中压缸启动分析讲解.docx

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中压缸启动分析讲解

目录

第一章中压缸启动的技术现状1

1.1国内中压缸启动方式的应用情况及动向1

1.2大容量汽轮发电机组的启动运行方式1

1.3中压缸启动与高、中压缸联合启动2

1.3.1中压缸启动2

1.3.2高、中压缸联合启动2

1.3.3中压缸启动与高、中压缸联合启动比较2

1.3.4中压缸启动的特点2

第二章汽轮机启动基础4

2.1热应力4

2.2疲劳5

2.3热膨胀5

2.4脆性断裂7

第三章中压缸启动的系统设置9

3.1机组中压缸启动的系统配置9

3.1.1旁路系统配置概况9

3.1.2旁路的功能及要求9

3.2汽轮机旁路系统的选型原则10

第四章中压缸启动热力参数选择的原则以及方法11

4.1汽轮机组中压缸冷态启动热力参数的选择的原则11

4.1.1中高压缸预暖阶段热力参数选择11

4.1.2冲转阶段热力参数的选择11

4.1.3升速阶段热力参数选择11

4.1.4带初始负荷阶段热力参数选择12

4.1.5切换阶段热力参数的选择12

4.1.6高压缸预暖阶段热力参数选择12

4.1.7冲转参数选择12

4.2汽轮机组中压缸启动热力参数选择的方法12

第五章中压缸启动步骤和要点分析14

5.1中压缸启动步骤14

5.1.1机组启动前的检查准备工作和辅助设备、系统的投运14

5.1.2锅炉点火前的确认15

5.1.3锅炉点火以及升温升压过程中的检查与调整16

5.1.4汽轮机冲转、升速17

5.1.5汽轮机倒缸及第一次暖机18

5.1.6汽轮机第二次暖机18

5.2要点分析18

5.2.1高压内缸预暖18

5.2.2VV阀和RFV阀的控制19

5.2.3轴向推力20

5.2.4高、低压旁路的投入20

5.2.5转速20

5.2.6并网21

5.2.7高中压缸切换21

总结24

致谢26

参考文献27

题目：

中压缸启动分析

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指导老师：

摘要：

目前我国电网中的大容量机组以引进型300MW、600MW机组居多,也有相当多的进口机组,使得我国火力发电机组在容量参数、技术特征和启动运行方式各方面都呈现出世界上独一无二的多样性。

大型中间再热机组在冲转前倒暖高压缸，但起动初期高压缸不进汽，由中压缸进汽冲转，机组带到一定负荷后，再切换到常规的高、中压缸联合进汽方式，直到机组带满负荷，这种起动方式称为中压缸起动，切换进汽方式时的负荷称为切换负荷。

有些机组不是在带负荷后切换起动方式，而只是在机组中速暖机后，即切换成高中压缸联合进汽方式，这种方式也称为中压缸起动方式，其目的是满足机组快速起动的要求。

采用中压缸启动，较好地解决了传统的高、中压缸联合启动的启动时间长、启动困难，启动过程中易发生振动大、大轴弯曲、胀差大等问题，满足电网调峰的需要，而且经济效益显著。

第一章中压缸启动的技术现状

中压缸启动汽轮机运行特点，对旁路系统进行了简介，说明了与中缸启动相关的逻辑，简述了中压缸启动步骤和切缸过程。

总结了运行中出现的问题及处理方法，为同机组中压缸启动提供借鉴。

一.1国内中压缸启动方式的应用情况及动向

（1）中压缸启动最早使用于秦岭发电厂,后在国家电力公司西安热工研究院与焦作电厂进行了完善中压缸启动功能的系统改造。

经过实验,中压缸启动虽然可以带来很好的经济效益,但由于中压缸启动的系统配置要求较高,在不改变控制系统的情况下,手动操作太多；为了减少手动操作,系统的改造（管道系统和控制系统）又很复杂。

所以中压缸启动的方法未能得到广泛应用。

我国大容量机组广泛采用高中压缸同时进汽冲转的滑参数压力法启动。

江苏华润电力常熟第二发电厂3×600MW工程的1号、2号机组分别于2005年3月3日和6月16日通过168h试运行，其汽轮机为东方汽轮机厂引进日立技术生产的N600-24.2/538/566超临界、一次中间再热、凝汽式汽轮机。

