单元机组的启停与运行调整-课培训件

单元机组的启停与运行调整

单元机组的启、停介绍

单元机组的运行维护

复习题单元机组的启、停介绍一、单元机组的启动介绍（一）、概述1、定义：机组的启动是指机组从低速盘车状态（静止状态）加速到全速空载、并网、并带负荷至满负荷的过程。2、启动模式：机组的启动分为高盘模式启动和正常模式启动。1）、高盘模式启动：由SFC（或启动）带动机组升速至700rpm左右，维持该转速运行。目的：满足燃机水洗、吹扫、检修后状态检查、加速冷却等需要。2）、正常模式启动启动状态分类：通常按照汽轮机高压缸内缸（一级静叶前）金属温度来划分。启动过程结束（200MW）

暖机负荷启动状态（三菱）汽轮机高压缸进口金属温度汽机进汽后的升负荷率耗时热态启动>400℃1.0h1.2h120MW100MW4MW/min3MW/min高温态启动

350℃--400℃低温态启动

230℃--350℃

1.5h冷态启动

<230℃

3.0h78MW

2.5MW/min52MW

1.5MW/min启动状态分类：按停机时间来划分。启动状态（GE）极热态热态中温态温态冷态停机时间（h）

0-11-44-2020-40〉40（二）、燃气轮机的启动介绍1、全速空载的启动过程

启机前的检查、准备阶段。（清书P680）启动前必须对系统进行全面检查，确定各设备具备启动条件，所有系统满足启动要求后才能开始启动操作。

启动盘车。主机转子在静止状态，需要盘车装置有比较大的扭矩才能克服转子的惯性和静摩擦把转子缓慢转动起来。检查机组动静部分有无摩擦和异音。通常规定燃气轮机启动前盘车系统必须至少连续运行1h。

冷拖、清吹。清吹的目的是在机组点火之前，在一定的转速下（约20%~25%n0），利用压气机出口空气对机组进行一定时间的吹扫，吹掉可能漏进机组热通道中的燃料气或因积油产生的油雾。清吹的时间要求根据排气道的容量来选择，一般至少能将排气道体积的三倍容积空气吹掉，无旁路烟囱的吹扫时间更长。

点火、暖机。点火转速一般为机组额定转速的15%~20%。暖机目的是让机组的高温燃气通道中的受热部件、气缸与转子均匀受热膨胀，减少热应力及保证热对中，防止转子与静子发生动静碰擦。

升速。暖机结束后，机组进入升速阶段，此时启动机的功率和透平发出的功率会使机组转速上升。脱扣及脱扣转速（nb）：机组在启动机的作用下转速上升到一定的转速，此时透平已有足够的剩余功率使机组继续升速，启动机可以脱开而停止工作，这称为脱扣，此时机组转速为脱扣转速。自持转速（ns）：透平发出的扭矩正好能带动压气机工作，但是还没有多余的扭矩可以被用来加速转子，此时的转速称为自持转速。启动力矩变化图Mc：压气机阻力矩Mt：透平发出的力矩Mn：启动机提供的力矩M：剩余力矩Ni：点火转速

全速空载。在机组转速达到一定转速时，机组额定转速条件满足，随后机组进一步加速进入全速空载状态，此时机组转速略高于电网频率（3008rpm）2、并网、带负荷

同期阶段。机组全速空载，此时进入转速控制。准同期：发电机发出的交流电，其频率、电压和相位与电网参数相匹配。主要由自动准同期和手动准同期方式。当同期条件满足时，发电机断路器自动闭合（称之为并网），自动准同期并网的优点是发电机没有冲击电流，对电力系统没有什么影响。

