李来春--华能玉环电厂汽轮机应力控制3

1、1李来春李来春 华能玉环电厂 运行部 值长2w工程概况工程概况w汽轮机应力评估器汽轮机应力评估器TSEwX准则准则w机组启动过程的应力控制机组启动过程的应力控制w滑参数停机过程中的应力控制滑参数停机过程中的应力控制34w4*1000MWw华能国际电力股份有限公司独资开发建设华能国际电力股份有限公司独资开发建设w国家国家“863计划计划” 依托工程依托工程w参数：参数：26.25MPa/600/600wDCS 艾默生公司艾默生公司OVATION wDEH 西门子西门子SPPA-T3000数字电液系统数字电液系统w国内首台国内首台w一年四投，全球史无前例一年四投，全球史无前例w百大经典，优质金奖百

2、大经典，优质金奖56w论证的主要内容78HP主汽门阀壳主汽门阀壳HP调节门阀壳调节门阀壳HP汽缸汽缸HP转子转子IP转子转子910wX准则是汽轮机状态发生改变的门槛，当蒸汽参数和汽轮机工况满足相应准则时，汽轮机状态方允许发生改变。w汽轮机状态： 暖阀、冲转360rpm、冲转3000rpm、带负荷11防止防止高压高压调门阀体冷却调门阀体冷却 开启主汽门之前，标准：开启主汽门之前，标准： mCVMSmCVMSmCVMSmCVMSmCVMSmCVMSX1 ： 高压旁路前主汽温度与主汽门前主汽温度取小值高压旁路前主汽温度与主汽门前主汽温度取小值MSmCV：高调门阀壁平均温度：高调门阀壁平均温度 12

3、防止高压调阀应力剧烈变化防止高压调阀应力剧烈变化 ，确保主蒸汽确保主蒸汽饱和温度不超过高调阀体平均温度一定值饱和温度不超过高调阀体平均温度一定值 开启主汽门前，判断标准：开启主汽门前，判断标准： X 2mCVMSmCVMSmCVSatSt13防止湿蒸汽进入汽机防止湿蒸汽进入汽机调门开启前，判断标准：调门开启前，判断标准： X4 MSSatSt14防高压缸及其部件冷却防高压缸及其部件冷却 当打开主调门前，判断标准：当打开主调门前，判断标准： X5 MSHPCmHPS /15防止中压缸及其部件冷却防止中压缸及其部件冷却 当打开主调门前，判断标准：当打开主调门前，判断标准： X6 RSmIPS16升

4、额定转速规范升额定转速规范 升额定转速之前，判断标准：升额定转速之前，判断标准： X7A MSmHPSmIPS ：中压转子平均温度：中压转子平均温度17升额定转速规范升额定转速规范 18保证汽轮机中压部分充分暖机保证汽轮机中压部分充分暖机 带负荷之前，判断标准：带负荷之前，判断标准： X8 MSmIP19wX1：防止：防止高压调门阀体过冷却高压调门阀体过冷却wX2：防止高压调阀应力剧烈变化：防止高压调阀应力剧烈变化wX4：防止湿蒸汽进入汽轮机：防止湿蒸汽进入汽轮机wX5：防止高压转子过冷却：防止高压转子过冷却wX6：防止中压转子过冷却：防止中压转子过冷却wX7A/B：升额定转速规范：升额定转速

5、规范wX8：并网带负荷规范：并网带负荷规范2021暖阀逻辑暖阀逻辑w启动装置启动装置SGC第第11步暖阀相关内容：步暖阀相关内容：a确认确认X、X2满足。满足。a确认高压主汽阀、调阀阀体确认高压主汽阀、调阀阀体50%温度温度350或蒸汽品质或蒸汽品质SLC已已ON。w主汽门在主汽门在SGC第第15步到第步到第20步之间开启，对主汽门阀步之间开启，对主汽门阀体预热，开启时间长短取决于加热蒸压力、温度和蒸汽体预热，开启时间长短取决于加热蒸压力、温度和蒸汽品质。品质。a主汽压力小于主汽压力小于2 MPa时，主汽门保持全开；时，主汽门保持全开；a主汽压力主汽压力 2 3 MPa时，调门预热时，调门预热

