汽輪發(fā)電機組的啟動與停運

1/14汽輪發(fā)電機組的啟動與停運①

啟動：汽輪機從靜止?fàn)顟B(tài)到工作狀態(tài)的過程。啟動前的準(zhǔn)備→沖轉(zhuǎn)→升速→并網(wǎng)→帶負(fù)荷②

停機：汽輪機從工作狀態(tài)到靜止（或帶盤車）狀態(tài)。減負(fù)荷→解列→轉(zhuǎn)子惰走

→投盤車③

啟動是加熱過程，而停機則是降溫過程。對汽輪機而言，一次起停（負(fù)荷變化）經(jīng)歷一次應(yīng)力交變，造成低周疲勞損傷，最后導(dǎo)致裂紋。汽輪機的啟動一、啟動方式的分類1.

按新汽參數(shù)分：額定參數(shù)啟動、滑參數(shù)啟動1)

滑參數(shù)啟動的優(yōu)點：①

相對于額定參數(shù)啟動，滑參數(shù)啟動的進汽參數(shù)低、流量大，對汽輪機加熱均勻，減小熱應(yīng)力、脹差；②

進汽參數(shù)低，可減少啟動汽水損失，縮短啟動時間，提高啟動經(jīng)濟性；③

流量大，防止末級超溫。2)滑參數(shù)啟動分兩種：①

壓力法啟動

沖轉(zhuǎn)前主汽門前蒸汽有一定壓力和溫度，升速過程逐漸開大調(diào)門，利用調(diào)門控制轉(zhuǎn)速，直到額定轉(zhuǎn)速調(diào)門全開②

真空法啟動

鍋爐點火前，從鍋爐到調(diào)節(jié)級前所有閥門打開，投入抽氣設(shè)備使?fàn)t，機都處于真空狀態(tài)，升速帶負(fù)荷全部由鍋爐控制。2.

按沖轉(zhuǎn)方式分：高壓缸啟動、中壓缸啟動、高中壓缸聯(lián)合啟動1)中壓缸啟動①啟動時蒸汽不經(jīng)過高壓缸，直接從中壓缸進汽沖轉(zhuǎn)。為維持高壓缸溫度水平，可采用通風(fēng)閥或倒暖的方式。當(dāng)轉(zhuǎn)速升到一定轉(zhuǎn)速或并網(wǎng)帶一定負(fù)荷（如5%

負(fù)荷）后再切換到高壓缸進汽。安全性較高，但啟動時間延長。②進汽時經(jīng)過熱器、再熱器兩次加熱，縮短了加熱到預(yù)定參數(shù)的時間，汽缸加熱均勻，采用中壓缸進汽方法，同樣沖轉(zhuǎn)功率下焓降小、流量大；③高壓轉(zhuǎn)子同時被加熱。2)高中壓缸聯(lián)合啟動①

帶旁路；②

冷態(tài)或熱態(tài)；③

啟動時，高中壓缸同時進汽沖動轉(zhuǎn)子，對合缸機組有好處，減少熱應(yīng)力，縮短啟動時間。3.

按啟動前汽輪機金屬溫度分：①冷態(tài)啟動（150~180℃）停機時間大于

72

小時

（汽缸金屬溫度約低于該測點滿負(fù)荷溫度的

40%）②溫態(tài)啟動（180~350℃）停機

10~56

小時（汽缸金屬溫度約在該測點滿負(fù)荷溫度的

40%~80%）③熱態(tài)啟動（>350℃）停機小于

10

小時（汽缸金屬溫度約高于該測點滿負(fù)荷溫度的

80%）④極熱態(tài)啟動：停機小于

1

小時4.

按照汽輪機轉(zhuǎn)子溫度是否在低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度以上劃分：低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度（FATT）：轉(zhuǎn)子材料在該溫度以下體現(xiàn)出冷脆性，容易產(chǎn)生裂紋。5.

按控制進汽的閥門分：1)

調(diào)節(jié)汽門啟動

電動主閘門和自動主汽門全開，進入汽輪機的蒸汽由調(diào)節(jié)汽門控制。2)

自動主汽門和電動主閘門（或旁路門）啟動

調(diào)節(jié)汽門全開，進入汽輪機的蒸汽由自動主汽門和電動主閘門（或旁路門）控制。二、冷態(tài)啟動

1.

