国产300MW汽轮机组启动参数的选择

国产300MW汽轮机组启动参数的选择 1997年第6期河北电力技术第L6誊 77,/) 国产 /一J \2,? 7歹1 300MW汽轮机组启动参数 西柏坡发电厂(050224?平山县)张树珍弓/口(7 文摘汽轮机组启动参数选择的优劣,直接影响着第一级蒸汽温度和第一级金属 温度的匹配值(习惯上叫作侍热温差),影响着启动过程中热(冷)冲击应力和机蛆寿 命损耗.通过时实际启动工况的分析,对照厂家提供的资料,对启动参数的定艾,选择 要点厦影响第一级汽温的因素进行了较为详尽的阐述,并提出了方便现场使用的启 动参数选择方法? 关键词汽轮机启动参数选择法 一—————_).—————一 AbstractProperselection0fstart—upparametersofasteam—turbineunithas di— rectimpactonthematchvaluebetweensteamandrecta1temperaturesofthefirst timeofthe stageoftheturbine.andhence,0ntheheatimpactstressandthelife— u— nit.Throughanalyzingtheactualstart-upperformanceandreferringtotheinforma— tionprovidedbythemanu[acture,theauthorpresentsindetailthedefinitionof start—upparametersandtheirselectioncriteria,andthefactorsthataffectthesteam temperatureofthefirststage.Aparameterselectingmethodisalsopresentedfor convenientuseatsite. Keywordssteamturbinestart—upparametersselectingmethod 西柏坡发电厂1,2机组是哈尔滨汽轮 机厂(以下简称哈汽厂)引进美国西屋公司技 术并进行优化的N300—16.7/537/537 型亚临界单轴双缸,一次中间再热凝汽式汽 轮机,分别于1993年12月和1994年I1月 移交生产. 通过对数十次启动过程的观察和分析, 现提出启动参数选择的新看法. 1启动参数的定义 时间应为关闭旁路系统之后,开启自 动主汽门冲车之前这一时刻的参数值,习惯 上又叫作冲车参数. 地点应为自动主汽门前参数值,而不 是远离该处的其他地点参数值. 工况应是根据冷态启动刚刚进入暖机 转速或热态启动刚刚接带初始负荷时的第一 级蒸汽温度希望值推算出来的启动参数. 2启动参数选择要点 a.启动参数使工质所具有的能量,应能 够使机组迅速通过转速共振区,顺利到达暖 机转速或暖机负荷 b.启动参数应使高中压缸第一级蒸汽 温度接近希望值,从而获得较合适的传热温 差.中间再热机组在启动升速甚至接带初始 负荷过程中,中压缸第一级侍降很小,温降也 小,故一般不设第一级蒸汽温度攮I点,而借用 与之相差较小的再热蒸汽温度作为参照,因 此本文只讨论高压缸的启动参数选择问题. c.向汽轮机供汽的锅炉设备应能满足 汽轮机对启动参数的要求. ?】? 1一?|--1]1T一 1997年第6期河北电力技术第1阀 调节,调节汽门开太后流过调节级的流量增 加,势必引起第一级蒸汽温度升高. 3.4配汽方式 随着大机组调节技术的进步和发展,原 来单一的节流调节或喷嘱调节配汽方式已发 展为两者兼窖的配汽方式. 在美国西屋公司和暗汽厂提供的有关技 术资料中明在主汽压力,主汽温度和机组 负荷不变的前提下,单阀调节比顺序阀调节 的第一级蒸汽温度偏高25?,40”C左右.在 韧参数相同时,负荷越高切换后的第一级蒸 汽艰廑变化越小. 3.5铡温元件的测量误差 , 该机组第一级蒸汽温度的测点在调节级 处的内缸内壁上.测量元件之套管直接焊在 内壁上并与内缸进行热量传递,所以造成测 量误差在进入汽轮机的蒸汽流量很小时,调 节级的蒸汽流速很低,蒸汽充满度差,蒸汽对 测温套管的放热系数很小.其指示值往往偏 低. 3.6其它因素 调节阀后的导汽管疏承状态及导汽管壁 温与主汽温度之差将影响调节阀后即第一级 喷嘴前的蒸汽温度从而影响第一级蒸汽温 度.另外,冲车过程中未停用的旁路系统将改 ?2? 变高中压汽缸的流量分配,如流过高压缸的 流量大于中压缸的流量时,第一级蒸汽温度 可能偏高. 综上所述,影响第一级蒸汽温度变化的 因素是复杂的,有些因素是很难预测的.我们 只能采用较好的方法尽可能使其接近希望 值,而不可能把启动过程中的每一个时刻值 估算的那么精确.