330MW汽轮发电机组中压缸启动分析
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1.1 1.4 机组工况定义1.4.1额定工况(铭牌出力工况TRL)1.4.1.1 工况条件1) 主蒸汽、再热蒸汽参数为额定值;蒸汽品质满足规定的要求;2) 汽轮机低压缸排汽压力为11.8kPa.a,纯凝汽运行;3) 补给水率为3%;4) 全部回热系统正常运行,但不带厂用辅助蒸汽;5) 发电机额定功率因数、额定氢压、额定电压、额定频率,发电机氢气冷却器进口水温38℃。
1.4.1.2 工况要求在上述工况条件下,汽轮发电机组能在寿命期内保证能安全连续运行,机组输出额定功率330MW(已扣除静态励磁所消耗的功率)。
此工况为机组出力保证值的验收工况,此工况的进汽量称为汽轮机额定进汽量。
此工况下的输出功率值为330MW,热耗值8065.1kJ/kW.h。
1.4.2 热耗考核工况(THA)1.4.2.1 工况条件1) 主蒸汽、再热蒸汽参数为额定值,蒸汽品质满足规定的要求;2) 汽轮机低压缸排汽压力为5.2kPa.a,纯凝汽运行;3) 补给水率为0%;4) 全部回热系统正常运行,但不带厂用辅助蒸汽;5) 发电机额定功率因数、额定氢压、额定电压、额定频率,发电机氢气冷却器进口水温26℃1.4.2.2 工况要求此工况条件下汽轮发电机组能在保证寿命期内能安全连续经济运行;此时发电机输出功率为330MW(已扣除静态励磁所消耗的功率)。
此工况为汽轮机热耗保证值的验收工况。
1.4.3 汽轮机最大连续出力工况(T-MCR)1.4.3.1 工况条件1) 主蒸汽、再热蒸汽参数为额定值,汽轮机进汽量等于额定工况(TRL)进汽量,蒸汽品质满足规定的要求;2) 汽轮机低压缸排汽压力为5.2kPa.a,纯凝汽运行;3) 补给水率为0%;4) 全部回热系统正常运行,但不带厂用辅助蒸汽;5) 发电机额定功率因数、额定氢压、额定电压、额定频率,发电机氢气冷却器进口水温26℃。
1.4.3.2 工况要求在上述工况条件下汽轮发电机组能在保证寿命期内能安全连续运行,此工况为机组最大出力保证值的验收工况。
中压缸启动与汽机旁路系统分析发布时间:2022-09-12T06:01:43.978Z 来源:《当代电力文化》2022年9期作者:刘春波[导读] 汽轮机在启动的时候有不同的进汽方式,而根据具体进汽的原理,我们可以分成两种类型,第1种类型是高压缸启动,第2种类型是中压缸启动,从目前我们了解的情况来看,国内很多汽轮机,特别是300mw~600mw的汽机,使用的都是高压缸启动模式。
刘春波内蒙古大唐国际锡林浩特发电有限责任公司,026000摘要:汽轮机在启动的时候有不同的进汽方式,而根据具体进汽的原理,我们可以分成两种类型,第1种类型是高压缸启动,第2种类型是中压缸启动,从目前我们了解的情况来看,国内很多汽轮机,特别是300mw~600mw的汽机,使用的都是高压缸启动模式。
当然也有很多企业使用了中压缸启动的模式,到底选择哪种类型的启动模式,具体还需要根据企业的实际运营情况来选择,但最终的目的都是提高整个系统的使用效率。
关键词:中压缸;汽机旁路系;启动一、两种启动方式对比(一)高压缸启动首先从优点来进行分析,高压缸的加热过程比较均匀,它在启动的过程当中,蒸汽可以同时输送到每一个高压缸冲段装置当中,再加上他本身就有比较均匀的进汽模式,在分缸的位置也能够达到加热均匀的状态。
所以从整体的情况来看,中压缸和高压缸都有着比较均匀的进汽效果。
通过对产品生产的实际需求进行分析,我们可以排除二级旁路的问题,在这个过程当中,我们可以使用锅炉5%的容量进行锅炉疏水旁路的运作,只有这样才可以对各种类型工况进行优化并且达到启动的要求,但需要注意的是在这个过程当中,高压缸启动需要花费的时间比较长,需要重点进行管理。
