燃气蒸汽联合循环电厂汽轮机的运行特点

燃气蒸汽联合循环电厂汽轮机的运行特点

汽轮机为美国GE公司生产的D11型汽轮机，系单轴、双缸、下排汽、一次中间再热、带中压和低压补汽的凝汽式机组。作为省电网的调峰电厂，汽轮机无论从结构设计还是运行方式上都必须服从其快速和频繁启停的特点。而调峰汽轮机频繁的启停，导致了它在结构上与基本负荷机组的不同，作为运行人员，只有掌握了我们机组的特性，才能够更安全、更经济、更熟练的驾驭它。

第一部分

联合循环汽轮机的结构特点联合循环机组中汽轮机的结构必须适应快速启停、调峰性能好、蒸汽容积流量大和滑参数运行这几方面特点的要求，下面我就汽轮机的特点，结合上述几条进行分析介绍：第一节：汽轮机的结构简介一．汽缸与隔板汽轮机设有一个高压缸、一个中压缸和一个低压缸。高压缸、中压缸为一体、单层单流式结构，由合金钢整体铸造而成。高压缸、中压缸为顺流式、对称布置。低压缸为双层双流式结构。高压部分通流级数10级；中压部分通流级数8级；低压部分通流级数2×5级。高、中压缸隔板为焊接结构，低压缸隔板为铸造结构。二．转子高、中压转子及低压转子均为整锻转子，无中心孔，叶轮盘、联轴器整体加工。第10级前、第18级后叶轮盘、联轴器设有平衡槽，第2至10级叶轮盘有六个平衡孔。所有转子均为挠性转子，采用刚性联轴器联接。每个转子均有两个径向轴承支承，轴系死点位于高压缸前端推力轴承处。下图为汽轮机低压转子：三．轴承机组轴系设有一个推力轴承和六个径向轴承，推力轴承与高压缸前轴承布置在高压缸前端的轴承箱内。汽轮机的轴承采用可倾瓦轴承，#1、#2、#3轴瓦为六块可倾瓦，#4轴瓦为四块可倾瓦。推力瓦每侧由八块可倾瓦块组成，后推力盘为工作面，设计推力间隙0.6858mm，轴端安装有60齿测速齿轮，设有六组测速、调节、保护探头，前轴承箱最大热位移量不大于40mm。

见下图：

汽轮机的可倾瓦轴承是由四到六块能在支点上自由倾斜的弧形瓦块组成。瓦块在工作时可以随着转速、载荷及轴承温度的不同而自由活动，在轴颈四周形成油楔。如果忽略瓦块的惯性、支点的摩擦阻力及油膜剪切内摩擦阻力等影响，每个瓦块作用到轴颈上的油膜作用力总是通过轴颈中心的，不易产生轴颈涡动的失稳分力，因持具有较高的稳定性，理论上可以完全避免油膜振荡的产生。另外，由于每个瓦块可以自由摆动，增加了支撑柔性，还具有吸收转轴振动能量的能力，即具有良好的减振性。可倾瓦还具有承载能力大、耗功小以及能承受各个方向的径向载荷、适应正反转动等优点。推力轴承的作用是确定转子的轴向位置和承受作用在转子上的轴向推力。

第二部分汽轮机的启动特点

对于联合循环机组汽轮机的启动，最困难的就是蒸汽与金属温度匹配的问题，这一点对的机组来说更是特殊的重要，因为我们是二拖一机组，存在热机冷炉启动的现实问题，而且我们还没有旁路烟囱。要解决此问题，在启动时除了可以依靠调整燃机负荷和IGV来实现外，最主要依靠的就是汽机的旁路和疏水系统。

第一节．汽轮机的旁路系统对于调峰机组，具有良好的启动旁路系统是相当重要的。每台余热锅炉系统配置的汽轮机旁路，设计容量为100%最大流量，配有一套高压、再热两级串联旁路系统及并列的一套低压蒸汽旁路系统。其作用有以下几点:机组启停时，正在启动的锅炉来的过热蒸汽经高压旁路装置减温减压后去该炉的再热器，再经再热旁路装置减温减压后去凝汽器。而低压蒸汽经低压蒸汽旁路装置减温减压后直接去凝汽器。机组正常启停均采用带旁路系统的中压缸启动方式．旁路系统保证机组能在各种状态下的启停要求。机组启动时，提高锅炉的升温、升压速度，缩短启动时间；使蒸汽温度与汽轮机缸温得到最佳匹配，减少寿命损失。.保证机组甩负荷后到规定负荷，并回收工质和热量.在机组启动过程中维持锅炉再热器最低流量，保护再热器。．旁路阀的联锁开启和关闭需按快速进行设计，自动调节按慢速回路设计，同时具有可靠的严密性和启闭灵活性。旁路的控制有定压和滑压两种模式。．旁路控制系统考虑停机不停炉（此时燃机也不停），及机组快速甩负荷（FCB）功能。

综上所述：容量为100%的旁路容量设计，旁路阀的快速和慢速回路设计都非常适合调峰机组的要求，它使余热锅炉出口蒸汽温度与汽轮机金属温度更快地达到匹配，减轻了汽轮机部件所受的热冲击，缩短了启动时间，并确保FCB功能的可靠实施，延长了机组寿命和减少了机组的启动损失。