通过预测能够把机组刚刚 进入暖机转速或暖机负荷时的传热温差控制 在0?,5OC之间应该是满意的. 4启动参数的选择方法 4.1热态启动 4.1.1确定传热温差 第一级蒸汽温度与第一级金属温度的失 配度习惯上叫做传热温差,其值不应超越厂 家给定值.从而使机组启动过程中转子和汽 缸受到的热(玲)冲击应力尽可能小. 美国GE公司规定值为42??14?. 美国西屋公司(包括哈汽厂产品)生产的 300MW机组规定值为?56?,并指出,在任 何情况下该数值不应太子+111?. 当锅炉设备性能较好,能满足汽轮机对 主汽压力和主汽温度的需求时,热态启动的 传热温差不但可以满足士56?之要求,甚至 可以满足42??l4?的较高要求. 在推算第一级蒸汽温度时,建议选择传 热温差为+30?较好,以便为不可估计的影 响因素臼出较大的回旋余地. 4.1.2确定调节阀开度 机组带上初负荷时所对应的调节』爵开度 即为应确定值. 4.1.3确定配汽方式 单阀调节方式 4.1.4选择启动参数——主汽温度和主汽 压力 当传热温差,调节气门开度,配汽方式均 已确定之后,则可以根据第一级蒸汽温度希 望值对主汽压力和主汽温度进行选择. 美国西屋公司和哈汽厂给出的热态启动 1一——rT1T? 1997年第6期河北电力技术第l6卷 3716 3482 3252 螽3018 2788 IJ【l.l /. //r一一7 ,x, 主汽压力(MPa) 节疽调节 \ \ \. \, \ 4538”482427 第 371316260204 毁蒸汽温度((„) 图]热志自动推荐值——冲转和带最低负荷 参数选择如图1所示. 经过对29欢热态启动过程中88个有关 状态点的分析,认为该圈中在j负荷时的 第一级蒸汽温度值与优化并对通流部分进行 改造后的西电机组相比,存在着一定误差,原 凰中的第一级蒸汽温度约偏低2O?左右 使用该图表依据一个确定好的第一级蒸 汽温度可以选择出无数组由主汽压力和主汽 温度组成的启动参数群.因此,该图随意性 太,灵括有余而规范不足,在实际应用中会造 成较大的人为误差. 通过多次热态起动过程分析.找出了一 条在机组刚刚带上初始负荷且主汽压力为 5.OMPa时的第一级蒸汽温度与主汽温度间 的变化规律,如图2. 一 匪2热志启动参教 这条关系曲线不但使用方便.而且实现 了同一个第一级蒸汽温度的启动参数的唯一 性,即实现了启动参数规范化 图2表明,在选择热态启动参数时,首先 确定一个固定不变的主汽压力5.OMPa是合 适的,这是因为: 据凰2查得,当主汽压力为5.OMPa, 主汽温度在300C,500?之间进行选择时, 可以获得207C,45O?的第一级蒸汽温度, 也就是说,传热温差按最佳值3O?考虑,它 可以满足第一级金属温度在177?,420? 范围内的热态启动.如果按哈汽厂给定的允 许传热温差?56C考虑,它可以满足第一级 金属在151?以上时的所有热态启动要求. b.通过对锅炉设备的精心调整,加之利 用旁路系统及锅炉对空排汽之配合,可以获 得这些启动参数. c.可以缩短锅炉升压时间.加快启动进 程. 为了避免查凰引起的误差,可以把图转 换成数学关系式. 令传热温差为3OC.t表示第一级蒸汽 温度.如表示主汽温度,则: 当f?260C时 to一0.78×(r 当f>260C时 tn一0.842×0 198)十293 260)+340 ? 3? 1997年第6期河北电力技术第16卷 如果把图中的这条折线近似的看成一条 直线t就可简化成一个关系式,即: tn=0.821×0—198)+293 4.1.5用允许的过热度对选出的参数进行 校核 机组启动过程虑主蒸汽过热度的主 要目的有二,一是防止蒸汽进入汽轮机之后 在汽缸转子表面产生凝结,二是防止蒸汽中 带水对汽轮机造成水冲击. 热态启动时对过热度的要求无需太苛 刻.因为: a.哈汽厂生产的机组自动主汽门后6 个导汽管底部都装有76的疏水管道并设 有疏水温度监测,疏水阀能根据负荷需要自 动开闭,可以有效的腑止蒸汽中带水. b.当机组进入3000r/rain时,调节阀后 压力为0.4MPa左右,此时如果调节阀前压 力为5.OMPa,过热度为30?时,即使调节阀 节流温降按70?考虑,进入汽轮机前的过热 度也可达8O?以上.汽轮机无进水可能. c.当机组进入3000r/rain时,调节级压 力为0.3MPa左右,与其对应的饱和温度为 143?.因此,当第一级金属温度高于此值时, 汽缸和转子无凝结放热之可能. d.过高的过热度要求,影响第一级金属 温度较低情况下启动参数的选择,它会造成 比较高的第一级蒸汽温度,使机组启动中产 生较大的冲击应力. 因此,建议热态启动时过热度不小于 30?是可以接受的. 应当指出按照本文提出的方法选择热态 启动参数,当第一级金属温度高于240?