带负荷。机组可以按如下方式带负荷：•

如果运行人员没有下达带负荷指令，并网后，则机组自动加载到旋转备用负荷（典型值为5%额定负荷），以防止系统频率升高、机组逆功率保护动作。•

如果选择自动带基本负荷运行指令，则机组按规定的升负荷率自动加载。•

如果选择中间某一负荷值进行加载，则首先要向控制盘输入负载指令值，然后再按预选值进行加载。•

当操作者选择手动加负荷时，手动加减负荷的速率是自动加减负载速率的两倍。手动加载时其加载数值只能加到基本负荷以内。3、快速启动和快速加载启动燃气轮机的运行方式一般可分为应急型、尖峰负荷型、中间负荷型和基本负荷型四大类。类型工作时间应急型尖峰负荷型

中间负荷型

基本负荷型<500500~2000

2000~6000>6000使用指标（h/a）>500<1100~5001~2020~10020~300<35<20启动次数（此/a）工况

连续运行时>300<40间（h/次）<5<25启动和加载时间（min）•

应急型和尖峰型的燃气轮机，在某些情况下要求机组快速投运，甚至牺牲一些燃机的寿命（机组承受剧烈的温度、压力变化）。•

快速启动对机组寿命不利，所以非不得已一般不采用。快速加载启动，仅仅在加载时的加载速率与手动加载相同，而启动过程和正常启动是一样的。4、启动过程参数变化

如图，燃气温度在点火后不久出现峰值，经过透平热通道后，T4比T3要平缓。此时T3越大，启动过程可能越快，但容易引起喘振，且增大热部件热应力。

防喘放气阀开启，喘振边界线上移，防喘范围变大。

如图，升速过程中燃料行程基准变化，有明显的两次减少。点火时要求大一点控制输出，保证点火成功；全速空载后，不需要继续升速，透平输出功率减少。

燃料量为保证点火可靠，点火时燃料量较大，全速空载时，燃料量保持空载时的数值。（三）、燃气轮机停机介绍1、停机过程实质上是燃气轮机各金属部件的冷却过程，起主导作用的是停止向燃气轮机燃烧室供给燃料的过程。可分为以下几种停机方式：1）正常停机；正常模式停机和检修模式停机2）自动停机；3）保护停机；4）紧急停机。2、停机过程中注意的事项：•

1）检查机组各部位振动情况、内部声音以及润滑油母管油压；•

2）记录机组熄火转速和惰走时间；•

3）自动投入盘车后，加强监视转子转动情况，倾听机组内部声音，并注意烟囱的冒烟情况。3、手动紧急停机的停机条件1）运行参数达到跳机限额，而自动保护装置拒动；2）机组内部有明显的金属撞击声；3）机组任何一轴承断油或冒烟；4）压气机发生喘振；5）轮机间燃油管路大量漏油；6）机组突然发生强烈振动，振动值突增12.7mm/s；7）运行烟囱大量冒黑烟，机组燃烧恶化；8）发电机漏氢着火；9）发生其他危及人身和设备安全的情况。4、紧急停机操作及其注意事项：1）按控制盘紧急停机按钮或扳动紧急事故跳闸装置或手击危急遮断器杆，均能使机组立即停机。2）机组紧急停机后，检查发电机断路器跳闸，机组熄火。3）如属轮机转动部分故障，停机后，不应投入盘车。4）紧急停机后，查明原因，正确处理。5、冷机1）正常停机要立即进行盘车冷机，防止转子弯曲和叶片变形，否则手动盘车，每半个小时盘动转子180度。2）在冷机状态任何时刻，机组可以启动、带负荷。3）盘车过程中转子缓慢冷却，一般情况下不少于24h，直到透平轮间温度低于规定值后，可以停盘车。（四）、余热锅炉—汽轮机的启动介绍1、余热锅炉—汽轮机的启动方式（1）、按启动过程中主蒸汽的参数是否变化划分a、额定参数启动：启动时主汽阀前的主蒸汽参数始终保持额定值；b、滑参数启动：启动时主汽阀前的主蒸汽参数随转速或负载的变化而滑升；分为滑参数压力法启动和真空法启动。真空法滑参数启动（真空直接抽到汽包，锅炉气压直接冲转汽轮机）可以最大限度地减少蒸汽对汽轮机受热部件的热冲击，且操作简单。但是在余热锅炉控制不当时蒸汽带水进入汽轮机造成水冲击损坏设备。因此大容量联合循环机组广泛采用压力滑参数启动。（2）、按汽轮机启动前的金属温度水平划分a、按启动前汽轮机金属温度（内缸或转子表面温度）分<1>冷态启动。金属温度低于满负载时金属温度的40%或低于150~180℃以下者。<2>温态启动。金属温度介于满负载时金属温度的40%~80%或介于180~350℃者。<3>热态启动。金属温度高于满负载时金属温度的80%或高于350℃以上者。<4>极热态启动。有的还把金属温度高于450℃时称为极热态启动。有的也按停机时间来分，大于72h为冷态；10~72h为温态；小于10h为热态。（3）、按燃气轮机与余热锅炉—汽轮机的配置方式划分a、单轴机组的启动方式<1>燃气轮机与汽轮机通过刚性联轴器连接的同步启动方式。<2>通过3s联轴器连接的燃气轮机与汽轮机彼此独立的顺序启动。顺序启动方式与分轴机组启动方式相同。b、分轴机组的启动方式。2、余热锅炉—汽轮机的冷态滑参数启动（1）、余热锅炉上水

