660mw超臨界機(jī)組汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠引進(jìn)日立技術(shù)生產(chǎn)制造的超超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、單軸、雙背壓凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，型號為：n660-25/600/600，機(jī)組默認(rèn)啟動方式為中壓缸啟動模式。

2、1 啟動過程及分析1，21.1 機(jī)組啟動總則根據(jù)機(jī)組初始狀態(tài)不同，汽輪機(jī)的啟動可分成不同的啟動狀態(tài)。其目的是對汽輪發(fā)電機(jī)組的缸體和轉(zhuǎn)子的壽命影響在滿足要求的前提下，獲得最快的啟動速度和經(jīng)濟(jì)性。劃分冷熱態(tài)啟動的依據(jù)是高壓缸內(nèi)下缸第一級金屬溫度和中壓內(nèi)下缸第一級金屬溫度值。對于中壓缸啟動，高壓缸第一級后汽缸金屬內(nèi)表面溫度低于150，采用冷態(tài)啟動方式（中壓缸啟動）。一般情況下我們把機(jī)組的啟動過程分成以下三個階段：a. 鍋爐點火到汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)；b. 汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、升速到發(fā)電機(jī)并網(wǎng)；c. 從并網(wǎng)、切缸到帶滿負(fù)荷。1.2 冷態(tài)啟動過程介紹1.2.1 鍋爐點火到汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)鍋爐點火后，確認(rèn)高、低旁路控制壓力、溫度

3、上升率正常，高、低旁減溫器及三級減溫減壓裝置均正常投入運(yùn)行。1.2.1.1高壓缸預(yù)暖檢查冷段再熱管道內(nèi)蒸汽壓力應(yīng)不低于700 kpa（g）。確認(rèn)1段抽汽管道逆止門處于全關(guān)狀態(tài)。確認(rèn)冷再管道疏水閥開啟，疏水正常。檢查凝汽器壓力不高于13.2kpa（a）。確認(rèn)汽輪機(jī)處于跳閘狀態(tài)。檢查并確認(rèn)高壓缸第一級后汽缸內(nèi)壁金屬溫度低于150。1.2.1.2高壓缸預(yù)暖的操作程序：（1）輔助蒸汽系統(tǒng)來汽管道充分疏水。（2）將汽輪機(jī)導(dǎo)汽管疏水閥門由100%關(guān)閉至20%開度。1.2.1.3預(yù)暖操作：（1）將高壓缸預(yù)暖閥開啟到10%開度，同時檢查通風(fēng)閥處于全關(guān)狀態(tài)。（2）高壓缸預(yù)暖閥10%開度保持30分鐘后，再開啟到3

4、0%開度。（3）高壓缸預(yù)暖閥30%開度保持20分鐘后，再開啟到55%開度，保持此開度直到高壓缸第一級后汽缸內(nèi)壁金屬溫度升到150。（4）一旦高壓缸第一級后汽缸內(nèi)壁金屬溫度升到150，應(yīng)立即進(jìn)行高壓缸熱浸泡。（5）高壓缸內(nèi)蒸汽壓力應(yīng)當(dāng)增壓至0.50.7mpa（g），通過調(diào)整預(yù)暖閥和疏水閥來實現(xiàn)。（6）在預(yù)暖期間，金屬表面的溫度升高率不應(yīng)大于制造廠提供的溫差要求。1.2.1.4預(yù)暖完成后的操作：（1）完全開啟汽輪機(jī)導(dǎo)汽管疏水閥門。（2）完全開啟高排逆止門前疏水閥門。（3）將預(yù)暖閥開度關(guān)閉至10%的開度并保持5分鐘，然后在5分鐘內(nèi)逐步關(guān)閉預(yù)暖閥。當(dāng)預(yù)暖閥全開時，檢查通風(fēng)閥應(yīng)全開。1.2.1.5汽輪機(jī)