6、30分钟；分钟；a主汽压力主汽压力34 MPa 时，调门预热时，调门预热15分钟；分钟；a主汽压力主汽压力4 MPa时，主汽门立即关闭。时，主汽门立即关闭。22w暖阀参数的选择：根据暖阀参数的选择：根据X准则，以冷态工准则，以冷态工况，阀体温度况，阀体温度50为例，主蒸汽温度以为例，主蒸汽温度以大于阀体温度大于阀体温度100为标准，兼顾到为标准，兼顾到X2，主蒸汽压力以小于主蒸汽压力以小于7.5Mpa，结合主汽门，结合主汽门开启时间与压力关系，对照压力和饱和温开启时间与压力关系，对照压力和饱和温度曲线，推荐暖阀参数：主汽温度大于阀度曲线，推荐暖阀参数：主汽温度大于阀体温度体温度100为标准，压

7、力为标准，压力4.0Mpa以下，以下，0.5MPa满足暖阀条件。满足暖阀条件。23压力压力MPaMPa温度温度 压力压力MPaMPa温度温度压力压力MPaMPa温度温度0.400.40143.62143.620.450.45147.92147.920.500.50151.85151.851.201.20187.96187.961.301.30191.60191.601.401.40195.04195.041.801.80207.10207.101.901.90209.79209.792.002.00212.37212.373.003.00233.84233.843.103.10235.6623

8、5.663.203.20237.44237.443.903.90248.84248.844.004.00250.33250.334.504.50257.41257.415.005.00263.92263.925.505.50269.94269.946.006.00275.56275.56由上表可见：压力在由上表可见：压力在4.0Mpa，考虑到蒸汽过热度，此时的主蒸汽温度在，考虑到蒸汽过热度，此时的主蒸汽温度在300以上，能够满足暖阀需求。以上，能够满足暖阀需求。24w4.0Mpa以上暖阀，主汽门开关频繁，对以上暖阀，主汽门开关频繁，对主汽门性能有负面影响主汽门性能有负面影响,暖阀速度较慢。暖阀

9、速度较慢。w4.0MPa以上暖阀，容易使不合格品质的以上暖阀，容易使不合格品质的蒸汽进入汽轮机。蒸汽进入汽轮机。w以以2009年年09月月24日日#1机组启动为例，压机组启动为例，压力力4Mpa暖阀，暖阀暖阀，暖阀2小时，高调阀温度小时，高调阀温度由由201至至260，主汽门以每，主汽门以每90秒开关秒开关一次，主汽门开关约一次，主汽门开关约78次。次。2526w 以汽机以汽机SGC第第11步判断，当高压调步判断，当高压调阀阀50%温度大于温度大于350为标准，即不为标准，即不走走暖阀程序。考虑到冲转参数以大走走暖阀程序。考虑到冲转参数以大于于360为标准，兼顾为标准，兼顾X2准则，在此准则，

10、在此推荐以高压调阀推荐以高压调阀50%温度大于温度大于300为标准，剩余的为标准，剩余的50在在360rpm暖机暖机过程中同步实现过程中同步实现 27w以以50为起点，以为起点，以300为目标，以为目标，以每小时每小时60上升速度，满足应力裕上升速度，满足应力裕度的情况下可以在度的情况下可以在4小时以内完成。小时以内完成。28本次暖阀压力在本次暖阀压力在4Mpa以下，主汽阀常开，高调阀温度由以下，主汽阀常开，高调阀温度由71暖至暖至267，应，应力裕度一直大于力裕度一直大于17K，暖阀时间，暖阀时间3小时，可见每小时暖小时，可见每小时暖60是可行的。是可行的。29w机组启动因暖阀过程而等待，优