上水温度和上水速度的要求：余热锅炉冷态上水温度与汽包壁金属温度差不大于40℃，上水的速度越快，产生的温差就越大，因此要控制上水时间。

水质的要求：除过氧的除盐水，若余热锅炉启动前炉水水质不合格，应将存水放尽，重新上合格的水。

水位的要求：余热锅炉升压升温的过程中蒸发器中炉水受热膨胀，水将产生汽化，水位上升。因此启动水位一般为汽包正常水位线下700mm左右。（2）、锅炉启动、升压

升压过程中对汽包的保护：一般规定，汽包上下金属温差不超过40℃，防止温差过大的主要措施有:

<1>严格控制升压速度，尤其是低压阶段的升压速度。

<2>升压初期汽压上升要稳定，尽量不使汽压波动太大

<3>尽量提高给水温度

升压过程中对过热器的保护：冷态启动前过热器管内没有蒸汽流动处于干烧状态，而起压后低温蒸汽又对受热面快速冷却造成应力疲劳损伤。因此余热锅炉蒸发量在小于10%额定蒸发量时要限制燃气轮机排烟温度不超过过热器金属温度允许值。

升压过程中对水位的控制和省煤器的保护：启动过程中应严密监视水位，提前干预水位控制，避免虚假水位影响水位波动较大；为了保护省煤器，装有再循环管，停止给水时开启再循环管上的再循环门，汽包与省煤器之间形成自然水循环回路以冷却省煤器。启动过程中，运行人员应加强对虚假水位的控制：虚假水位就是暂时不真实水位，当汽包压力突然下降时，由于锅炉饱和温度下降释放出大量热量来自行蒸发，于是锅水汽泡增加，体积膨胀，使水位上升，形成虚假水位；当汽包压力突升，则相应的饱和温度提高，一部分热量被用于锅水加热使蒸发量减少，锅炉水中汽泡量减少，体积收缩，促使水位降低，同样形成虚假水位。在出现“虚假水位”时，如：当负荷突然增加时，水位暂时很快上升，但实际上蒸发量大于给水量，锅水不是多了而是相对少了，水位很快会下降。因此，操作员一般的处理方法是适当加大给水，以满足蒸发量的需要，防止“虚假水位”结束后造成汽包缺水事故。若“虚假水位”很严重，即水位上升很多（甚至满水），则还是应该先减少给水量，在水位停止上升后再加大给水量，切不可打开疏水阀或排污阀排水。反之亦然。（3）、暖管