冷態(tài)滑參數(shù)啟動的主要步驟①啟動前的準(zhǔn)備工作②抽真空③暖管④沖轉(zhuǎn)、升速和定速暖機⑤并列接待初始負(fù)荷⑥加負(fù)荷至額定值2.

沖轉(zhuǎn)前操作程序配汽包爐的機組：油循環(huán)～發(fā)電機水冷系統(tǒng)投用～啟動盤車～軸冷系統(tǒng)投用及循環(huán)水母管沖壓～低壓清洗及凝結(jié)水循環(huán)～除氧器加熱～鍋爐上水～凝汽器抽真空～軸封送汽～鍋爐點火后汽機進汽管暖管。配直流爐的機組：油循環(huán)～發(fā)電機水冷系統(tǒng)投用～啟動盤車～軸冷系統(tǒng)投用及循環(huán)水母管沖壓～低壓清洗及凝結(jié)水循環(huán)～高壓清洗、給水循環(huán)一除氧器加熱～凝汽器抽真空～鍋爐點火后汽機進汽管暖管～軸封送汽。軸冷系統(tǒng)投用及循環(huán)水母管沖壓有時放在最前面進行。由于每臺機組的型式不同，所以冷態(tài)沖轉(zhuǎn)前的操作內(nèi)容會有區(qū)別，而且操作順序也會有些不同，但大部分操作內(nèi)容和程序都是相同的。1)啟動前的準(zhǔn)備工作疏水門全開，油泵試轉(zhuǎn)供油正常，盤車馬達試運轉(zhuǎn)正常。油泵、給水泵、凝結(jié)水泵聯(lián)動試驗。真空系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)檢查。重要表計正常：轉(zhuǎn)速、晃動、汽缸金屬溫度、水位計等。除氧器水位2/3，凝結(jié)器水位3/4，油箱油位2/3。油循環(huán)：①目的：檢查油系統(tǒng)完好程度，進一步凈化油系統(tǒng)，提高透平油油質(zhì)，調(diào)節(jié)油溫，維持冷油器出口,軸承入口35-45℃(油溫過高,粘度低,油膜薄,軸承易干磨,油易老化,油溫過低,粘度大,油膜厚,穩(wěn)定性差,油膜振蕩引發(fā)振動增大)

。②主要操作：投啟動油泵，開冷油器油側(cè)進、出口門，水側(cè)進口門開、出口門關(guān)注意油箱油位變化。2)

啟動盤車汽輪機啟動前必須先投盤車，原因：①啟動盤車后可先對機組進行檢查；②汽機沖轉(zhuǎn)前會有部分蒸汽進入機內(nèi)，若轉(zhuǎn)子靜置，會產(chǎn)生熱彎曲。3)低壓清洗和凝結(jié)水循環(huán)凝結(jié)水以及除氧器系統(tǒng)的沖洗——低壓清洗給水系統(tǒng)的沖洗——高壓清洗低壓清洗和凝結(jié)水循環(huán)的目的：清洗凝汽器、軸封加熱器、低壓加熱器、除氧器及其管系，并使系統(tǒng)內(nèi)水質(zhì)達到要求。檢查設(shè)備系統(tǒng)工作情況是否正常，并建立凝結(jié)水系統(tǒng)循環(huán)，以便啟動給水循環(huán)。4)

除氧器加熱汽包爐進水前及直流爐點火前應(yīng)對除氧器的水進行加熱，將其加熱到微正壓下的飽和溫度，進行熱力除氧（除氣），以保證鍋爐點火時爐內(nèi)給水水質(zhì)合格，防止鍋爐腐蝕。注意事項：①除氧器加熱的條件：凝結(jié)水系統(tǒng)清洗結(jié)束；除氧器系統(tǒng)已按加熱前要求檢查過，閥門位置已按規(guī)定設(shè)置完畢；除氧器汽壓聯(lián)鎖及高水位、低水位保護已校驗正常，已處在準(zhǔn)備充水加熱的狀態(tài)；除氧器水位已由凝結(jié)水補水泵加至規(guī)定值；除氧器備用汽源正常，備用汽管道已經(jīng)充分暖管。

②除氧器進汽前需啟動除氧循環(huán)泵，并確保除氧循環(huán)泵運轉(zhuǎn)正常。

③除氧器進汽加熱時，應(yīng)維持正常水位。④給水箱出水含氧量應(yīng)合格。5)

