燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠汽輪機的運行特點

燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠汽輪機的運行特點

汽輪機為美國GE公司生產(chǎn)的D11型汽輪機，系單軸、雙缸、下排汽、一次中間再熱、帶中壓和低壓補汽的凝汽式機組。作為省電網(wǎng)的調(diào)峰電廠，汽輪機無論從結(jié)構(gòu)設(shè)計還是運行方式上都必須服從其快速和頻繁啟停的特點。而調(diào)峰汽輪機頻繁的啟停，導致了它在結(jié)構(gòu)上與基本負荷機組的不同，作為運行人員，只有掌握了我們機組的特性，才能夠更安全、更經(jīng)濟、更熟練的駕馭它。

第一部分

聯(lián)合循環(huán)汽輪機的結(jié)構(gòu)特點聯(lián)合循環(huán)機組中汽輪機的結(jié)構(gòu)必須適應快速啟停、調(diào)峰性能好、蒸汽容積流量大和滑參數(shù)運行這幾方面特點的要求，下面我就汽輪機的特點，結(jié)合上述幾條進行分析介紹：第一節(jié)：汽輪機的結(jié)構(gòu)簡介一．汽缸與隔板汽輪機設(shè)有一個高壓缸、一個中壓缸和一個低壓缸。高壓缸、中壓缸為一體、單層單流式結(jié)構(gòu)，由合金鋼整體鑄造而成。高壓缸、中壓缸為順流式、對稱布置。低壓缸為雙層雙流式結(jié)構(gòu)。高壓部分通流級數(shù)10級；中壓部分通流級數(shù)8級；低壓部分通流級數(shù)2×5級。高、中壓缸隔板為焊接結(jié)構(gòu)，低壓缸隔板為鑄造結(jié)構(gòu)。二．轉(zhuǎn)子高、中壓轉(zhuǎn)子及低壓轉(zhuǎn)子均為整鍛轉(zhuǎn)子，無中心孔，葉輪盤、聯(lián)軸器整體加工。第10級前、第18級后葉輪盤、聯(lián)軸器設(shè)有平衡槽，第2至10級葉輪盤有六個平衡孔。所有轉(zhuǎn)子均為撓性轉(zhuǎn)子，采用剛性聯(lián)軸器聯(lián)接。每個轉(zhuǎn)子均有兩個徑向軸承支承，軸系死點位于高壓缸前端推力軸承處。下圖為汽輪機低壓轉(zhuǎn)子：三．軸承機組軸系設(shè)有一個推力軸承和六個徑向軸承，推力軸承與高壓缸前軸承布置在高壓缸前端的軸承箱內(nèi)。汽輪機的軸承采用可傾瓦軸承，#1、#2、#3軸瓦為六塊可傾瓦，#4軸瓦為四塊可傾瓦。推力瓦每側(cè)由八塊可傾瓦塊組成，后推力盤為工作面，設(shè)計推力間隙0.6858mm，軸端安裝有60齒測速齒輪，設(shè)有六組測速、調(diào)節(jié)、保護探頭，前軸承箱最大熱位移量不大于40mm。

見下圖：

汽輪機的可傾瓦軸承是由四到六塊能在支點上自由傾斜的弧形瓦塊組成。瓦塊在工作時可以隨著轉(zhuǎn)速、載荷及軸承溫度的不同而自由活動，在軸頸四周形成油楔。如果忽略瓦塊的慣性、支點的摩擦阻力及油膜剪切內(nèi)摩擦阻力等影響，每個瓦塊作用到軸頸上的油膜作用力總是通過軸頸中心的，不易產(chǎn)生軸頸渦動的失穩(wěn)分力，因持具有較高的穩(wěn)定性，理論上可以完全避免油膜振蕩的產(chǎn)生。另外，由于每個瓦塊可以自由擺動，增加了支撐柔性，還具有吸收轉(zhuǎn)軸振動能量的能力，即具有良好的減振性?？蓛A瓦還具有承載能力大、耗功小以及能承受各個方向的徑向載荷、適應正反轉(zhuǎn)動等優(yōu)點。推力軸承的作用是確定轉(zhuǎn)子的軸向位置和承受作用在轉(zhuǎn)子上的軸向推力。

第二部分汽輪機的啟動特點

對于聯(lián)合循環(huán)機組汽輪機的啟動，最困難的就是蒸汽與金屬溫度匹配的問題，這一點對的機組來說更是特殊的重要，因為我們是二拖一機組，存在熱機冷爐啟動的現(xiàn)實問題，而且我們還沒有旁路煙囪。要解決此問題，在啟動時除了可以依靠調(diào)整燃機負荷和IGV來實現(xiàn)外，最主要依靠的就是汽機的旁路和疏水系統(tǒng)。