第二节．汽轮机的疏水系统1．汽轮机疏水的作用汽轮机启动、低负荷期间及停机后一段时间内蒸汽凝结成水，及时排出凝结水，防止进入汽轮机。启动暖管期间，为加速暖管温升，缩短启动时间，以及使各蒸汽支管的温升达到匹配，及时将蒸汽凝结水及冷蒸汽排掉。2．汽轮机疏水的控制气动疏水阀在机组启动期间开启，待机组负荷达到10%时疏水阀自动关闭；在机组负荷降到10%时自动开启；其它情况下主再热蒸汽管道疏水根据疏水罐内的温度决定疏水阀是否开启，冷再和低压疏水根据疏水罐水位来开关。高压主蒸汽参数在两台锅炉同时启动与一台锅炉已经满负荷运行另一台锅炉启动时的压力差别很大，为了防止在高压力情况下疏水量过大，需要在不同的情况下对疏水阀的开启程度确定不同的设定值。第三部分汽轮机的运行调整

汽轮机的运行调整，在规程中都有比较详细的描述，但我们不能只局限于记住那些死的参数和步骤，作为一名优秀的运行人员我们还要多问一个为什么？充分了解到为什么这样规定，它的出发点是什么？这样调节的原因和根本在哪里？我们只有了解到这些，才能熟练的进行各种工况下汽轮机的调整。下面我就本汽轮机启动过程中的一些关键步骤谈一下个人的看法。第一节：冲转时蒸汽参数的选择启动参数的选择主要考虑金属部件的热应力，而热应力的大小主要取决于蒸汽与金属部件之间的温差和放热系数，选择合适的启动参数对汽轮机的合理启动具有决定性的意义。因此，为了减缓冲转时产生的热冲击，冲转时宜采用放热系数较小的低压过热蒸汽，以便与汽轮机金属温度合理匹配。同时，在保证一定的金属温度变化率的条件下，低参数蒸汽将有较大的流量，使得机组可以很快达到并网带负荷条件。蒸汽压力的选择要适宜，蒸汽压力太低会使机组的冲转动力不够，压力太高则节流损失大．对于联合循环余热锅炉来说，气压通常较早地达到这个要求，而气温则因主蒸汽管道的长短而异。一般可用开大旁路的办法适当减缓升压速度，以等待气温的提高，同时也可以保护过热器和再热器。第二节：冲转前真空的选择冲转前真空建立的过低时会争加冲转时所需蒸汽量，增大摩擦鼓风损失，排气缸温度升高，导致热膨胀过大。而且凝汽器汽侧压力瞬间升高较多，可能会使凝汽器汽侧形成正压，造成排大气安全膜损坏。冲转前真空建立的过高时，蒸汽焓降增大，冲转时会使汽轮机转速发生较大的变化，不易控制；而且，冲转所需的蒸汽量将减少，影响汽缸加热效果，尤其对低压缸不利。另外，真空过高，建立真空的时间也相应加长，从而延长了机组启动时间。第二节：汽轮机的升速和带负荷因为汽轮机在冷态启动时蒸汽和各金属部件的温差很大，为防止各部件受热不均产生过大的热应力和热变形，在冲转后的升速过程中，需要一定时间的暖机。机组带负荷到10%额定负荷后停留暖机，此时间的长短及升负荷率可根据框图来确定，一般暖机20min。高、中压缸切换结束后，应根据框图来确定暖机时间，一般暖机40min。至于汽轮机升速率，将根据汽缸转子的热应力进行适当的选择。汽轮机与电网并列后，应立即带上少量负荷，不易在空负荷下运行时间过长。因为在空负荷时通过汽轮机的蒸汽量太少，不足以将转子转动时摩擦鼓风产生的热量带走，会使排气缸温度升高乃至超过限值。

机组规定：汽轮机在正常运行时，当低压缸排汽温度低于93℃时，允许汽轮机长时间带低负荷运行。但在低压缸喷水投入运行时，机组不应保持在低压缸排汽温度高于57℃以上长时间运行。机组在低压缸排汽温度高于57℃时，应缓慢增加负荷，直至低压缸排汽温度低于57℃。汽轮机主蒸汽压力设计值为12.606MPa

；再热蒸汽压力设计值为2.66MPa

，主、再热蒸汽额定温度565.5℃。汽轮机的蒸汽初压力低，可将一些承压部件如汽缸、高温管道、联箱等设计成薄壁形式，减少部件内部的热应力。同时，蒸汽的初温也不易太高，蒸汽的初温降低，可避免材料的高温蠕变，同时也改善了汽轮机高压部分的运行工况。而且较低的蒸汽参数可以设计采用较简单的启动系统。蒸汽的初参数降低后，汽轮机的理想焓降减少，因此可减少总级数，从而缩短了汽轮机转子的长度，并可改善汽轮机的振动情况。对于联合循环电厂来说，其热效率

η＝（Pg+Ps

）/Q

其中：Pg――燃机的出力

Ps――汽机的出力

Q－燃机的输入总热量对于联合循环电厂，燃机一旦选定，上式中的Pg和Q都是一定的，η只和Ps有关，而汽轮机的出力与蒸汽量和总焓降的乘积是成正比的，而蒸汽量和总焓降都与蒸汽参数有关。汽轮机的蒸汽参数主要是指蒸汽的温度和压力，而提高汽轮机蒸汽的温度取决于两个因素：燃气轮机的排烟温度和金属的材质，都可以认为是定值。但汽轮机的蒸汽压力却有一个可变化的范围，它也取决于两个因素：①对汽轮机功率的影响，②对汽轮机排气湿度的影响。随着主汽压力的提高，在汽轮机中蒸汽的焓降增大，汽轮机的功率增加。但是当压力加大到某一个值后，焓降的增大程度就会逐渐缓慢起来。与此同时，随着主汽压力的提高，余热锅炉的蒸汽产量会下降，汽轮机的漏气损失和湿度都会上升，最终