11、化暖阀过机组启动因暖阀过程而等待，优化暖阀过程，保证第一时间暖阀是缩短机组启动时程，保证第一时间暖阀是缩短机组启动时间的关键环节。间的关键环节。30w现场问题现场问题w确保第一时间暖阀的顺利进行。确保第一时间暖阀的顺利进行。SGC步序包含步序包含的内容多、信息量大，走步序不正常在现场具的内容多、信息量大，走步序不正常在现场具有普遍性特征，抽汽逆止门状态信号问题表现有普遍性特征，抽汽逆止门状态信号问题表现尤为突出，而每次处理缺陷满足步序条件也是尤为突出，而每次处理缺陷满足步序条件也是一个非常耗时的过程，现场超过一个非常耗时的过程，现场超过2小时多见，为小时多见，为了避免问题的发生，提前进行了避免

12、问题的发生，提前进行SGC走步序操作，走步序操作，保证暖阀的及时性。保证暖阀的及时性。3132 现场问题现场问题: 360rpm暖机不充分，冲暖机不充分，冲3000rpm失败。失败。 以以#1机组机组2006年年12月月8日日15：37为例，为例，冲转至冲转至 1200rpm高调门由高调门由8%自动关闭。自动关闭。3334汽轮机运行方式：汽轮机运行方式：w冷态工况：先高压缸启动，冷态工况：先高压缸启动， 360rpm暖机，暖机，X7准则满足，再高中压缸启准则满足，再高中压缸启动冲动冲3000rpm。w高压叶片温度高：高压缸切除，中压高压叶片温度高：高压缸切除，中压缸工作。缸工作。35w调门指令

13、大于调门指令大于16%，中调门逐步开启，中调门逐步开启，在在360rpm状态，以状态，以8.5Mpa主蒸汽压主蒸汽压力为例，调门指令通常只有力为例，调门指令通常只有8%，高，高调门的开度只有调门的开度只有3%，中调门不满足，中调门不满足开启条件。开启条件。3637调门指令调门指令 高调门开度高调门开度 中调门开度中调门开度#1机组一次机组一次工况工况7%2.8%1.4%#3机组一次机组一次工况工况6%2%1.5%38 360rpm暖缸，暖缸，SGC步序步序23释放后汽轮释放后汽轮机冲机冲3000rpm，而，而X7准则应用时间点准则应用时间点从从360rpm至至3000rpm，要求主蒸汽，要求主

14、蒸汽暖高压缸、高压转子的速度和最小暖暖高压缸、高压转子的速度和最小暖缸、暖转子速度匹配，保证应力裕度缸、暖转子速度匹配，保证应力裕度满足，快速通过临界区。满足，快速通过临界区。 39w保证快速通过临界区，冲转全过程应力不保证快速通过临界区，冲转全过程应力不超限，满足最小升速率大于超限，满足最小升速率大于100.8rpm，否，否则因应力裕度导致升速率低报警，汽轮机则因应力裕度导致升速率低报警，汽轮机退出冲转。为了保证退出冲转。为了保证X7准则，准则，360rpm暖暖机速度不能太快，以控制应力不超限。机速度不能太快，以控制应力不超限。wX7暖机的出发点：冲转过程中应力最大的暖机的出发点：冲转过程中

15、应力最大的是高压缸部分，而不是中低压缸部分，这是高压缸部分，而不是中低压缸部分，这也是高压缸启动的主要原因。也是高压缸启动的主要原因。 40MINMIN升裕度：升裕度：2倍高压缸倍高压缸.高压转子高压转子.中压转子中压转子.30k30*10.2*60=升速率升速率41w升速率低退出判据：升速率低退出判据： 升速率小于升速率小于100.8rpm，且在临界区，且在临界区w冲转过程中应力裕度小于冲转过程中应力裕度小于100.8*30/10.2*60=4.94K42w由升速率的算法可见应力裕度大于由升速率的算法可见应力裕度大于30K时，时，升速率为升速率为600rpm，当升速率小于，当升速率小于100