5、調(diào)節(jié)閥預(yù)暖在調(diào)節(jié)閥蒸汽室內(nèi)壁或外壁溫度低于150時，在汽輪機(jī)啟動前必須預(yù)熱調(diào)節(jié)閥蒸汽室。預(yù)熱用的主蒸汽通過1號主汽閥的預(yù)啟閥進(jìn)入調(diào)節(jié)閥蒸汽室。（1）檢查并確認(rèn)危急遮斷閥處于跳閘位置，而負(fù)荷限制設(shè)定是關(guān)閉位置。（2）將主汽閥的疏水閥和導(dǎo)汽管疏水閥打開。（3）主蒸汽溫度應(yīng)高于271。（4）汽輪機(jī)重新復(fù)位。（5）點擊“閥殼預(yù)暖”，此時1號主汽閥開啟至預(yù)熱位置。（6）注意觀察調(diào)節(jié)閥蒸汽室內(nèi)外壁溫差，當(dāng)溫差小于80，繼續(xù)預(yù)熱；當(dāng)溫差大于90，停止預(yù)熱。重復(fù)該過程直至調(diào)節(jié)閥蒸汽室內(nèi)壁或外壁溫度都高于180，并且內(nèi)外壁溫差小于50。1.2.1.6沖轉(zhuǎn)（1） 機(jī)組置位，安全系統(tǒng)油壓建立，檢查高壓、中壓主汽門全

6、開。（2） 投入汽機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速 200 r/min，轉(zhuǎn)速升速率100 r/min/min，汽機(jī)開始升速。（3） 沖轉(zhuǎn)后，立即檢查盤車裝置應(yīng)自動脫開；否則應(yīng)立即打閘停機(jī)，待故障消除后重新沖轉(zhuǎn)。（4） 汽機(jī)首次沖轉(zhuǎn)到 200 r/min后，檢查設(shè)備運(yùn)行無異常后按下“全關(guān)閥”按鈕，檢查所有高壓調(diào)節(jié)閥（cv）和中壓調(diào)節(jié)閥（icv）應(yīng)關(guān)閉。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速下降，就地檢查汽輪機(jī)本體內(nèi)部和軸封處無金屬摩擦聲，各軸承金屬溫度及回油溫度正常。在此期間，機(jī)組不允許停轉(zhuǎn)。（5）升速及暖機(jī)過程中，重點檢查以下項目：傾聽汽輪發(fā)電機(jī)組內(nèi)部聲音有無異常；檢查測試軸承振動及軸振動；檢查推力軸承及各軸承金屬溫度、潤滑油壓

7、和回油溫度；汽缸總膨脹、軸向位移及相對脹差等參數(shù)指示正常；檢查汽缸金屬溫度及溫差值；檢查軸封系統(tǒng)工作情況；檢查凝汽器真空和低壓排汽缸噴水情況；發(fā)電機(jī)氫、油、水系統(tǒng)各參數(shù)正常；檢查高、低壓旁路系統(tǒng)工作狀態(tài)；檢查汽機(jī)本體及管道疏水是否正常；檢查凝汽器、除氧器、各加熱器水位正常；檢查給水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵等運(yùn)行正常；1.2.1.7暖機(jī)（1）確認(rèn)摩擦檢查已完成，檢查并確認(rèn)高排通風(fēng)閥（vv）已關(guān)閉，按下ois上的暖機(jī)“按鈕”，將轉(zhuǎn)速目標(biāo)值設(shè)定1500r/min，轉(zhuǎn)速升速率100r/min/min，檢查并確認(rèn)ois板上的“關(guān)全閥”指示燈滅。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速上升。當(dāng)轉(zhuǎn)速升至400r/min時，檢查高壓調(diào)節(jié)門開

8、度保持，中調(diào)門逐漸開啟，監(jiān)視轉(zhuǎn)速上升情況。（2）根據(jù)油溫、氫溫調(diào)整潤滑油冷卻器和氫氣冷卻器冷卻水量。（3） cv閥微微開啟直到轉(zhuǎn)速升至400r/min，檢查并確認(rèn)高排通風(fēng)閥全開。當(dāng)轉(zhuǎn)速升至400轉(zhuǎn)/分時，cv閥的開度被電液調(diào)節(jié)器鎖定。而中壓調(diào)節(jié)預(yù)啟閥仍將開啟，使汽輪機(jī)升速至1500轉(zhuǎn)/分，進(jìn)行中速暖機(jī)。在暖機(jī)運(yùn)行時，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速由中壓調(diào)節(jié)閥控制。（4）在汽機(jī)暖機(jī)過程中按照冷態(tài)啟動曲線將主蒸汽溫度緩慢滑升至378 ，再熱蒸汽溫度緩慢滑升至335，控制溫升率不得超過55/小時。（5）中速暖機(jī)160分鐘，汽機(jī)中壓內(nèi)缸壁進(jìn)汽部分溫度達(dá)到320以上，高壓調(diào)節(jié)級內(nèi)壁溫度達(dá)到320，相應(yīng)中壓排汽溫度達(dá)到240