第一節(jié)．汽輪機的旁路系統(tǒng)對于調(diào)峰機組，具有良好的啟動旁路系統(tǒng)是相當重要的。每臺余熱鍋爐系統(tǒng)配置的汽輪機旁路，設(shè)計容量為100%最大流量，配有一套高壓、再熱兩級串聯(lián)旁路系統(tǒng)及并列的一套低壓蒸汽旁路系統(tǒng)。其作用有以下幾點:機組啟停時，正在啟動的鍋爐來的過熱蒸汽經(jīng)高壓旁路裝置減溫減壓后去該爐的再熱器，再經(jīng)再熱旁路裝置減溫減壓后去凝汽器。而低壓蒸汽經(jīng)低壓蒸汽旁路裝置減溫減壓后直接去凝汽器。機組正常啟停均采用帶旁路系統(tǒng)的中壓缸啟動方式．旁路系統(tǒng)保證機組能在各種狀態(tài)下的啟停要求。機組啟動時，提高鍋爐的升溫、升壓速度，縮短啟動時間；使蒸汽溫度與汽輪機缸溫得到最佳匹配，減少壽命損失。.保證機組甩負荷后到規(guī)定負荷，并回收工質(zhì)和熱量.在機組啟動過程中維持鍋爐再熱器最低流量，保護再熱器。．旁路閥的聯(lián)鎖開啟和關(guān)閉需按快速進行設(shè)計，自動調(diào)節(jié)按慢速回路設(shè)計，同時具有可靠的嚴密性和啟閉靈活性。旁路的控制有定壓和滑壓兩種模式。．旁路控制系統(tǒng)考慮停機不停爐（此時燃機也不停），及機組快速甩負荷（FCB）功能。

綜上所述：容量為100%的旁路容量設(shè)計，旁路閥的快速和慢速回路設(shè)計都非常適合調(diào)峰機組的要求，它使余熱鍋爐出口蒸汽溫度與汽輪機金屬溫度更快地達到匹配，減輕了汽輪機部件所受的熱沖擊，縮短了啟動時間，并確保FCB功能的可靠實施，延長了機組壽命和減少了機組的啟動損失。

第二節(jié)．汽輪機的疏水系統(tǒng)1．汽輪機疏水的作用汽輪機啟動、低負荷期間及停機后一段時間內(nèi)蒸汽凝結(jié)成水，及時排出凝結(jié)水，防止進入汽輪機。啟動暖管期間，為加速暖管溫升，縮短啟動時間，以及使各蒸汽支管的溫升達到匹配，及時將蒸汽凝結(jié)水及冷蒸汽排掉。2．汽輪機疏水的控制氣動疏水閥在機組啟動期間開啟，待機組負荷達到10%時疏水閥自動關(guān)閉；在機組負荷降到10%時自動開啟；其它情況下主再熱蒸汽管道疏水根據(jù)疏水罐內(nèi)的溫度決定疏水閥是否開啟，冷再和低壓疏水根據(jù)疏水罐水位來開關(guān)。高壓主蒸汽參數(shù)在兩臺鍋爐同時啟動與一臺鍋爐已經(jīng)滿負荷運行另一臺鍋爐啟動時的壓力差別很大，為了防止在高壓力情況下疏水量過大，需要在不同的情況下對疏水閥的開啟程度確定不同的設(shè)定值。第三部分汽輪機的運行調(diào)整