16、.8调门关闭。调门关闭。w而本次从追忆参数看升速率约为而本次从追忆参数看升速率约为120rpm，考虑到采样的扫描时间，实际上小于考虑到采样的扫描时间，实际上小于100.8。434445wX7准则盲区：准则盲区：X7是一个瞬间量，一是一个瞬间量，一旦开始冲旦开始冲3000rpm，大量高温参数，大量高温参数进入汽轮机可能使进入汽轮机可能使X7不满足。不满足。w由此判断由此判断360rpm暖机结束：一个是暖机结束：一个是时间大于时间大于1小时，另外一个是小时，另外一个是X7准则，准则，不能单一的认为不能单一的认为X7满足不用暖机或满足不用暖机或暖机结束。暖机结束。46w在此推荐在在此推荐在35K以上

17、，保证冲转升速率，保证以上，保证冲转升速率，保证过临界速度。过临界速度。w以以09年年9月月24日日#1机组启动曲线为例：高调机组启动曲线为例：高调50温度温度260暖阀结束，当时应力裕度暖阀结束，当时应力裕度39K，非，非常富裕，但在常富裕，但在3000rpm时，应力裕度已经降低时，应力裕度已经降低至至7K，20分钟以后应力裕度在分钟以后应力裕度在-20K以下运行，以下运行，过程当中主蒸汽温度由过程当中主蒸汽温度由408至至450，应力控，应力控制不理想。制不理想。 47w现场问题：参数偏离现场问题：参数偏离w按按TSE控制器推荐，冷态冲转参数控制器推荐，冷态冲转参数:主再热蒸汽温主再热蒸汽

18、温度度380/360，主蒸汽压力，主蒸汽压力8.5Mpa，但在实际当，但在实际当中，主蒸汽压力在中，主蒸汽压力在8.5Mpa时，主蒸汽温度偏高，时，主蒸汽温度偏高，通常在通常在420以上，导致冲转困难，这个问题在以上，导致冲转困难，这个问题在现场以常态化的方式体现，主要是锅炉的调节特现场以常态化的方式体现，主要是锅炉的调节特性和汽机冲转参数匹配不理想。性和汽机冲转参数匹配不理想。w矛盾体现在：当主蒸汽压力矛盾体现在：当主蒸汽压力8.5Mpa ，锅炉的蒸，锅炉的蒸发量在满足汽轮机冲转需要的最小动量的情况下，发量在满足汽轮机冲转需要的最小动量的情况下，锅炉的主蒸汽温度水平太高，投减温水和锅炉蒸锅炉

19、的主蒸汽温度水平太高，投减温水和锅炉蒸发量太小相违背。发量太小相违背。48w选择低压力参数冲转选择低压力参数冲转360rpm，使，使360rpm暖机状态的主蒸汽温度相对暖机状态的主蒸汽温度相对稳定，并且保持在一个较低水平，从稳定，并且保持在一个较低水平，从而保证阀体裕度与而保证阀体裕度与X7满足，依照暖满足，依照暖阀理念，即在阀理念，即在4Mpa以上压力，主蒸以上压力，主蒸汽温度满足即可，现场当中汽温度满足即可，现场当中6Mpa冲冲转未见异常。转未见异常。49w主流参数主流参数w选择低压力参数冲转选择低压力参数冲转3000rpm，现，现场当中选择场当中选择7.0Mpa冲转，锅炉水冷冲转，锅炉水

20、冷壁工况、汽机应力裕度及过临界转速壁工况、汽机应力裕度及过临界转速轴系振动均未见异常。轴系振动均未见异常。50w X8：并网带负荷规范，：并网带负荷规范，SGC第第24步，应步，应力裕度受限而不能并网带负荷，应用时间力裕度受限而不能并网带负荷，应用时间发电机并网前，这一准则确保再热蒸汽与发电机并网前，这一准则确保再热蒸汽与中压转子温度匹配。发电机并网后主要控中压转子温度匹配。发电机并网后主要控制对象为中压缸，因为在暖机期间中压缸制对象为中压缸，因为在暖机期间中压缸相比高压缸加热少的多，缸体、转子温度相比高压缸加热少的多，缸体、转子温度上升也很少，而一旦发电机并网，中压调上升也很少，而一旦发电机