9、，中速暖機(jī)結(jié)束。檢查高中壓缸體膨脹已均勻脹出，高中壓缸脹差趨于穩(wěn)定且回縮，低壓缸脹差等各項控制指標(biāo)不超限。做好暖機(jī)結(jié)束參數(shù)記錄。（6）當(dāng)暖機(jī)運(yùn)行完成后按“暖機(jī)”下的“切除”按鈕復(fù)位，檢查并確認(rèn)cv閥關(guān)閉、vv閥全開。1.2.1.8定速3000r/min在ois面板上選定目標(biāo)轉(zhuǎn)速3000r/min和升速率100r/min/min，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升。過臨界時升速率應(yīng)自動升為300r/min/min。2 啟動過程中存在的故障分析及處理2.1 故障2：汽機(jī)opc超速保護(hù)動作時引起汽機(jī)跳閘機(jī)組啟動調(diào)試時，多次發(fā)生汽機(jī)opc超速保護(hù)動作使汽機(jī)跳閘異常。在#2機(jī)組deh汽機(jī)opc超速保護(hù)靜調(diào)時，發(fā)現(xiàn)汽機(jī)高

10、、中壓調(diào)門伺服閥缺一塊控制板，加裝該控制板后問題得到解決。2.2 故障3： 高、低壓旁路打開緩慢機(jī)組啟動時，高、低壓旁路開啟緩慢，造成主、再熱汽壓力調(diào)節(jié)困難；汽機(jī)沖轉(zhuǎn)過程中，需開大高旁而高旁開大緩慢，加之鍋爐啟動流量過低，使再熱汽壓力過低，進(jìn)而icv波動，汽機(jī)轉(zhuǎn)速隨之波動，緊急加強(qiáng)鍋爐燃燒，主、再熱汽壓力又快速上升，機(jī)組轉(zhuǎn)速隨之上升，汽機(jī)opc超速保護(hù)動作；機(jī)組切缸時，操作時高旁關(guān)小過快，需再次開大高旁而高旁開大緩慢，再熱汽壓力下降至過低，由于輔汽由冷再供汽，造成輔汽壓力0.2mpa過低，軸封供汽壓力過低甚至中斷。以上問題在高、低壓旁路氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣源附近加裝儀用壓縮空氣儲氣罐得到解決。達(dá)到設(shè)

11、計要求：高旁閥門快關(guān)所能達(dá)到的最短時間為35s，低旁閥快關(guān)時間為24 s，調(diào)節(jié)時間825s。2.3 故障4：汽機(jī)#2軸承軸振突發(fā)性振動增大機(jī)組負(fù)荷500mw左右，主機(jī)cv開度88%，#4高調(diào)開度關(guān)至零，#2x軸振高高報警，且數(shù)值跳躍波動大。將主汽壓力由21.3mpa降至20.6mpa，主機(jī)cv開度92.6%，#4高調(diào)開至17%（#1cv：100%，#2cv：78%，#3cv：82%#4cv：17%）。#2x軸振穩(wěn)定在0.010.02之間。#2x軸振為蒸汽激振，調(diào)節(jié)級噴嘴進(jìn)汽的非對稱性，引起不對稱的蒸汽力作用在轉(zhuǎn)子上，在極端工況下（#4高調(diào)開度關(guān)至零）產(chǎn)生的蒸汽擾動力作用在轉(zhuǎn)子上，使#2x軸振高高報警，且數(shù)值跳躍波動大。當(dāng)#4高調(diào)穩(wěn)定有一定的開度（17%左右）后#2x軸振穩(wěn)定在較低的水平。此問題在廠家同意將高調(diào)的進(jìn)汽閥門順序改成#4高調(diào)最先進(jìn)汽得到解決。4.結(jié)束語目前， 國內(nèi)三大汽輪機(jī)廠家僅東汽默認(rèn)啟動方式為中壓缸啟動方式，其它兩廠默認(rèn)為高中壓缸聯(lián)合啟動方式，相比較高中壓缸聯(lián)合啟動方式，中壓缸啟動方式具有許多優(yōu)點，有利于適應(yīng)各種狀態(tài)下的快速啟動，有利于鍋爐迅速達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)參數(shù)。同時，中壓缸啟動方式對于旁路系統(tǒng)控制要求更高些，另外，中壓缸啟動方式要與鍋爐的啟動循環(huán)系統(tǒng)相互配合，使機(jī)組啟動安全、經(jīng)濟(jì)。對調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題， 經(jīng)改進(jìn)已得到很好的解決。對機(jī)組高、中壓缸的金屬溫升率和