汽輪機的運行調(diào)整，在規(guī)程中都有比較詳細的描述，但我們不能只局限于記住那些死的參數(shù)和步驟，作為一名優(yōu)秀的運行人員我們還要多問一個為什么？充分了解到為什么這樣規(guī)定，它的出發(fā)點是什么？這樣調(diào)節(jié)的原因和根本在哪里？我們只有了解到這些，才能熟練的進行各種工況下汽輪機的調(diào)整。下面我就本汽輪機啟動過程中的一些關(guān)鍵步驟談一下個人的看法。第一節(jié)：沖轉(zhuǎn)時蒸汽參數(shù)的選擇啟動參數(shù)的選擇主要考慮金屬部件的熱應力，而熱應力的大小主要取決于蒸汽與金屬部件之間的溫差和放熱系數(shù)，選擇合適的啟動參數(shù)對汽輪機的合理啟動具有決定性的意義。因此，為了減緩沖轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的熱沖擊，沖轉(zhuǎn)時宜采用放熱系數(shù)較小的低壓過熱蒸汽，以便與汽輪機金屬溫度合理匹配。同時，在保證一定的金屬溫度變化率的條件下，低參數(shù)蒸汽將有較大的流量，使得機組可以很快達到并網(wǎng)帶負荷條件。蒸汽壓力的選擇要適宜，蒸汽壓力太低會使機組的沖轉(zhuǎn)動力不夠，壓力太高則節(jié)流損失大．對于聯(lián)合循環(huán)余熱鍋爐來說，氣壓通常較早地達到這個要求，而氣溫則因主蒸汽管道的長短而異。一般可用開大旁路的辦法適當減緩升壓速度，以等待氣溫的提高，同時也可以保護過熱器和再熱器。第二節(jié)：沖轉(zhuǎn)前真空的選擇沖轉(zhuǎn)前真空建立的過低時會爭加沖轉(zhuǎn)時所需蒸汽量，增大摩擦鼓風損失，排氣缸溫度升高，導致熱膨脹過大。而且凝汽器汽側(cè)壓力瞬間升高較多，可能會使凝汽器汽側(cè)形成正壓，造成排大氣安全膜損壞。沖轉(zhuǎn)前真空建立的過高時，蒸汽焓降增大，沖轉(zhuǎn)時會使汽輪機轉(zhuǎn)速發(fā)生較大的變化，不易控制；而且，沖轉(zhuǎn)所需的蒸汽量將減少，影響汽缸加熱效果，尤其對低壓缸不利。另外，真空過高，建立真空的時間也相應加長，從而延長了機組啟動時間。第二節(jié)：汽輪機的升速和帶負荷因為汽輪機在冷態(tài)啟動時蒸汽和各金屬部件的溫差很大，為防止各部件受熱不均產(chǎn)生過大的熱應力和熱變形，在沖轉(zhuǎn)后的升速過程中，需要一定時間的暖機。機組帶負荷到10%額定負荷后停留暖機，此時間的長短及升負荷率可根據(jù)框圖來確定，一般暖機20min。高、中壓缸切換結(jié)束后，應根據(jù)框圖來確定暖機時間，一般暖機40min。至于汽輪機升速率，將根據(jù)汽缸轉(zhuǎn)子的熱應力進行適當?shù)倪x擇。汽輪機與電網(wǎng)并列后，應立即帶上少量負荷，不易在空負荷下運行時間過長。因為在空負荷時通過汽輪機的蒸汽量太少，不足以將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時摩擦鼓風產(chǎn)生的熱量帶走，會使排氣缸溫度升高乃至超過限值。

機組規(guī)定：汽輪機在正常運行時，當?shù)蛪焊着牌麥囟鹊陀?3℃時，允許汽輪機長時間帶低負荷運行。但在低壓缸噴水投入運行時，機組不應保持在低壓缸排汽溫度高于57℃以上長時間運行。機組在低壓缸排汽溫度高于57℃時，應緩慢增加負荷，直至低壓缸排汽溫度低于57℃。汽輪機主蒸汽壓力設(shè)計值為12.606MPa

；再熱蒸汽壓力設(shè)計值為2.66MPa

，主、再熱蒸汽額定溫度565.5℃。汽輪機的蒸汽初壓力低，可將一些承壓部件如汽缸、高溫管道、聯(lián)箱等設(shè)計成薄壁形式，減少部件內(nèi)部的熱應力。同時，蒸汽的初溫也不易太高，蒸汽的初溫降低，可避免材料的高溫蠕變，同時也改善了汽輪機高壓部分的運行工況。而且較低的蒸汽參數(shù)可以設(shè)計采用較簡單的啟動系統(tǒng)。蒸汽的初參數(shù)降低后，汽輪機的理想焓降減少，因此可減少總級數(shù)，從而縮短了汽輪機轉(zhuǎn)子的長度，并可改善汽輪機的振動情況。對于聯(lián)合循環(huán)電廠來說，其熱效率

η＝（Pg+Ps

）/Q

其中：Pg――燃機的出力

Ps――汽機的出力

Q－燃機的輸入總熱量對于聯(lián)合循環(huán)電廠，燃機一旦選定，上式中的Pg和Q都是一定的，η只和Ps有關(guān)，而汽輪機的出力與蒸汽量和總焓降的乘積是成正比的，而蒸汽量和總焓降都與蒸汽參數(shù)有關(guān)。汽輪機的蒸汽參數(shù)主要是指蒸汽的溫度和壓力，而提高汽輪機蒸汽的溫度取決于兩個因素：燃氣輪機的排煙溫度和金屬的材質(zhì)，都可以認為是定值。但汽輪機的蒸汽壓力卻有一個可變化的范圍，它也取決于兩個因素：①對汽輪機功率的影響，②對汽輪機排氣濕度的影響。隨著主汽壓力的提高，在汽輪機中蒸汽的焓降增大，汽輪機的功率增加。但是當壓力加大到某一個值后，焓降的增大程度就會逐漸緩慢起來。與此同時，隨著主汽壓力的提高，余熱鍋爐的蒸汽產(chǎn)量會下降，汽輪機的漏氣損失和濕度都會上升，最終