汽轮机热态、极热态启动过程中汽温控制浅析

汽轮机热态、极热态启动过程中汽温控制浅析

梁嘉鹏

河钢集团邯钢公司邯宝能源中心，河北 邯郸 056000

摘要：汽轮机是广泛应用于发电、航运等领域的一种将水蒸气能量合理有效转化的设备，其原理为将水蒸气内能转化为机械能。其能量转化效果会受到多方面因素影响，若汽轮机在运作过程中热量太高，会严重影响其使用效率和寿命。而当汽轮机升速过快时，可能诱发机组剧烈震动，如不及时冲转，则有可能诱发安全事故和汽轮机的快速安全运行，本篇文章从汽轮机的实际工作中遇到的问题为出发点，提出了有针对性的举措。

关键词：汽轮机；热态；极热态；相应措施

引言

热态启动是气缸温度高达250℃以上，使得其转动时的气温参数比监控时间段温度高50度以上，同时，主蒸汽的温度也达到50℃，其气压温度的要求可以相对低一点，主要使得温度能够符合相关要求即可。在热轮机运行和启动过程中，为保证负胀差在一定的安全范围中，可将运行时间尽可能减短即可，时间一般在15分钟这样合理范围即可；极热态启动是汽轮机上下气缸温度接近他的额定值，因此在后期运转时的参照系数应与其额定值尽量保持一致，当然在此过程中，冲转时间越短越好，在5分钟以下为宜[1]。为后期保证汽轮机在合理的范围中正常运行。在热态、极热态这两种状态下工作，热轮机对运行温度有一定的要求，对温度也越来越苛刻。当热轮机在正常运转过程中，如若温度骤变突然变高或者变低，会给汽轮机运行带来困难，损坏严重甚至会有安全隐患[2]。多年来，由于汽温在运行的过程中难以控制，会给电厂运行带来极大的麻烦。本文从汽轮机的多角度、全方位进行了深入的分析，给出了一些温度控制措施[3]。如果温度的控制没有达到一定的标准，就会对汽轮机的各个部件造成损坏，比如，使得汽轮机发生变形、膨胀，超出其一定的承受范围。则会造成汽轮机的各部件的产生变形、膨胀等损害，长期下去会使得热轮机损耗、严重影响其使用寿命，怎么样才能使得热轮机安全高效运行，以下提出合理化说明：

1 热态、极热态种类及参数选择

1.1 汽轮机热态、极热态启动条件

在汽轮机热启动和极热态启动过程中，气缸的温度必须超过一定的阈值，并且在一定范围中有温度上下浮动，汽轮机在热态和极热态有个条件很苛刻，即汽轮机关机12小时以后其汽缸的温度必须依然保证在此温度之上。只有在这样合理化的温度范围之内，才能够有效保证汽轮机的高效安全运行。与此同时，要想汽轮机完全满足这一条件，其材料也要符合一定的标准。如后期施工工艺、隔热效果、汽轮机使用的环境条件以及材质的选择等因素。在汽轮机运行过程中，如果汽轮机在选择材质时候，材质不佳导致隔热效果不好,那么在汽轮机停止运行十二小时之后，其温度无法达到这一标准，进而导致汽轮机损坏影响后期的维护和保养；如果汽轮机的温度不在某一范围内，会直接导致转子运行异常。在此过程中，转子的弯曲值会严重影响汽轮机的启动进程,汽轮机的转子的弯曲值满足转动要求时，就算汽缸的温度不达标汽轮机也会正常运行[4]。然而，当转子的弯曲值与标准不符合时，就是温度符合标准，也会对汽轮机造成影响。所以在后期运行的过程中，既要考虑转子的弯曲值还应该考虑其温度标准。

1.2 热态与极热态启动，转子有弯曲值

弯曲是汽缸转子运行过程中普遍存在的问题，为消除专辑弯曲值对设备运行造成的影响，通常需要在设备启动时留出一定时间以保证汽缸温度逐步升温，这个过程发生在转子冲转后。转子的弯曲程度保证着汽轮机在热态、极热态下的正常启动并运行。而在这个状态下，转子在进行冲转后，会使得气缸有一段加热和暖机阶段，该过程可以抵消转子的弯曲度。汽轮机工作时，转子运行中，转动的速度与气温下降的水平线调节密切相关。