对于整个火电基础来说,高压缸启动需要花费的时间长,是因为它没有气机旁路,它需要使用停机停炉的方法,对整个系统运行状态进行管理以及维持。
系统有部分内容但有一些基本的符合它的实用性比较强,也就是说在运行的过程当中不需要进行频繁的启动或者频繁的关闭,也不需要进行频繁的调峰管理和带电运行,它的整个操作过程非常的简单,运行要求也非常的简单。
汽轮机中压缸启动及故障的分析处理0 引言新昌电厂2×660MW超临界机组汽轮机为东方汽轮机厂引进日立技术生产制造的超超临界、一次中间再热、三缸四排汽、单轴、双背压凝汽式汽轮发电机组,型号为:N660-25/600/600,机组默认启动方式为中压缸启动模式。
1 启动过程及分析[1,2]1.1 机组启动总则根据机组初始状态不同,汽轮机的启动可分成不同的启动状态。
其目的是对汽轮发电机组的缸体和转子的寿命影响在满足要求的前提下,获得最快的启动速度和经济性。
划分冷热态启动的依据是高压缸内下缸第一级金属温度和中压内下缸第一级金属温度值。
对于中压缸启动,高压缸第一级后汽缸金属内表面温度低于150℃,采用冷态启动方式(中压缸启动)。
一般情况下我们把机组的启动过程分成以下三个阶段:a. 锅炉点火到汽轮机冲转;b. 汽轮机冲转、升速到发电机并网;c. 从并网、切缸到带满负荷。
1.2 冷态启动过程介绍1.2.1 锅炉点火到汽轮机冲转锅炉点火后,确认高、低旁路控制压力、温度上升率正常,高、低旁减温器及三级减温减压装置均正常投入运行。
1.2.1.1高压缸预暖检查冷段再热管道内蒸汽压力应不低于700 kPa(g)。
确认1段抽汽管道逆止门处于全关状态。
确认冷再管道疏水阀开启,疏水正常。
检查凝汽器压力不高于13.2kPa(a)。
确认汽轮机处于跳闸状态。
检查并确认高压缸第一级后汽缸内壁金属温度低于150℃。
1.2.1.2高压缸预暖的操作程序:(1)辅助蒸汽系统来汽管道充分疏水。
(2)将汽轮机导汽管疏水阀门由100%关闭至20%开度。
1.2.1.3预暖操作:(1)将高压缸预暖阀开启到10%开度,同时检查通风阀处于全关状态。
(2)高压缸预暖阀10%开度保持30分钟后,再开启到30%开度。
(3)高压缸预暖阀30%开度保持20分钟后,再开启到55%开度,保持此开度直到高压缸第一级后汽缸内壁金属温度升到150℃。
(4)一旦高压缸第一级后汽缸内壁金属温度升到150℃,应立即进行高压缸热浸泡。
汽轮机的中压缸启动1、什么叫汽轮机的中压缸启动?汽轮机启动中,由中压缸进汽冲动转子,而高压缸只有在机组带10%—13%负荷时才进汽,这种启动方式即为中压缸启动方式。
2、中压缸启动具备的条件:(1)具有高低压串联的旁路系统;(2)调节系统具有对中压调节汽门单独控制的能力;(3)具有相应的高压缸抽真空系统及可以反流预暖高压缸的可控高压缸排汽逆止门或其旁路系统。
2.1中压缸启动的优、缺点2.1.1优点1)中压缸启动为全周进汽,对中压缸和中压转子加热均匀;同时,对高压缸进行倒暖缸,使高压缸及其转子的受热也较均匀,不会产生预热过程中的温升率过大的问题,这就减少了启动过程中汽缸和转子的热应力,延长了机组的使用寿命。
2)易于实现蒸汽与金属温度的匹配。
中压缸启动,一方面再热蒸汽经过连续两次的加热,其温度极易实现与中压进汽部分的汽缸及转子金属温度的匹配;另一方面再热蒸汽与主蒸汽间的温差比高中压缸联合启动时小的多,因此在负荷切换时就较易实现主蒸汽、再热蒸汽的温度与高压调节级、中压第一级处金属温度的同时匹配,对机组避免热冲击,减少因蒸汽与金属温差引发的寿命损耗有一定的益处。
3)提前过渡低温脆性转变温度,增加机组安全性。
汽轮机的启动过程,实质上就是对汽轮机各部件按照一定速率的加热过程。
启动过程不但要使汽缸的金属温度提高到工作温度,而且必须使转子温度尽快地升高到一定值以避免转子发生低温脆性断裂。
