单元机组运行原理-课件第4章-单元机组的启停-4-5

冷态与热态划分的原则主要考虑汽轮 机转子材料的性能。 试验研究表明，转子金属材料的冲击 韧性随温度的降低而显著下降，呈现出冷 脆性，这时即使在较低的应力作用下，转 子也有可能发生脆性断裂破坏。 因为热态启动时的金属温度已超过转 子材料的脆性转变温度，它可以避免产生 转子的脆性破坏事故。

在现场，若炉、机均处于冷态，按冷 态方式启动；炉、机均处于热态，按热态 方式启动；炉热态、机冷态，机组按冷态 启动方式选择升负荷率、升压率、升温率， 机组冲转时间、初负荷暖机时间按热态启 动方式选择。

国外机组对轴封蒸汽温度与轴封段转 子表面温度的匹配问题十分重视，图4—12 为某制造厂制定的轴封蒸汽温度失配与每 年允许出现次数的关系曲线。如果温度失 配值为160℃，每年只允许出现28次；如温 度失配值111℃，每年可允许出现300次。



(5) 热态滑参数启动过程中应注意 的其它问题 1) 由于热态启动时机组升速快，要注意冷油器出 口油温不得低于38℃，以免造成油膜不稳而引起 振动。 2) 由于升速和接带负荷速度较快，且不准在初负 荷点之前作长时间停留，所以锅炉和电气部分必 须在冲转之前做好相应的准备工作，以免延误时 间造成金属冷却。 3) 热态启动时间短，应严格监视振动，如振动超 过限值，应果断及时打闸停机，转入盘车状态， 待消除原因后，才允许重新启动。
二．热态滑参数启动特点

热态启动由于启动之前机组就处于较 高的温度下，因而可以大大缩短启动时的 暖机时间。同时由于热态启动时，锅炉开 始供出的蒸汽温度往往较低，此时机炉应 进行隔离，点火后锅炉产生的蒸汽经汽轮 机旁路系统送至凝汽器，直到蒸汽参数满 足冲转要求。

在这个过程中，锅炉出口汽温应在安 全的前提下较快升高，而压力上升的速度 则应慢一点。在实际运行中，一般都采取 一些措施以提高升温速度，例如用机组旁 路启动、提高炉内火焰中心位置、加大锅 炉炉内过量空气系数等。
第六节

汽包炉单元机组热态启动
停机后时间不长，机组金属部件还处 于较高温度水平时，机组再次进行的启动， 称为热态启动。在热态启动时，机组的金 属温度水平较高，可以迅速达到并列、带 负荷。但如果操作不当，机炉配合不好， 也会发生重大的设备损坏事故。
一．热态滑参数启动分类

划分冷、热态启动的标准各国规定不 一样。我国在《电力工业技术管理法规》 中规定，如制造厂无规定时，高温高压机 组宜以高压内缸第一级处的金属温度为依 据，规定该温度在200℃以下为冷态，200～ 370℃为温态，370℃以上为热态。有的从热 态中分出极热态 (450℃以上)。
三) 冲转参数选择 热态启动前，机组金属部件已有较高 的温度，只有选择较高的冲转参数，才能 使蒸汽温度与金属温度相匹配，即它们的 温差应符合汽轮机的热应力、热变形和胀 差的要求，一般采用正温差启动（即蒸汽 温度高于金属温度）。

对于没有热态启动曲线的机组，一般 规定热态启动时，主蒸汽温度高于高压缸 调节级上缸内壁金属温度50～100℃，但最 高不得超过汽温额定值。此外，蒸汽过热 度不应低于50℃，这样可以保证主蒸汽经冲 转阀节流和调节级膨胀后，调节级后汽室 的蒸汽温度不低于该处的金属温度。


由于中压缸采用全周进汽节流调节， 再热蒸汽经中压调节阀门节流后，直接进 入中压缸，蒸汽温降不大，进汽比较均匀， 对加热有利。 另外，热态启动时再热汽压并不高， 蒸汽与缸壁间的放热系数较小，因此某种 程度上可以允许一定的负温差。

(2) 初负荷选择 我国目前有不少机组按照冷态滑参数 启动曲线进行热态滑参数启动。首先根据 汽轮机金属温度(热态)在冷态滑参数启动曲 线上找到相对应的初始工况点，查出该点 对应的蒸汽参数和初始负荷值，该蒸汽参 数即作为热态启动冲转参数，当蒸汽参数 达到此值，即可冲动汽轮机。




1．中压缸启动方式的优点： 1）．缩短了冲转至带负荷的启动时间 2）．提前越过脆性转变温度 3）．汽缸加热均匀 4）．对特殊工况具有良好的适应性 5）．可维持较低的低压缸排汽温度