高壓清洗和大循環(huán)機組啟動時，高壓清洗指高壓給水管道沖洗和鍋爐冷態(tài)水沖洗；大循環(huán)即指鍋爐點火前給水的正常循環(huán)。對汽包爐來說沒有大循環(huán)，只有向鍋爐上水。

配直流爐機組的高壓清洗和大循環(huán)配直流爐的機組，鍋爐的進水、低溫沖洗都用給水泵進行。6)

抽真空，投入軸封系統(tǒng)目的：創(chuàng)造暖管、沖轉(zhuǎn)條件操作順序：投循環(huán)水→投凝結(jié)水→投盤車→投抽氣器→投汽封

(防止軸承油中帶水）軸封供汽過熱度大于14度。供汽壓力用啟動曲線推薦值。在除氧器加熱凝結(jié)水后進行，因為這時已可能會有熱水進入凝汽器，待到鍋爐點火汽機進汽管暖管時，更會有大量的蒸汽進入凝汽器。如果凝汽器內(nèi)沒有建立一定的真空，汽水進入凝汽器，會使凝汽器內(nèi)形成正壓，損壞排汽缸安全門等設(shè)備。凝汽設(shè)備建立真空更是汽輪機沖轉(zhuǎn)必不可少的條件！注意事項：①必須在盤車狀態(tài)下，才能投入軸封供汽。②軸封送汽時間盡可能短③將真空維持到?jīng)_轉(zhuǎn)要求的數(shù)值。特別注意：

①冷態(tài)啟動，應(yīng)該先投入抽氣設(shè)備和軸封加熱器，后投入軸封供汽。②熱態(tài)啟動，應(yīng)該先投入軸封供汽，后投入抽氣設(shè)備和軸封加熱器。7)暖管①暖管內(nèi)容：主、再熱蒸汽管道，輔助用汽管道。②暖管溫升速度：不大于3~5℃/min。③暖管時間：10-15min。④暖管目的：防止蒸汽帶水進入汽輪機；減小管道熱應(yīng)力。

注意事項：①疏水及時排放。②暖管前，投循環(huán)水（因暖管疏水排至凝汽器），投凝結(jié)水系統(tǒng)，投抽氣器。③暖管及旁路投運后，控制排汽室溫度在

80℃以內(nèi)。旁路系統(tǒng)投入使用后，排汽室溫度會逐漸升高，此時要控制低壓旁路排入凝汽器蒸汽的溫度，并控制排汽室溫度，以免對低壓缸膨脹差造成過大影響。打開疏水門，保證疏水及時排出同時使管內(nèi)蒸汽流動，才能順利預(yù)熱管道，并使蒸汽本身的溫度逐漸提高至能滿足沖轉(zhuǎn)的要求。3.

沖轉(zhuǎn)參數(shù)選擇傳熱方式：

凝結(jié)放熱—對流放熱—導(dǎo)熱啟動參數(shù)的選擇，主要是考慮金屬部件的熱應(yīng)力，而熱應(yīng)力的大小主要是取決于蒸汽與金屬部件之間的溫差和放熱系數(shù)。壓力過低，加熱效果差，暖機時間長；過高，熱沖擊大，且流量過小，暖機時間延長，開機時間延長。高壓過熱蒸汽

低壓微過熱蒸汽

濕蒸汽低壓過熱蒸汽的放熱系數(shù)較?。é?/p>

=58.15~174.45W/(m2·

K)），相當(dāng)于額定參數(shù)時的1/10。進汽溫度要求蒸汽至少有

50℃的過熱度。適宜的啟動蒸汽溫度對汽輪機的啟動具有決定的意義。再熱蒸汽往往難于同時達到要求過熱度要求。常延遲沖轉(zhuǎn)時間，從而延長了整個機組的啟動時間。為了減小這種矛盾，常采用盡量開足再熱蒸汽管疏水閥門以增加疏水量的辦法。有汽機旁路的機組，還采用在暖管時有意關(guān)小汽機低壓旁路閥，從而提高再熱蒸汽壓力以增加疏水量，達到提高中壓主汽門前再熱汽升溫速度，趕上主蒸汽升溫速度的目的。為什么凝汽式汽輪機啟動時要建立必要的真空？①可使汽缸內(nèi)氣體密度減小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時與氣體摩擦鼓風(fēng)損失也減?。虎谄變?nèi)保持一定的真空，可增大進汽做功的能力，減少汽耗量，并使低壓缸排汽溫度降低。若啟動時真空太低，沖轉(zhuǎn)時可能使凝汽器內(nèi)產(chǎn)生正壓，引起大氣安全門動作或排汽室溫度過高，使凝汽器銅管急劇膨脹，造成脹口松弛，導(dǎo)致凝汽器漏水。真空也不需要太高，過高，抽真空時間延長，流量過小，暖機時間延長，開機時間延長。真空450-500mmHg。主汽為低壓微過熱蒸汽，溫度高于金屬溫度50-100