高、中压缸联合启动时,由于蒸汽流量小,转子往往不能得到有效的加热,尤其是在冷态启动时,转子温度不能很快加热到转子的脆性转变温度以上,延长了中低速暖机时间,影响启动速度。
在中缸启动时,由于中、低压转子通过的蒸汽流量大,就可以提高再热器的压力,从而可通过提高锅炉的蒸发量来加快再热汽温的提升速度,使中压转子快速越过脆性转变温度。
同时可以通过倒暖使高压缸在进汽前转子温度越过脆性转变温度,加快机组的启动速度,提高机组在高速下的安全性。
4)抑制低压缸温度水平,提高低压转子的安全性。
330MW汽轮发电机组中压缸启动分析摘要:文章结合陕西华电蒲城发电有限公司3号机组的实际情况,介绍了机组在启动过程中高低压旁路的配合,详细论述了机组冲转、并网带负荷、切缸的全过程以及各阶段的相关注意事项。
关键词:中压缸启动旁路切缸注意事项1 概述陕西华电蒲城发电有限公司3号机组系北京汽轮电机有限责任公司自行设计制造的330MW汽轮发电机组,型号为N330-17.75/540/540。
该机组采用中压缸进汽启动方式,由中压调节门控制冲转升速,高压缸根据受热情况处于倒暖加热或真空隔离状态,并且通过高、低压旁路的配合,分别对应控制主蒸汽和再热器出口的压力,高低压旁路的控制逻辑进入DEH。
当机组定速并网在一定的负荷下运行满足切缸的条件后,自动切换到高压缸运行。
2中压缸启动机组系统配置和旁路控制2.1 系统配置中压缸启动方式下,汽机主要的问题是控制高压缸在鼓风摩擦作用下所产生的热量,因此在热力系统上考虑设置了高压缸抽真空阀、并在高排逆止门加装旁路门作为高压缸倒暖阀。
高压缸抽真空阀的作用:抽真空阀与凝汽器相通,使高压缸在机组冲转和低负荷阶段处于真空隔离状态,以防止鼓风效应引起高压缸金属温度过高。
高压缸倒暖阀的作用:在冷态启动的最初阶段预热高压缸。
2. 2 旁路控制锅炉点火后,为维持锅炉的燃烧稳定,满足汽轮机的启动要求,可以投入旁路运行。
本机组所配为苏尔寿高、低串联二级旁路系统。
高旁投入自动以后,减压阀自动开启至最小流量控制阀位Ymin(10% 可设定),以保证炉侧的燃烧。
对应此高旁开度的蒸汽压力由当前的炉侧燃烧水平所决定,即在最小阀位Ymin处滑压。
一旦蒸汽压力达到最小值Pmin(1MPa 可设定),压力控制器开启高旁,在增加蒸汽流量时以保持蒸汽压力恒定在Pmin上。
如果高旁阀的开度达到阀位Ym(30% 可设定),压力设定值就由压力控制器开始增加,随着锅炉蒸发量的增加,主汽压力上升,从而保证在阀位Ym滑压。
另外压力增加的梯度被限制,且负梯度被置零,因此可以保持已经达到的锅炉压力。
330MW汽轮发电机组中压缸启动分析
发表时间:2019-09-10T09:59:30.030Z 来源:《当代电力文化》2019年第09期作者:王向红
[导读] 结合陕西华电蒲城发电有限公司3号机组的实际情况,介绍了机组在启动过程中高低压旁路的配合,详细论述了机组冲转、并网带负荷、切缸的全过程以及各阶段的相关注意事项。
陕西华电蒲城发电有限公司陕西省渭南市 715501
摘要:文章结合陕西华电蒲城发电有限公司3号机组的实际情况,介绍了机组在启动过程中高低压旁路的配合,详细论述了机组冲转、并网带负荷、切缸的全过程以及各阶段的相关注意事项。
关键词:中压缸启动旁路切缸注意事项
1 概述
陕西华电蒲城发电有限公司3号机组系北京汽轮电机有限责任公司自行设计制造的330MW汽轮发电机组,型号为N330-17.75/540/540。
该机组采用中压缸进汽启动方式,由中压调节门控制冲转升速,高压缸根据受热情况处于倒暖加热或真空隔离状态,并且通过高、低压旁路的配合,分别对应控制主蒸汽和再热器出口的压力,高低压旁路的控制逻辑进入DEH。