暖管过程中必须严格控制金属管壁的温升速度，并逐渐提高蒸汽压力，以保证管道均匀膨胀。

在暖管初始阶段，主蒸汽管道是冷的，管内还有可能有积水，进入主蒸汽管道的蒸汽参数低、流量大，凝结成大量积水。若疏水不亮不仅影响传热效果，还可能造成管道水冲击，损坏阀门、管道法兰。若疏水进入气缸，还会发生更严重的水冲击事故。（4）、汽轮机冲转、升速：一般用主蒸汽调节气阀控制冲转a、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，而热应力的大小又取决于蒸汽与金属部件之间的温差和放热系数，选择适宜的启动蒸汽温度对合理启动有决定性意义。因此为减缓冲转时产生热冲击，宜采用放热系数小的低压过热蒸汽。b、升速的操作：在升速暖机过程中，严格控制金属升温速度，即控制升速中参数汽轮机按5%~10%n10%n/min升速。0/min升速，高参数汽轮机按2~3%0（5）、并列和带负载汽轮机金属温度的升高速度与负载的曾加速度呈正比，所以加负载的过程中控制金属温升率就归结为控制汽轮机的加负载速度。允许的加负载速度取决于最危险区金属的允许升温速度，一般中参数汽轮机为5%~10%n轮机为3%~8%n

/min。0/min，高参数汽0汽轮机从空载到满负载的加载过程中，除应严格控制金属温升率外，还应在几个不同负载阶段停留一段时间进行暖机，以控制各部件的温差不致过大。3、热态启动热态启动主要是余热锅炉—汽轮机停机时间不久或是夜间停机以后的启动。（1）、热态启动参数的确定：锅炉热态启动达到汽轮机冲转的参数主要根据汽轮机高压缸内上壁金属温度而定，（2）、热态启动前应具备的条件汽轮机冲转前进入汽轮机的蒸汽温度应高于汽轮机高压缸上壁金属温度50~100℃，一般70℃为最佳。