度（不應(yīng)大于426度），過熱度不低于50

度。兩側(cè)主汽溫度差小于17度；上下缸溫差不大于

50℃高、中壓缸合缸，主、再熱蒸汽溫度差一般為28度，短時可允許在42度，不得大于80度。潤滑油壓及軸承油流正常，油溫35-45度。晃動變化:

不大于原始的±0.02mm。4.

汽輪機冷態(tài)啟動步驟1)

沖轉(zhuǎn)和摩擦檢查①對

300MW

機組冷態(tài)啟動時，用主汽門沖轉(zhuǎn)暖機，以

100~150r/min

的升速率將轉(zhuǎn)速升至600r/min，盤車裝置自動退出②600r/min

摩擦檢查。切斷進汽5min內(nèi)快速完成檢查，確認(rèn)無金屬聲后，迅速沖轉(zhuǎn)至600

轉(zhuǎn)/分，升速率100~150r/min。2)升速到中速暖機1500rpm（隨機組不同有變化），暖機。★中速暖機轉(zhuǎn)速確定的原則①避開臨界轉(zhuǎn)速

(以實測的為準(zhǔn))②避開低壓缸長葉片共振頻率部分機組選用1500r/min作為中速暖機轉(zhuǎn)速，上汽廠引進型300MW機組，中速暖機轉(zhuǎn)速選用2000~2080r/min原因是考慮避開低壓缸長葉片共振頻率。過臨界時注意的問題：迅速通過，嚴(yán)格監(jiān)視振動機組過臨界轉(zhuǎn)速時的升速率大多為

300r/min暖機時間需

60~90min，引進型

300MW

機組中速暖機時間長達

180min中速暖機階段是否結(jié)束，要看高中壓缸的溫度水平。

3)升至全速中速暖機結(jié)束，升速到3000rpm，向電氣發(fā)出信號。機組達到升速條件后，即可進行升速操作。機組在3000r/min時，一般不安排暖機時間，只安排進行少量的操作，并進行全面檢查。操作和全面檢查結(jié)束并確認(rèn)沒有問題后，將機組并入電網(wǎng)。

★沖轉(zhuǎn)過程基本要求升速率小于

100-150r/min;汽缸金屬溫升率小于

2-2.5

度/min★快速平穩(wěn)過臨界轉(zhuǎn)速，嚴(yán)格監(jiān)視振動防止振動超過規(guī)定值，軸承振動小于

0.03mm，監(jiān)視好機組膨脹及脹差情況。軸溫和軸承瓦溫、回油溫度加強監(jiān)視汽輪機的熱應(yīng)力監(jiān)視，可控制汽輪機啟動的速度變化率，同時整個啟動過程中控制負(fù)荷的變化率。

4)

機組帶負(fù)荷暖機和并網(wǎng)后的操作300MW

機組并網(wǎng)后低負(fù)荷暖機到帶滿負(fù)荷，共分15，30，60，120MW四個階段。初始負(fù)荷3-5%，上汽要求lmin內(nèi)使機組帶上15MW負(fù)荷，防止逆功率保護動作。初始負(fù)荷暖機時間：30min。在此期間鍋爐應(yīng)盡量保持汽壓、汽溫穩(wěn)定。否則主汽溫度每升高1.7度，增加暖機時間1分鐘。凝結(jié)水回收，凝結(jié)水放水門關(guān)，至除氧器門開。注意檢查汽缸上下溫差、轉(zhuǎn)子振動、缸脹、脹差、軸向位移、軸承油壓油溫是否正常。

5)

超速試驗和

FATT負(fù)荷加至30MW，暖機4小時后超速試驗；30CrMoV

的

FATT

約為

100℃，運行一段時間后時間，F(xiàn)ATT變高。6)