机组启动方式为中压缸启动,为首台国产引进型超临界600MW汽轮机中压缸启动,总结其启动经验,对我国今后同类超临界机组完善其启动系统,找出最佳启动方式具有重要的意义。

（2）中压缸启动在高压缸隔离状态下由再热蒸汽冲转汽轮机并网的汽轮机启动方式,与传统的高压缸启动方式相比,解决了中压缸温度大大滞后于高压缸的问题,减少了中压缸的热应力与胀差,也解决了启动速度与汽轮机寿命损耗之间的矛盾。

由于中压缸启动方式的特殊要求,启动操作较为复杂,本文拟就湄洲湾电厂ALSTOM396MW单轴双缸双排汽、亚临界、一次中间再热,多级轴流冲动凝汽式汽轮机的全冷态中压缸启动过程,分析介绍中压缸启动方法与要点。

（3）汽轮机的启动实际上是蒸汽向金属传递热量的复杂的热交换过程。

合理的启动方式可以减小汽轮机各部分的金属温度、转子与汽缸的相对胀差,可以减少金属的热应力与热变形,使机组在启动过程中,不发生异常振动、摩擦和金属裂纹；可以缩短总的启动时间,实现机组的合理的安全经济运行。

对于大容量的中间再热式机组,由于机组结构的特点,在采用高中压联合启动的过程中,金属温差较大,启动时间长,耗油量大,经济性差。

所以,大容量中间再热机组寻求合理的启动方式将显得更加重要。

（4）高、低压旁路的投入

高、低压旁路系统投入成功与否决定了中压启动能否实现。

汽包压力达0.2～0.5MPa后,为建立再热蒸汽通流,提高再热汽温度,尽快满足机冲转要求和为汽机高压缸暖缸作准备,以及汽水位与主汽温度控制的需要,稍开高压旁路和低旁路调节阀。

旁路不可开启过快以防引起主汽压变化过大,使汽包水位上升至跳闸值（254mm）,锅炉灭火保护动作；而汽包未建立压力即建立通将使冷再热汽温度上升过快。

为防止冷再热蒸汽度过高（460℃）,锅炉跳闸或汽机高压缸倒暖时度过高对高压缸缸体、转子的热冲击,控制高压路出口的蒸汽温度在350～360℃。

低压旁路配合高压旁路缓慢建立再热汽压力至1.5MPa后投入自动方式维持。

主蒸汽压力升至8MPa（原设计值为5.7MPa,因蒸汽流量低且再热蒸汽出口温度不易控制,在调试时改为8MPa）后可将高压旁压投入自动方式,以维持压力稳定。

一.2大容量汽轮发电机组的启动运行方式

大容量汽轮机启动方式的分类：

按冲转参数分，可以分为额定参数启动和滑参数启动，现代大容量汽轮发电机组均为单元布置，采用滑参数启动方式。

一.3中压缸启动与高、中压缸联合启动

一.3.1中压缸启动

在汽轮机启动冲转过程中，高压缸不进汽，只向中压缸进汽冲动汽轮机转子，待转速至2300～2800r/min后或并网后,才开始逐步向高压缸进汽，在切换为高、中压缸共同进汽的方式直至机组带满负荷运行，称为中压缸启动（先关闭高压汽阀，再开启中压调节汽门，利用高低压旁路系统，先从中压缸进汽冲转）。

一.3.2高、中压缸联合启动

高、中压缸启动时，蒸汽同时进入高压缸和低压缸冲动转子，称为高、中压缸联合启动

一.3.3中压缸启动与高、中压缸联合启动比较

1．在汽轮机启动冲转过程中，高压缸不进汽，只向中压缸进汽冲动汽轮机转子，待机组达到一定转速或带到一定负荷后，在切换为高、中压缸共同进汽的方式直至机组带满负荷运行，称为中压缸启动。

