汽轮机组启动方式特点研究与探讨

第25卷第6期电站系统工程V ol.25 No.6 2009年11月Power System Engineering 34 文章编号：1005-006X(2009)06-0034-03

汽轮机组启动方式特点研究与探讨

内蒙古电力科学研究院周菁段学友

摘要：描述了汽轮机组中压缸启动、高压缸启动及高中缸联合启动三种方式的主要流程，详细总结了3种启动方式的优、缺点及启动注意事项，并给出了某些运行机组启动方式选用实例。

关键词：启动方式；中压缸启动；高压缸启动；高中缸联合启动

中图分类号：TK267 文献标识码：B

Research and Discussion on Turbine Unit Start-up Mode and Characteristics

ZHOU Jing, DUAN Xue-you

Abstract: The main processes of the three start-up modes, i.e. medium-pressure cylinder start-up, high-pressure cylinder start-up, and high-medium pressure cylinder united start-up are described. Meanwhile, the three start-up modes of the advantages, disadvantages and start-up points for attention are summarized. At the same time, the examples of the operational units and learns from these experiences are given.

Key words:s tart-up mode; medium-pressure cylinder start-up; high-pressure cylinder start-up; high-medium pressure cylinder united start-up

汽轮机的启动过程是一个对汽轮机各金属部件不稳定的加热过程。在整个启动过程中，汽轮机自身的机械状态和热力状态都会发生变化。启动过程参数控制不好，金属各部件产生的热应力、热变形、热膨胀不均,可能导致胀差超限，造成汽轮机部件寿命降低，甚至损坏，造成不必要的设备、财产损失。所以选择合理的启动方式对提高机组运行的经济性及安全可靠性显得尤为重要。

1 国内汽轮机厂机组启动方式选用

国内生产的汽轮机设备主要有以下四大厂家：哈尔滨汽轮机厂、东方汽轮机厂、北京北重汽轮电机有限责任公司、上海汽轮机有限公司。以下对四大公司及其生产机组的启动方式做简要说明。

(1) 哈尔滨汽轮机厂。引进西屋公司技术，现具有批量生产300 MW、600 MW、1000 MW汽轮机组能力。哈汽厂机组多采用高压缸启动及高中缸联合启动方式。

(2) 东方汽轮机厂。引进日立机组技术，现已具备开发与制造 0.75～1000 MW各型电站汽轮机能力%。东汽厂机组启动方式可以选择高中缸联合启动及中压缸启动方式。

(3) 北京北重汽轮电机有限责任公司。引进法国Alstom公司技术，现具备独立开发制造300 MW及600 MW 机组能力，北重厂机组多采用中压缸启动方式。

(4) 上海汽轮机有限公司。与西门子公司合作，现已研制出12 MW、25 MW、50 MW、125 MW、300 MW和600 MW 等火电、核电汽轮机。上汽厂机组可以选用高压缸、中压缸及高中缸联合启动方式。

2 汽轮机启动方式

收稿日期：2009-06-15

周菁(1980-)，女，助理工程师，双学士。呼和浩特，010020

汽轮机合理的启动方式就是寻求合理的加热方式，使机组各部件的热应力、热变形、汽缸和转子的胀差及转动部分的振动均控制在允许的范围内，尽快把机组的金属温度均匀地升高到工作温度，进入正常运行状态。机组启动过程中，选择合适的蒸汽温升率以及汽机金属温升率，可以避免各金属部件热应力剧烈变化，减小转子寿命损耗，增加汽机运行安全性。目前汽轮机组启动分为中压缸启动、高压缸启动和高中缸联合启动3种方式。冲转参数选择原则：根据缸体温度匹配蒸汽温度，主汽、再热汽蒸汽压力和温度应满足“机组启动曲线”的要求，保证进入汽轮机的主、再热蒸汽温度至少应有80 ℃以上的过热度。

2.1 中压缸启动方式

中压缸启动指启动时蒸汽不经高压缸，再热蒸汽直接进入汽轮机中压缸推动汽轮机转子，将汽轮机冲转。为保证高压缸温度水平，采用通风阀或高缸倒暖的方式。当转速升到一定值或并网带一定负荷（如10%负荷）后再切换到高压缸进汽的启动方式。主要技术要求：机组设有35% B-MCR以上容量的两级串联旁路系统，调节系统具有对中压调门单独控制功能，并设有高压缸倒暖系统，防止高压缸过热的通风系统。

(1) 机组启动流程

中压缸启动机组启动流程及转速控制方式简单描述见图1所示。

图1 中压缸启动流程图

(2) 中压缸启动优点

a.