当机组定速并网在一定的负荷下运行满足切缸的条件后,自动切换到高压缸运行。
2中压缸启动机组系统配置和旁路控制
2.1 系统配置
中压缸启动方式下,汽机主要的问题是控制高压缸在鼓风摩擦作用下所产生的热量,因此在热力系统上考虑设置了高压缸抽真空阀、并在高排逆止门加装旁路门作为高压缸倒暖阀。
高压缸抽真空阀的作用:抽真空阀与凝汽器相通,使高压缸在机组冲转和低负荷阶段处于真空隔离状态,以防止鼓风效应引起高压缸金属温度过高。
高压缸倒暖阀的作用:在冷态启动的最初阶段预热高压缸。
2. 2 旁路控制
锅炉点火后,为维持锅炉的燃烧稳定,满足汽轮机的启动要求,可以投入旁路运行。
本机组所配为苏尔寿高、低串联二级旁路系统。
高旁投入自动以后,减压阀自动开启至最小流量控制阀位Ymin(10% 可设定),以保证炉侧的燃烧。
对应此高旁开度的蒸汽压力由当前的炉侧燃烧水平所决定,即在最小阀位Ymin处滑压。
一旦蒸汽压力达到最小值Pmin(1MPa 可设定),压力控制器开启高旁,在增加蒸汽流量时以保持蒸汽压力恒定在Pmin上。
如果高旁阀的开度达到阀位Ym(30% 可设定),压力设定值就由压力控制器开始增加,随着锅炉蒸发量的增加,主汽压力上升,从而保证在阀位Ym滑压。
另外压力增加的梯度被限制,且负梯度被置零,因此可以保持已经达到的锅炉压力。
当锅炉的出口压力达到汽机冲转压力Psynch(4 MPa 可设定),压力设定点的生成将转为压力控制模式,压力设定点保持在一个恒定值上,但操作人员可以改变其值。
当汽机切缸完成后,所有蒸汽通过汽机时,高旁阀关闭,压力设定值生成切换至“跟踪”模式。
3机组的启动过程
3.1 启动前的准备
当锅炉出口蒸汽达到一定温度时,就可以进行汽轮机的预热。
此时可进行汽机的“挂闸”操作,开启主汽门并联开倒暖阀,高压缸进入预热状态。
需要说明一点:由于本机组在自动切缸时逻辑要求主汽温度达到一定条件,而进入逻辑的主汽温度信号取自汽机主汽门前。
所以提早挂闸有利于该点温度的升高,以便于机组迅速切缸接带大负荷运行,否则即使炉侧主汽温度上升而并未及时挂闸,那么主汽门前的该点温度也因蒸汽不流通而很难提高。
但是提前挂闸一定要防止高压调节门不严造成汽缸进汽,甚至冲动转子的情况发生。
汽机挂闸后,检查下列阀门位置:高排逆止门关闭、抽真空阀关闭、倒暖阀开启。
蒸汽经过高压旁路和倒暖阀进入高压缸。
此时高压缸内的压力随着再热器压力的上升而上升,高压缸的金属温度也将上升至再热器压力相对应的饱和温度。
3. 2 冲转
3. 2. 1 冲转蒸汽参数
主蒸汽压力:4 MPa ;主蒸汽温度:380℃;再热蒸汽压力:1.5 MPa ;再热蒸汽温度:360℃。
3. 2. 2 升速过程的注意事项
当实际转速大于54 r/min后,检查盘车是否已自动脱扣。
冷态启动时需暖机30分钟,转速维持在1000 r/min直到高压外缸下法兰温度达到190℃时,才允许升速。
转速达到1020 r/min时,检查抽真空阀应开启,而倒暖阀应关闭,高排逆止门关闭。
当转速达到1050 r/min时,检查高压主汽门应自动关闭,再次复查高排逆止门、抽真空阀、倒暖阀的正确位置。
鉴于中压缸启动的特殊性,在高压缸暖缸到隔离抽真空的这段时间里一定要对高压外缸下法兰温度、高压缸排气压力加强监视。
笔者在#3机组的调试工作中,曾经历过一次高压缸抽真空阀的关闭保护动作:当时汽机在1000r/min暖机,高压外缸下法兰温度接近180℃。
随着暖机时间的持续,当高压外缸下法兰温度至190℃时,抽真空阀自动开启。
由于炉侧燃烧不稳定,汽机没有立即升速,可就在这时汽机却突然跳闸。
经查跳闸原因系高压缸抽真空阀的关闭保护动作。
升速过程中需密切监视振动、推力/径向轴承温度、中/低压缸差胀等参数的变化。
当转速升至3000r/min准备同步运行。
3. 2. 3 切缸的条件及注意事项.