待再热器冷段蒸汽温度达到一定数值后（一般 比高压内缸温度高50℃左右），即可打开高压缸 排汽逆止门的旁路阀A，对高压缸进行倒暖。 高压缸缸温达190℃时，暖缸结束，高排旁路阀 A自动关闭，通风阀B自动开启，使高压缸处于真 空状态，控制其温度水平。

轴封供汽装置投入前要充分暖管、疏 水，具有高、低温轴封汽源的机组，汽源 切换时要谨慎，避免切换过快，以防轴封 汽源急变而造成热冲击和胀差显著变化， 现代大型汽轮机高中压转子轴封段均不采 用套装的轴封环，但低压轴封段仍是套装 的，轴封环对轴有保护作用，其本身的预 紧力、热应力对轴封温度变化比较敏感， 所以也应注意。

冲转汽压宜采用较高的数值，一般推 荐不低于3～5MPa，这样易使冲转温度满足 要求，并且能使汽轮机迅速升速、接带负 荷至初始工况点，中途无须调整汽压。


热态启动时，再热汽温也应该与中压 缸金属温度相配合。 对于高中压合缸机组，还应保持再热 汽温与主汽温度接近，这样既减少汽缸的 轴向温差，又保证中压缸不会受到低温蒸 汽的冲击。但是，由于再热汽管道容积比 主汽管大，疏水多，再热汽压比主汽压低， 排汽、疏水能力差，所以当主汽温达到冲 转要求时，再热汽温往往还没有达到要求。


机组要按规定做必要的试验，如试验 油枪是否做好减负荷时稳定燃烧的准备， 试验电动油泵能否确保汽轮机惰走及盘车 过程中轴承润滑冷却用油，进行空转盘车 电动机检查等，使设备处于随时可用的良 好状态。 电气在发电机采用“自动励磁”方式 运行时，应采用逆变灭磁方式降压，切换 6kV厂用电，一、二段负荷由厂高压变压器 到备用变压器供电。
(3) 转子热弯曲 在热态冲转前消除转子热弯曲是机组 热态启动的关键条件。 热态启动过程中，汽轮机迅速进行冲 转、升速、并列及升负荷至初负荷点，不 能期待在机组冲转后再来矫正转子热弯曲。 大型机组汽轮机转子轴径大，轴系长，即 使启动前大轴弯曲值(转子挠度)合格，也不 等于大轴横断面上温度分布均匀。



由于关小调节阀门仅使流量减少，不 会使汽缸金属温度有大幅度的下降，因此， 它能以较快速度减负荷，大多数汽轮机都 可在30min内均匀减负荷停机，不会产生过 大的热应力。 其停机步骤如下：


1．停机前准备 停机前运行人员要根据机组设备与系 统的特点和运行的具体情况，预想停机过 程中可能发生的问题，制订解决问题的措 施。 对锅炉原煤仓的存煤、煤粉仓的粉位， 应根据停炉时间的长短，确定相应的措施； 停炉前应对各受热面进行一次全面的吹灰； 全面对锅炉检查一次，记录存在的缺陷。

2．减负荷 在LDC控制或DEH控制方式中，合理 选择降负荷方式，使机组所带的有功负荷 下降，在有功负荷下降过程中应注意调节 无功负荷(通过调节励磁变阻器来调整无功 负荷)，

维持发电机端电压不变；减负荷后发 电机定子和转子电流相应减少，线圈和铁 芯温度降低，运行人员应及时减少通入气 体冷却器的冷却水量；氢冷发电机组的发 电机轴端密封油压可能因发电机温度降低， 改变了轴密封结构的间隙而发生波动，运 行人员应及时调整；同时对氢压也要作相 应调整。

随着机组负荷的降低，锅炉要相应进 行燃烧调整(相应减粉减风)；减负荷时要注 意维持锅炉汽温、汽压和水位；根据锅炉 燃烧调整的要求及时投入汽轮机旁路系统； 所有煤粉燃烧器停运后，即可准备停油枪 灭火；及时停用减温水，以维持锅炉的汽 温。


在减负荷过程中，要注意调整汽轮机 轴封供汽，以减少胀差和保持真空；减负 荷速度应满足汽轮机金属温度下降速度不 超过1～1.5℃／min的要求；为使汽缸和转 子的热应力、热变形及胀差都在允许的范 围内，每减去一定负荷后，要停留一段时 间，使转子和汽缸的温度均匀地下降，减 少各部件间的温差。 在减负荷时，汽轮机内部蒸汽流量减 少，机组内部逐渐冷却，这时汽缸和法兰 内壁将产生热拉应力，并且汽缸内蒸汽压 力也将在内壁造成附加的拉应力，使总的 拉应力变大。
第四章 单元机组 的启动和停运
(三)
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第五节