热态启动前盘车装置连续运行不小于4h，消除转子临时产生的热弯曲。

汽轮机上下缸温差应在允许范围内。

汽轮机胀差应在允许范围内。

汽轮机大轴晃度不允许超过规定值。（3）、热态启动的特点（与冷态启动相比）：

热态启动时要先送轴封蒸汽后抽真空，以防冷空气进入气缸内。

热态启动因升温、升压变化幅度较小。

根据高压缸第一级金属温度在热态启动曲线上确定汽轮机冲转参数。

热态启动升速过程中或并网后可不必暖机。

冲转过程中，密切注意机组振动及上下缸温差，检查各管路疏水畅通，防止气缸内进水或冷气。（五）、余热锅炉—汽轮机停运介绍

余热锅炉—汽轮机从带负荷运行状态卸去全部负载，解列发电机，锅炉停止受热和供汽，到汽轮机转子静止下来的过程称为停运。

停运实际上是各部件的冷却过程。

分类：•

正常停机和事故停机•

额定参数停机和滑参数停机额定参数停机，停运后锅炉压力、汽机金属温度保持在较高水平。滑参数停机可以将锅炉、汽轮机金属温度降至较低水平，便于检修。1、额定参数下的正常停运在减负荷过程中必须严格控制汽轮机金属的温降率和温差变化，通常要求降压速度应为0.1~0.15MPa/min，温降率在4~5℃/min之内。因此每减一定负载后，应停留一段时间，使气缸和转子温度均匀下降。2、滑参数停运（1）、滑参数停运的步骤：在滑参数停运过程中要特别注意控制汽温下降速度均匀，不论何时都要保持有50℃的过热度，防止汽温大幅度变化。（2）、停机中的注意事项：1）新汽温度应始终保持50℃的过热度，以保证蒸汽不带水，防止发生水冲击。2）控制降温、降压速度。3）在不同的负载阶段，新汽参数的滑降速度应不同。4）滑参数停机过程中，不准进行汽轮机超速试验。（3）、余热锅炉—汽轮机滑参数停运的优点1）在同样负载下，蒸汽流量大，汽轮机金属冷却比较均匀，热应力和热变形小。2）可以减小能量损失和汽水损失。3）汽轮机同流部分的盐垢可随滑参数停机得到清洗。4）滑参数停机能得到较低的汽缸温度。3、转子惰走及盘车机组解列，汽机停止进汽，转子进入惰走阶段。此时轴封供汽不可过早停止，通常真空降到零时，才能停止。惰走时可根据汽缸温度投入喷水减温装置。当转子完全静止后应立即投盘车防止转子热弯曲，并记录惰走走时间。4、停运后的冷却汽轮机停运后应及时关闭各汽、气、水阀门。定期监视上下汽缸温差的变化，严防汽轮机进冷气，进水。余热锅炉停运后应将烟气挡板和烟囱出口挡板全部关闭，尽量降低锅炉的冷却速度，防止冷却不均，产生过大的热应力。在停炉后的冷却时要严格控制汽包的上下壁温差在规定的数值之内。（六）、单轴联合循环启停特点一、无旁通烟囱联合循环机组启动特点1、燃气轮机启动对余热锅炉的热冲击：余热锅炉在启动过程中，要严格控制升压速度，要求汽包壁温温差在允许范围之内。启动时主蒸汽参数的大小、升压速度的快慢就直接与燃气轮机的排烟有关，而排烟参数又与负载相联系。因此为满足余热及汽轮机升压、暖管、暖机的需要，燃气轮机不能再象单循环那样很快升至满负载，其加负载操作应以余热锅炉、汽轮机的需要为准。2、无旁通烟囱联合循环启动方式的选择：对于无旁通烟囱的联合循环，为使机组启动既经济又合理，应尽量选择滑参数启动方式。二、无旁通烟囱联合循环的停运对于无旁通烟囱联合循环机组的停运，无疑额定参数停机方式更适合，而滑参数停机方式应尽量少用。单元机组的运行维护一

、机组的运行监视（一）概要机组的正常运行是指决定机组安全和经济运行的参数在允许范围内波动时，负载维持不变或缓慢变化这样一种状态。为维持机组正常运行，运行人员应注意：

监视并控制机组的各主要参数；

监视机组的调节系统、各自动装置以及机组个独立部件和机构的工作情况；

检查并试验保护元件、事故信号以及备用设备的自动投入装置；

定期试验/切换备用设备；

定期抄表和填写运行日志、切换操作和设备故障登记

定期向不集中润滑部件添加润滑油。（二）燃气轮机运行监视1、运行检查和记录

每天在规定的时间内对机组的全面系统进行巡回检查；

定时记录机组重要运行参数，确定参数在正常范围内，且变化正常；

对各参数数据进行比较、分析，得出参数的变化规律，防止和避免运行事故。2、排烟温度和温差监视

排烟温度的变化和温差的变化是衡量燃料分配系统、燃烧室和高温部件工作状况的一个重要参数。

相同的环境温度下，排烟温度过高有可能存在T3温度高或热通道部件损坏、做功能力变差或叶片冷去空气量减少等危险迹象；排烟温度过低，可能存在T3较低或冷却空气量过大，不经济。某个温差异常，可能存在燃料分配不均或燃烧室异常。