机组并网后会自带7MW负荷以免逆功率保护动作。
全面检查各运行参数,准备逐步提升负荷。
当负荷>20%额定负荷时,检查汽机本体疏水阀关闭。
随着汽机进一步接带负荷,做好切缸的准备,尤其要将切缸前的中压缸缸温控制在合理的范围内。
如果切换前中压缸缸温过高,在切换后也许会因接带负荷的限制而不能达到此时中压缸缸温下对应的负荷点,或者因再热蒸汽温度下降,反而会造成中压缸不必要的冷却。
在多次启动的过程中我们将中压缸缸温控制在360℃左右,事实证明切缸后,增加负荷稳定而且中压缸缸温也不会降低。
切缸完成后,确认高压主汽门、高压调节门、高排逆止门均已开启,抽真空阀应关闭。
密切注意高压缸排汽温度的变化。
高压缸排汽金属温度达到420℃,汽机将跳闸。
因此如果高压缸排汽温度上升过快,可以适当开启高压调节门增加负荷,以增大高压缸的通流量。
但是这样操作的前提必须是锅炉燃烧的稳定,否则当锅炉压力下降,机侧再加负荷增大通流量无疑会影响炉侧调整,甚至由于主蒸汽参数的下
降而造成高压缸金属温度的下降。
为配合锅炉的稳定燃烧,这时可以调整高、低压旁路逐步关小,直至最终退出运行。
当然在炉侧燃烧稳定的情况下,机侧加负荷,主汽压力会有所下降,此时为维护高压旁路的设定值压力,旁路就会逐渐关闭。
这样做可减少人工对于旁路设定值的干预,以检验旁路控制系统的响应速度。
不难看出顺利的切缸过程是以机、炉两个专业良好的协调、配合为基础的。
4 总结
整个中压缸启动过程,从锅炉点火、冲转升速至并网切缸,对旁路系统的合理控制显得尤为重要,因此针对旁路的设计、调试工作就成为一个机组良好运行的前提条件。
解决好旁路系统与启动各阶段的配合问题,就能使中压缸启动的优势得以充分发挥。
结合石嘴山发电厂#3机组的实际情况,我们可以看到:①在盘车状态即可对高压缸进行预热,使高压缸金属温度达到一定的水平,相应缩短了启动的时间。
②在启动及低负荷阶段,高压缸处于真空状态,可以避免由于鼓风作用产生的热量使高压缸温升过高。
相对于高、中压缸联合启动方式,避免了高压缸承受很大的热应力,机组所受的热冲击小,相应延长了机组的寿命。
③从启动到切缸前负荷由中压缸控制,中压缸的蒸汽流量大,利于汽缸加热同时增大了低压缸的流量,减小了鼓风摩擦损失,提高了末级叶片工作的安全性。
④热态启动时,冲转参数要求高,主汽达到要求所需的时间长。
利用中压缸启动可以使冲转参数相对降低,缩短锅炉点火升温的时间。
参考文献:
[1]一台300MW汽轮发电机组轴系振动诊断及处理[A]. 张学延,王延博.2003大型发电机组振动和转子动力学学术会议论文集[C]. 2003
[2]330MW汽轮机组调试的故障分析和处理[A]. 文立斌.广西电机工程学会第九届青年学术论坛论文集[C]. 2006。