中压缸方式启动

中压缸启动是指汽轮机从冲转至一定转 速或带初始负荷期间，只有中压缸进汽， 高压缸处于预暖或隔离状态的一种启动方 式。 采用中压缸冲转方式，在热态启动时， 通常不需要进行高压缸倒暖操作，只需将 高压缸处于真空隔离状态即可。


为了解决上述问题，热态启动时必须 先向轴封供汽，再抽真空，这是热态启动 与冷态启动的重要区别之一。 高参数机组除配置低温轴封汽源外， 还有高温轴封汽源，以便在使用时能够获 得足够高的轴封供汽温度，与轴封处金属 温度相匹配，并具有一定的温度余度，轴 封供高温蒸汽不仅能保护转子轴封段免受 冷却，而且能有效地控制高压胀差。
第八节 单元机组的停运

一． 额定参数停机 若设备和系统有一些小缺陷需要停机 处理，且只需短时间停机，缺陷处理后就 立即恢复运行，则要求停机后机炉金属温 度保持较高水平，以便重新启动时能按热 态启动方式进行，缩短启动时间。对于这 种情况，一般采用额定参数停机方法。它 采用关小调节阀门逐渐减负荷停机，而主 汽阀前的蒸汽参数保持不变。

因此，要求热态冲转前连续盘车不应 少于4h，以消除转子暂时性热弯曲。 若启动前转子挠度超过规定值，则应 延长盘车时间。连续盘车期间应避免盘车 中断，如有中断，则应按规定延长盘车时 间。在盘车时要仔细听音，检查轴封处有 无金属摩擦声，如有摩擦，应采取措施消 除后再启动。



(4) 轴封供汽问题 在热态启动中，轴封是受热冲击最严 重部位之一。 热态启动时，轴封段转子温度很高(一 般仅比调节级缸温低30～50℃)，如果轴封 供汽温度与金属温度失配，或使大量低温 蒸汽、冷空气经轴封进入汽缸，则会使轴 封段转子受冷却而收缩，这不仅使转子产 生较大的热应力，还会引起前几级的轴向 间隙减少，甚至会导致动静件的摩擦。

如果调节级汽缸和转子的金属温度在 450℃以上，则正温差启动有困难，此时不 得不采用负温差启动(即蒸汽温度低于金属 温度)。负温差启动过程中，转子和汽缸先 受到蒸汽冷却，而后又随蒸汽参数的升高 而被加热，转子和汽缸经受一次交变热应 力循环，增加了寿命损耗。


若汽温过低冲转，则在转子表面和汽 缸内壁引起过大的热应力，严重时产生裂 缝和过大变形，导致动静间隙变化，发生 摩擦故障。 在负温差启动过程中，要严密监视主 蒸汽的温度值，并尽快提高汽轮机的进汽 温度，密切监视机组的胀差、振动等，尽 快升速、并列及带负荷。

再根据启动过程所需达到的转子金属 温升量和选定的寿命损耗率(转子金属温升 量是用汽缸金属温升量来近似代替的)，查 得初负荷以后的升负荷过程中应保持的金 属温升率。此方法的实质是根据蒸汽与金 属的温差和选定的转子寿命损耗率来决定 加热速度(启动速度)，使热应力值控制在材 料疲劳强度以下。



一般短时间内即可完成冲转、升速至 3000r／min，此后汽轮发电机应尽快并网带 负荷，并网后以每分钟5％～10％额定负荷 的加负荷速度加至初负荷，不准在初负荷 点之前作长时间停留，以免冷却汽轮机金 属。达到初负荷后，按冷态滑参数启动曲 线继续升负荷，以后操作与冷态滑参数启 动相同。

近年来大容量中间再热机组根据汽轮 机寿命管理曲线来确定启动冲转参数和控 制指标。其启动方法是：根据汽缸第一级 处内缸金属温度和选定的汽温----缸温失配 值，以及选定的冲转汽压，可得出冲转的 汽温、升速率，并可以确定并列前是否要 定速暖机(包括暖机时间)。在并列前，根据 再热汽温和中压缸内壁温度的失配情况， 查出初负荷以及初负荷下的暖机时间。


由实际运行经验表明，在急促地减去 汽轮机全部负荷后迅速停机，汽缸和转子 并未很快冷却，也没有发现汽缸和法兰间 出现很大温差；但是在减去部分负荷后使 机组维持较低负荷运行或维持空负荷运行， 将产生过大的热应力，这是十分危险的。 对于汽缸和法兰厚度、宽度较大的机 组，在减负荷过程中，转子收缩快，汽缸 收缩滞后，因而造成机组胀差负值过大， 这也是应注意的问题。