时, 过热度即会大于厂家给定值56?,无需校 核.即使选取低限启动参数5.OMPa,300? 时,过热度也可达37?. 4.2极热态启动 极热态启动是指机组跳闸后的恢复性启 动.单独给出极热态启动参数的原因是在机 组事故跳闸后的短暂恢复性启动过程中,主 汽压力不可以选为5.OMPa,因为在短时间 „4? 内将主汽压力降到此值将使锅炉汽包内工质 饱和温度变化速度超过允许值,使汽包寿命 损耗增加,所以,选择极热态启动参数的步骤 如下. a.确定一个合适的主汽压力.一般情况 下,机组跳闸后到再次冲车的时间约为 50rain左右,参照制造厂家允许的汽包内工 质温度上升速度56?/h计算,在这段时间内 该温度可以由正常值358?降到311C,与此 对应的汽包压力为10.OMPa,因此说扳热态 启动时选取主汽压力为10.OMPa是允许的. 而降低主汽压力是为了获得尽可能高的第一 级蒸汽温度. b.确定一个能够调整到的最高主汽温 度.根据现场经验,此值选取51OV较为合 适. c.预测启动前的第一级金属温度和机组 带上初始负荷时的第一级蒸汽温度.据观察, 机组在定压下满负荷运行跳闸后50min内, 第一级金属温度由471?下降到452?,而机 组在定压下带最低稳燃负荷(180MW)运行 跳闸后,第一级金属温度由454?降到 440?.这就告诉我们,机组在定压下运行跳 闸后冲车前的第一级金属温度最高为 452?,最低为440?.据现场经验,在主汽压 力为10.OMPa,主汽温度为510?工况下启 动带上初始负荷后第一级蒸汽温度约为 435?,也就是说,传热温差可以控制在一 l7?至一5?之间,符合厂家给出的大于一 56?之要求,此时,转子受到的冲击应力最大 值为27.5MPa.转子寿命损耗为0.007. 此值与日本三菱公司生产的350MW机 组极热态启动允许寿命损耗值0.029相比 要小的多,也就是说,选择这组启动参数后还 允许有较快的升负荷速度. 4.3冷态启动 美国西屋公司及哈汽厂规定:主汽阀入 口处的蒸汽温度至少有56?的过热度,但总 温度不得超过427?主汽阀入口处主蒸汽 温度和主蒸汽压力应在启动时的主蒸汽参数 1一—T-—r?m… 1997阜第6期河北电力技术第16卷 图所示的区域内.酉屋公司和哈汽厂提供的 “启动时的主蒸汽参数”见图3. 主汽阿进恺监力【MPa) 图3启动耐主燕忾参数 让我们在图3指定的区域内随意选出两 组启动参数,并使用美国GE公司推荐的图 表求出第一级蒸汽温度.进行定性的而不是 定量的分析. 第一组启动参数:主汽压力50MPa,主 汽温度377?.可得到的第一级蒸汽温度为 303?. 第二组启动参数:主汽压力5.OMPa,主 汽温度320?,可得到的第一级蒸汽温度为 233?. 由此可见,选择启动参数的技术水平不 同,在法定允许范围内选出的两组启动参数 可以使传热温差相差70?.两种启动参数可 使汽轮机转子受到的热冲击应力相差 157MPa况且,这还不是在图3允许范围内 选择所造成的最太差别.因此,盲目地在指定 区域内任意选择玲态启动参数是不合适的. 为了尽可能的减少传热温差,并保证主 蒸汽有56?的过热度,建议把选择区改在图 3中启动最低进汽温度线MO线段上.根据 现场实践,在该线段上选择主汽压力 3.0MPa,主汽温度290C是较为台适的.用 此参数启动,当汽轮机转速达2040r/rain时, 第一级蒸汽温度约为200?左右 一 般情况下,在启动前进行暖管时旁路 系统及汽封系统均已投人,即使在最冷的冬 天,冲车前的第一级金属温度也可达到70? 左右,使用该组启动参数在机组进人2040r/ min开始暖机时,传热温差约为130?.这是 一 个比较太的数值,但也是一个难以减小的 数值. 笔者认为,冷态启动时不存在按照第一 级金属温度去选择启动参数问题,只要以保 证蒸汽有足够的能量,且过热度满足给定值 这两个条件为前提,选取一组能够获得最低 的第一级蒸汽温度的唯一的一组启动参数即 可.这组参数可选主汽压力3.0MPa,主汽温 度290?.当然,传热温差按30?考虑,这组 启动参数还可以用作第一级金属温度小于 170?的热态启动 至此,启动参数选择完毕.即: 极热态启动:主汽压力100MPa,主汽 温度510?以上. 热态启动第一级金属温度?170?时, 主汽压力5.0MPa,主汽温度t.一0.281×(, 一 198)+293 冷态启动:第一级金属温度<170?时, 主汽压力3.0MPa,主汽温度29O?. 下期要目 衡水发电厂网控计算机监控系统的设计 大型汽轮发电机定子端部固有频率的测试原理,方法与应用 河北南网保护复用通道与保护装置的时间配合 无线电力负荷控制FKW--S/H型双向终端的设计与实现 衡水发电厂火焰检测使用情况与改进方向 r1厂一 ? 5?