故要加强对排烟温度及温差的监视，尽早的发现故障以便及时处理，使部件的损坏率保持在最低限度。3、轮间温度监视

轮间温度不是直接测量燃气通流部分的金属温度和烟气温度，而是测量经过冷却空气冷却后的叶轮间隙空腔内的温度。

当任何轮间温度平均值超过温度限制值时，机组会发出报警，但不会跳机。

轮间温度长期超限，会给热通道部件造成永久性损害。

故要严密监视轮间温度，过高时应采取降负荷等措施是轮间温度恢复正常值。4、振动监视

振动值是监视机组转动的重要参数。

当振动值超过高限值时，会发出报警；超过高高限值时，机组跳闸。

启机过程中机组过临界时，振动值会增大，随后降低至正常值；冷态启机时振动值通常比其它状态高，有时会达到报警值，满速后振动下降到报警值一下，仍属正常情况。5、燃料系统监视

通常燃料流量与压力的变化与机组出力大小有一定的对应关系，应加强燃料系统的监视。

燃料压力低会导致燃料流量不足，燃料压力低于低限值时会发出报警，低于低低限值时机组跳闸。

燃料的温度会影响到燃烧器的燃烧稳定，燃料温度变化过大会导致燃烧器燃烧不稳。6、其它参数监视报警界面的监视、启动参数监视、惰走时间监视（记录每次惰走时间）、燃机消防系统监视等。（三）余热锅炉-汽机的运行监视为保证余热锅炉-汽轮机运行时具有最佳的经济性，必须做到：

保持汽轮机有合理的配汽方式，主蒸汽温度尽量保持额定；

锅炉各受热面烟气侧洁净，传热端差接近设计值；

凝汽器端差、循环水温升正常，凝结水过冷度、真空严密性试验符合要求；

热力系统的汽水损失符合要求；

最小的热损失和凝结水损失。还应注意监视汽轮机排汽温度、汽轮机胀差、轴承瓦温和油温等。•

凝汽器端差：排汽压力下饱和水（凝结水）温度与循环水出口水温之差。循环水入口温度小于或等于14℃，端差不大于7℃；入口温度大于14℃并小于30℃，端差不大于5℃；入口温度大于或等于30℃，端差不大于4℃。•

凝汽器过冷度：排汽压力下饱和水温度与凝汽器凝结水温度之差。过冷度一般要求不大于2℃。•

汽轮机胀差：汽轮机转子膨胀量与气缸膨胀量的差值。习惯上规定转子膨胀量大于气缸膨胀量的胀差值为正胀差，反之为负胀差。在相同的条件下，转子的温度变化比气缸快，故在启机阶段，转子升温快，转子膨胀量大于气缸，汽轮机出现正胀差；停机阶段，转子冷却比气缸快，收缩快，气缸膨胀量会大于转子，出现负胀差，但在机组解列减速的初级阶段，由于泊桑效应，转子离心力减少，转子会伸长，故在降速初级阶段还是会出现正胀差增大，随着转速下降，正胀差减小，并出现负胀差。二、单元机组日常的检查和维护燃气轮机日常检查与维护工作是为了机组安全、经济运行而进行的经常性的全面检查，检查的目的是为了及时进行有效维护。（一）日常检查1、启动前注意检查现场管道及设备附近干净无异物，各辅助系统正常投入或备用正常，各仪表显示正常，各保护已投入运行正常；2、启动时注意检查机组加速是否平稳，现场各转动设备是否存在动静摩擦，振动、油温油压等参数是否正常变化等；3、机组正常运行期间，应加强对各重要参数的检查，定时对现场设备进行检查。（二）定期工作•

按要求做好设备的定期轮换工作；•

按要求做好设备的定期实验工作；•

按要求做好设备的定期试运工作；•

定期对有关系统进行定期疏水或排空操作；•

按要求对有关工作介质定期取样化验；•

执行好各设备的定检工作。三、燃机的清洗维护

导致燃气轮机性能恶化的原因主要有：压气机进气口吸入的脏物淤积与叶片上，致使压气机被污染；透平高温热通道部件积灰。

压气机叶片积垢会使压气机流通面积减少，空气流量减少，压比下降、效率降低，导致机组处理降低，性能下降，且灰中的盐分还会对叶片造成腐蚀，严重时还会引起压气机喘振；