2．高、中压缸启动时，蒸汽同时进入高压缸和低压缸冲动转子，称为高、中压缸联合启动

3．高、中压缸联合启动的特点

（1）对高、中压缸合缸的发电机组特别有利。

（2）使各分缸加热均匀。

（3）降低热应力。

（4）缩短启动时间。

4．与高、中压缸联合启动的比较

中压缸启动方式与高、中压缸联合启动方式相比，高压缸采用倒暖方式，中压缸全周进汽，使得汽缸加热比较均匀，温升较为合理。

在机组启动初期，减少了高压缸热应力和胀差对机组启动速度的影响和限制。

由于高压缸在启动初期不进汽做功，在同样的工况下，进入中压缸的蒸汽量大，使得暖机更加充分、迅速，从而缩短了机组启动持续时间。

一.3.4中压缸启动的特点

1．中压缸启动的优点

（1）在启动初期能保持高的再热器压力，因此他允许使用较小的旁路管道就达到所需要的流量。

（2）使用的蒸汽流量大，锅炉可以维持在稳定的工况下运行，同时能供应足够高的蒸汽温度，因而就能与汽轮机的金属温度相匹配。

（3）可避免高压缸在低流量下运行，因而减少了高压缸第一级和高压缸排气口出的热冲击。

（4）由于在低负荷运行时，高压缸被隔离且处于真空状态，因此，机组可以实现连续带厂用电运行或额定转速下空负荷运行而不受时间限制，但凝汽器的真空必须维持在个适当值。

（5）缩短启动时间。

由于汽轮机冲转前对高压缸进行倒暖，这样，在启动初期速度不受高压缸热应力和涨差的限制；另外，由于高压缸不进汽做功，进入中压缸的蒸汽流量大，暖机更加充分迅速，从而缩短了整个启动过程所需时间。

（6）启动热应力小,寿命损耗小。

中压缸启动时，高中压缸加热均匀，温升合理，汽缸容易膨胀，从整体上可以提高启动的安全性和灵活性。

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。

而且，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。

（7）提前越过脆性转变温度。

中压缸启动，高压缸倒暖，启动期间中压缸进汽量大，这样可使高压转子和中压转子尽早越过脆性转变温度。

（8）对于特殊工况具有良好的适应性。

主要体现在低负荷和空负荷运行方面。

采用中压缸启动时，只要关闭高压排汽止回阀，维持高压缸真空，汽轮机就可以安全地长时间空负荷运行；同样采用中压缸启动时，只要打开旁路，隔离高压缸，汽轮机就能在很低的负荷下长时间运行。

（9）抑制低压缸尾部温度水平。

采用中压缸进汽，启动初期流经低压缸的蒸汽流量较大，这样就能更有效的带走低压缸尾部由于鼓风产生的热量，保持低压缸尾部温度在较低的水平。

2．中压缸启动的缺点

（1）必须设置汽轮机旁路系统、高压缸暖缸阀和抽真空阀

（2）系统较为复杂并增加了初投资

（3）启动操作也比较复杂。

第二章汽轮机启动基础

二.1热应力

当物体温度变化时，热变形受到其它物体约束或物体内部各部分之间的相互约束所产生的应力，称为热应力。

汽轮机在启动、停机和变工况运行中，由于蒸汽于金属各部件的传热条件不同，以及汽缸和转子等部件的材料结构、导热系数、导热时间等因素的不同，使得汽缸内外壁、汽缸和法兰于转子之间、上下缸之间产生温差，使汽轮机部件内部产生热应力。

热应力变化规律是温度升高的一侧产生热压应力，温度降低的一侧产生热拉应力，简述为“热压冷拉”。

温度变化时，物体内部各点温度均匀，变形不受约束，则物体产生热变形而没有热应力。

当变形受到约束时，则在内部产生热应力。

物体各处温度不均匀时，即使没有外界约束条件，也将产生热应力；在温度高的一侧产生热压应力，在温度低的一侧产生热拉应力。

1.汽缸壁的热应力

启动时，汽缸内壁为热压应力，外壁为热拉应力，且内外壁表面的热压和热拉应力均大于沿壁厚其他各处的热应力。

在停机过程中，内壁表面热拉应力，外壁表面热压应力。

（1）热应力与汽缸壁温差Δt成正比，因此可用Δt作为汽轮机运行中控制热应力的监视指标，在启停及负荷变化过程中，严格控制内外壁温差Δt在允许的范围内；

（2）汽轮机冷却过快比加热过快更加危险；

（3）控制汽轮机金属