1.3 热态、极热态启动，气缸具有较高温度

在汽轮机极热启动过程中，汽轮机高压缸调节阶段温度极高，根据以往的实际运行记录，一般为450℃。由于技术因素，在热启动时几乎不可能将温度提高到额定温度，一般在实际运行过程中，汽轮机在参数较低时启动。汽轮机热启动的初始过程是：水蒸汽通过阀门进行节流，然后通过喷嘴进行减压。蒸汽室金属的温度高于调节级蒸汽室的温度。此时，汽轮机温差匹配不合理，当金属温度超过蒸汽室温度时，转子表面会产生拉引力。当汽轮机开始工作后，当蒸汽温度远高于金属温度时。涡轮转子会产生压应力。在热态、热极态状态下启动汽轮机，会造成很大的损害，在运行过程中，为了汽轮机的使用寿命和使用效果，我们应合理使用汽轮机，可通过减少汽轮机在热态、极热态的使用次数。

2 量化汽轮机的热态、极热态启动时间

量化汽轮机启动程序，对热态、极热态状态的运行尤为重要。为保证汽轮机的高效安全运行，则需要在运行的过程中对能量转化率进行量化，比如：哪个阶段转化、某一阶段转化多少等进行衡量。在转化的这个过程中，会采用合理的试验方法进行测定。从而得到汽轮机各阶段的标准操作及一系列使用方法。其实，汽轮机的启动运行过程本质上是热量和能量转化过程，是汽轮机开始运行时能量的关键来源，我们可以通过如下手段进行：当汽轮机部件之间温度差别不大时，我们可以采取提升暖机速度的方法。通过对汽轮机持续加热，使其在热态、极热态启动时，温度急速升高，在刚刚开始的过程中，汽轮机增汽量与其构成部件的变形量成正相关。

汽轮机转速发生变化时，应及时调整转速。在后期运行过程时，得根据汽轮机的实际运作情况进行冲转,一般保持15-20r/min，并且通过恒定的速度匀速达到额定转速。但是在提速的过程中，提速过慢或者在某一阶段间隔时间太长，汽轮机会出现明显的震动，如果不及时调整，会引发一些安全事故，对汽轮机本身和维护造成一定的困难。所以，在汽轮机转子的转动过程中，要实时对汽轮机的转动以及各个状态进行检查和控制。当汽轮机震动比较严重时，应及时温度或降低转速，必要时关停设备。通常汽轮机的冲转速度达到额定速度的时间一般是5min左右，当该升速过程超过10min时，则需要调整设备的升速时间[5]。

3 结语

汽轮机的主要运行部件是热态与极热态，它们对温度的要求极其严格，对启动的参数要求也不低，特别是热态启动，对汽轮机的影响巨大，温度也是控制汽轮安全使用的关键所在。汽轮机不单单是一个部件组成的，它的每个组成部件对温度的要求也有所不同，每个部件的温度变化也不统一。温度的变化会严重影响汽轮机的组成部件，甚至会影响其形态变化，汽轮机的形态变了，其功能也会随着改变，影响其安全的运行，给后续工作带来困难，严重阻碍了相关人员的操作，延缓工程的进度。所以相关人员一定要注意定期检查，监测汽轮的温度，保证温度在汽轮适宜的范围之内进行变化，维护汽轮的运行安全。汽轮机的高效运行也保证了汽轮各个组成部件可以有效的运行，也增加了仪器的使用寿命，保证了相关工作人员的安全，同时也保证了我们的正常生产与生活。

参考文献：

[1]马壮,吕泰萍,滕九洋.抽凝式汽轮机启动及运行过程中低真空的分析与处理[J].现代工业经济和信息化,2021,11(11):88-89,103.

[2]李春银,张世永,王小良,等.350MW超临界空冷汽轮机机组的启动运行分析[J].热力透平,2021,50(1):16-20.

[3]张迎喜.660MW超超临界汽轮机启动过程胀差偏大原因分析[J].山东电力技术,2021,48(6):68-71.

[4]焦玉雪,徐自力,尹刚,等.太阳能光热发电汽轮机转子热机械应力分析及启动优化[J].汽轮机技术,2020,62(6):417-420,429.

[5]唐田.600MW火电机组汽轮机冷态启动自动锁阀程序优化[J].设备管理与维修,2022(13):74-76.