21、并网，中压调门要逐步全开，开启速度比高压调门快。门要逐步全开，开启速度比高压调门快。51w玉环电厂汽轮机在机组带初负荷轴系振动玉环电厂汽轮机在机组带初负荷轴系振动异常增大四台机组均有发生，结合汽轮机异常增大四台机组均有发生，结合汽轮机应力控制的思路初步判断：启动和状态参应力控制的思路初步判断：启动和状态参数选择不得当、应力裕度不理想是诱发振数选择不得当、应力裕度不理想是诱发振动的主要原因。玉环电厂没有差胀参数的动的主要原因。玉环电厂没有差胀参数的监视，分析差胀较为困难，但缸胀受阻引监视，分析差胀较为困难，但缸胀受阻引发的汽轮机振动非常显现，其中机组带初发的汽轮机振动非常显现，其中机组带初负荷汽

22、轮机缸胀受限伴随汽轮机振动大表负荷汽轮机缸胀受限伴随汽轮机振动大表现尤为突出。现尤为突出。525354 如果排除其他因素对振动的诱发，暂不考虑径向如果排除其他因素对振动的诱发，暂不考虑径向摩擦，单从缸胀分析汽轮机振动的影响，结合汽摩擦，单从缸胀分析汽轮机振动的影响，结合汽缸和转子重量差异，主要表现在以下几个工况：缸和转子重量差异，主要表现在以下几个工况：w高参数状态导致转子膨胀过快，动静间隙小，振高参数状态导致转子膨胀过快，动静间隙小，振动大，缸胀呈增大趋势，不易发现。动大，缸胀呈增大趋势，不易发现。w低参数状态缸胀相对正常，动静间隙正常。低参数状态缸胀相对正常，动静间隙正常。w高参数状态突然

23、下降至低参数，动静间隙小，振高参数状态突然下降至低参数，动静间隙小，振动大，缸胀呈受阻不变趋势，非常直观。动大，缸胀呈受阻不变趋势，非常直观。 55w严格按照启动曲线控制主再热蒸汽温度，启动严格按照启动曲线控制主再热蒸汽温度，启动期间以主蒸汽温度高于再热蒸汽期间以主蒸汽温度高于再热蒸汽20为佳，再为佳，再热蒸汽温度高于主蒸汽温度，在现场当中发生热蒸汽温度高于主蒸汽温度，在现场当中发生的频次相对较高。的频次相对较高。w不盲目增加负荷，确认在应力裕度、缸胀、轴不盲目增加负荷，确认在应力裕度、缸胀、轴系参数理想的工况下进行升负荷操作。系参数理想的工况下进行升负荷操作。w初期升负荷，旁路早关闭，汽轮机

24、在初期升负荷，旁路早关闭，汽轮机在BI模式下模式下遵照内设的压力曲线升负荷。遵照内设的压力曲线升负荷。w建立汽轮机振动大的诱因在锅炉侧的理念，提建立汽轮机振动大的诱因在锅炉侧的理念，提高锅炉控制水平，保证蒸汽品质。高锅炉控制水平，保证蒸汽品质。56w滑参数的原则：在滑参数的原则：在TSE系统允许的条件下，可以在系统允许的条件下，可以在6小时小时将锅炉负荷降到最低，并且使主汽和再热汽温度在将锅炉负荷降到最低，并且使主汽和再热汽温度在420-440，监视高压缸和中压缸的排汽温度有，监视高压缸和中压缸的排汽温度有20K以以上过热度为原则。上过热度为原则。w根据经验，根据经验，TSE系统允许的温度变化是每系统允许的温度变化是每10分钟温度变分钟温度变化化5-7K，上述过程大约持续，上述过程大约持续34个小时可以保证应力裕个小时可以保证应力裕度满足。包括上述冷却时间在内，汽轮机在最小稳定负度满足。包括上述冷却时间在内，汽轮机在最小稳定负荷下至少持续运行荷下至少持续运行6小时，这样可以将测点小时，这样可以将测点10MAA50CT011（高压内缸温度）的温度冷却到约（高压内缸温度）的温度冷却到约HP=370，10MAB50CT011（中压内缸温度）冷却到（中压内