重新并網(wǎng)帶負(fù)荷，直至額定負(fù)荷升負(fù)荷中注意事項：①15%負(fù)荷，停排汽缸噴水減溫；②負(fù)荷60-80%，投高加或隨機組啟動投高加；③升負(fù)荷速率，主、再熱汽溫升率不得大于規(guī)定值（參考規(guī)程或啟動曲線）。

★汽輪機啟動、停運過程中的參數(shù)控制原則蒸汽溫升率→蒸汽金屬間溫差→金屬溫升率→金屬溫差→熱應(yīng)力、熱膨脹、熱變形蒸汽溫升率：主蒸汽

1-1.5℃/min，再熱蒸汽

2-2.5℃/min金屬溫升率：不大于

1.5℃/min三、熱態(tài)啟動冷熱態(tài)的分界溫度為

150℃，汽缸達此溫度時，高中壓轉(zhuǎn)子的中心孔溫度已通過材料脆性轉(zhuǎn)變溫度，各部分金屬溫度及膨脹已達到或超過空負(fù)荷全速時的水平。原則上在此溫度啟動，沖轉(zhuǎn)后可不必暖機，只要檢查工作和操作能跟上，就可直接升到3000r/min。但不同機組啟動性能差別，其冷熱態(tài)分界溫度的規(guī)定各制造廠不盡相同。經(jīng)驗說明：對于某些國產(chǎn)機組

高中壓內(nèi)缸內(nèi)下壁溫度即使達200℃，都不能不經(jīng)暖機直接升到3000r/min。更多機組經(jīng)驗表明：冷態(tài)啟動高中壓內(nèi)缸內(nèi)下壁溫度大于等于250

℃

是升到全速的條件。因此機組熱態(tài)啟動界限較高，有些機組以缸溫

400

℃為準(zhǔn)。

★脆性轉(zhuǎn)變溫度FATT：在不同溫度下，對金屬材料進行沖擊試驗，脆性斷口占試驗斷口50%的溫度。材料工作在FATT溫度以下，沖擊韌性顯著下降，容易發(fā)生脆性破壞。CrMoV合金鋼的FATT為80～130℃

1.

熱態(tài)啟動注意問題1）控制啟動前汽缸上下溫差不超出允許范圍：防止間隙變化，造成動靜摩擦。2）熱態(tài)啟動時投用高溫軸封汽，軸封供汽溫度應(yīng)和汽缸溫度相匹配，且必須充分暖管，以防止轉(zhuǎn)子軸封段受熱沖擊和高中壓負(fù)差脹的增大。3）送軸封汽前先投盤車。4）嚴(yán)格控制大軸彎曲值和盤車的使用。熱態(tài)啟動要特別注意大軸彎曲（晃動度）不能越過規(guī)定值；在盤車狀態(tài)仔細(xì)聽聲音，檢查軸封和機組內(nèi)有沒有摩擦現(xiàn)象，若發(fā)現(xiàn)動靜摩擦不能啟動機組，動靜摩擦嚴(yán)重時，還應(yīng)停止連續(xù)盤車改用手動盤車。大軸晃度增大且有金屬摩擦聲時，采用手動盤車，目的：調(diào)直大軸。5）

熱態(tài)啟動的沖轉(zhuǎn)參數(shù)要求主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度要高于汽缸金屬溫度

50~100℃，且蒸汽過熱度不少于56℃。啟動時，必須選擇與高中壓缸金屬溫度相匹配的主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度。如果沖轉(zhuǎn)參數(shù)比汽缸金屬溫度低，將在汽缸內(nèi)表面和轉(zhuǎn)子外表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，過大

的拉應(yīng)力容易引起裂紋。調(diào)節(jié)級后的蒸汽溫度比主蒸汽溫要低

50~100℃，同樣，進入中壓缸的再熱蒸汽到達第一級出口時溫度也有所降低。6）嚴(yán)格監(jiān)測振動：特別是中速之下，振動超限立即打閘，并投入連續(xù)盤車2.

熱態(tài)啟動操作注意問題1）熱態(tài)啟動時，應(yīng)先送軸封汽然后再抽真空，因為熱態(tài)啟動凝汽器抽真空時，如果軸封尚未供汽，轉(zhuǎn)子軸封處會受到強烈的冷卻。高中壓汽缸軸封送汽溫度必須與金屬溫度匹配，熱態(tài)啟動時軸封是最易受到熱沖擊的部位。在向軸封送汽前，對系統(tǒng)