整个启动过程中锅炉再热器始终有蒸汽流量流通，

第6期周菁等：汽轮机组启动方式特点研究与探讨 35

满足再热器不干烧的最小流量要求，可有效防止锅炉再热器干烧，保护再热器启动时不超温，降低对再热器管道材质的要求。

b. 中压缸启动性能好，过程易于控制，主蒸汽和再热蒸汽温度与汽轮机转子、汽缸的温度容易匹配，机组各部件加热均匀，温升合理，可以减少启动过程中汽缸和转子的热应力，同时也减少对高压缸调节级热冲击，可延长机组寿命。

c. 中压缸启动在同等的条件下启动速度快，尤其是热态、极热态启动时更迅速、稳定，在较短的时间内就能带满负荷，适应电网调峰的需要。

d. 中压缸进汽流量较大，能够带走低压缸鼓风效应产生的热量，有效抑制排汽温度高的情况出现，保持低压缸及低压叶片温度合理，可以避免末级叶片在小流量下颤振，保证机组安全性。

e. 机组启动时，高压缸不进汽处于真空状态，高压缸排汽口温度维持一定值，可避免小流量蒸汽经高缸后叶片产生鼓风作用，导致高排温度过高现象发生。

f. 中压缸启动可节省启动费用、设备寿命损耗小、整体经济性好。

g. 中压缸启动胀差容易控制，有利机组的热膨胀。

h. 中压缸启动低负荷运行不受时间限制，可长时间带厂用电运行。

(3) 中压缸启动缺点

a. 中压缸启动机组对旁路配置和操作控制要求高。

b. 中压缸启动机组需配置高压缸排汽通风系统及高压缸预暖系统，系统复杂，相对投资大。

c. 中压缸启动操作程序上与高压缸启动或高中压缸联合启动相比略显复杂。

d. 中压缸启动机组主机保护项目中增加了高缸保护内容，对热工控制要求较高。

(4) 中压缸启动注意事项

a. 机组启动前，投高缸预暖时要注意高缸温度与主汽温度的匹配，要求控制锅炉升温、升压速度。

b. 汽轮机冲转过程中，要严密监视高压缸抽真空阀状态和高排温度，防止高压缸鼓风效应损伤高压缸。

c. 冲转过程中注意再热蒸汽压力调节适中，压力过低会导致中压调节阀门工作在非线性区，压力过高导致高压缸蒸汽的比容减少，鼓风摩擦增加。

d. 汽轮机切高缸运行时主蒸汽压力不能太低，防止高排汽逆止门无法自动开启。

e. 中压缸启动机组高压缸不进汽，负荷愈高，中压缸进汽量愈大，轴向推力愈大，推力瓦温度随负荷逐渐升高，故中压缸启动机组负荷达切缸要求后应尽快进行切缸操作。

2.2 高压缸启动方式

高压缸启动指启动时蒸汽不经过中压缸，主蒸汽直接进入汽轮机高压缸冲转的启动方式。采用高压缸启动方式的机组的旁路选择可以是高、低压两级串联旁路系统或高压一级大旁路系统（主蒸汽经减压减温后快速直接排入凝汽器）。两种旁路配置机组启动前再热器处于干烧状态，汽机冲转高排逆止门打开后再热器才会有蒸汽流量。

(1) 机组启动过程

机组高压缸启动流程及转速控制方式简单描述见图2所示。

图2 高压缸启动流程图

(2) 高压缸启动优点

a. 高压缸启动方式简单、安全可靠，系统故障率低，热工控制逻辑不复杂。

b. 高压缸启动机组，在高压缸进汽之前中压调门就已全开，中调门特性不会影响机组的启动。

c. 从系统配置的角度讲，高压一级大旁路机组系统简化、布置方便，其安全、可靠性高，容易检修维护，节省初投资。

d. 高压一级大旁路机组高压缸启动能满足直接空冷系统的最小流量要求，适宜用于直接空冷机组冬季工况下启动。

(3) 高压缸启动缺点

a. 高压缸启动的最大缺点是暖机时间较长启动过程较慢，同时汽水损失较大。

b. 高压缸启动汽机冲转前，锅炉再热器要干烧，所以对再热器材质要求较高，不利于保护再热器。

c. 对于两级旁路空冷机组来讲，高压缸启动排汽流量远远小于冬季空冷最小流量，不满足机组空冷防冻要求，不适合于冬季工况下选择。

d. 两级旁路机组高压缸启动过程中有主汽调门和主汽门切换操作，启动过程略显繁琐。

e. 高压一级大旁路系统机组不具有停机不停炉功能，不适合担当机组负荷调峰任务。

f. 高压一级大旁路系统机组甩负荷时，锅炉不容易泄压，安全门会动作。

g. 高压一级大旁路机组高压缸启动由于再热汽温和中压缸壁温不容易匹配，中压缸的寿命易损耗。

h. 机组热态启动时不利于再热管道暖管升温。

(4) 高压缸启动注意事项

a. 两级旁路机组高压缸启动时中压主汽门和调门是全开的，不参与汽轮机转速调节，挂闸前需对再热器泄压，如再热器有余压，挂闸后转速不容易控制。

b. 两级旁路机组高压缸启动机组，高压旁路如存在漏流现象，汽机定速后，可能出现高调门全部关闭，汽机转速也无法控制在3000 r/min的现象，此时应慢开低旁对再热器进行泄压，保证转速的控制。

c. 汽轮机转速2950 r/min具备如下条件时方可进行阀切换：汽缸膨胀良好无异常，蒸汽室内壁温度T s大于或等于主汽压力下的饱和温度。蒸汽室内壁温度计算公式为T s=T1+1.36（T2-T1）。T1为蒸汽室外壁热电偶测得温度，T2为蒸汽室内壁热电偶测得温度。

d. 高压一级大旁路系统高压缸启动时．必须严格控制锅炉的燃烧率。