郭德軍

（哈爾濱汽輪機廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150090）

0 引言

汽輪機通流部分的損失包括兩大部分：級內(nèi)損失和級外損失。減少汽封的漏汽損失是提高通流部分效率的主要措施。汽輪機為防止漏汽、降低熱耗，主要通過葉頂圍帶汽封、軸封等實現(xiàn)高溫高壓氣體的密封；隨著機組參數(shù)不斷提高，通過汽封間隙損失的蒸汽質(zhì)量流量增多，而且造成級間主流道氣流擾動，影響機組效率。為使機組啟動后徑向通流能保證均勻且較小狀態(tài)，進而保證機組的熱耗達到設(shè)計要求，哈汽公司對汽輪機的汽封設(shè)計及安裝工藝進行了優(yōu)化，開發(fā)了用于小間隙啟動的汽封，同時為了安全可靠地完成應(yīng)用小間隙汽封的汽輪機組的啟動，形成了摩擦啟動方案。

1 小間隙汽封的開發(fā)

1）采用試驗方法，從使用實際習(xí)慣、原材料成本控制、汽封片硬度控制方面考慮，進行多種材料的汽封片試驗，確定了合適的汽封材料。

2）用專用材料加工的汽封片，通過合理的工藝處理后，可以用于“小間隙啟動汽輪機”，該汽封片可以與轉(zhuǎn)子軸、葉頂圍帶進行直接接觸摩擦，不會對轉(zhuǎn)子軸、圍帶造成損傷。

3）小間隙啟動應(yīng)用哈汽專利汽封齒材料，經(jīng)多次試驗驗證，采用此材料與轉(zhuǎn)子/葉片摩擦不會對轉(zhuǎn)子、葉片產(chǎn)生任何損傷。并且以實際運行轉(zhuǎn)子中心位置偏置為依據(jù)，安裝時對汽封采取預(yù)偏置，使轉(zhuǎn)子在實際運行中與汽封同心，保證各處間隙均勻。

4）這種設(shè)計方式可以保證汽封間隙最小（0.3 mm），漏氣損失最小，在保證機組安全穩(wěn)定運行的同時能夠有效降低汽輪機熱耗，提高機組效率。

2 摩擦啟動控制方案

采用小間隙汽封優(yōu)化后的機組在啟動過程中可能會在個別位置產(chǎn)生輕微碰磨，為保證機組啟動的安全性，對機組首次啟動方案也進行了優(yōu)化設(shè)計，形成了摩擦啟動方案。

2.1 具體工藝要求邊界條件

1）在升速過程中任何一個軸振的X、Y兩個方向的振動值同時達到0.12 mm時停止升速（不含臨界區(qū)，不含閥門切換），并保持當(dāng)前轉(zhuǎn)速。

2）當(dāng)超過0.12 mm的X、Y兩個方向的振動值都穩(wěn)定并降至0.08 mm時再繼續(xù)升速。

3）當(dāng)任何一個軸振的X、Y振動值同時達到0.175 mm時機組停機。停機后進行盤車，待大軸彎曲小于0.05 mm（不含原始誤差）后，機組才允許再次啟動。

4）此方案僅在機組首次啟動，機組大修或者機組通流改造后時應(yīng)用，并在以后的正常啟動中取消該功能。

2.2 DEH中新增的邏輯及畫面

為實現(xiàn)上述功能，DEH控制邏輯和運行操作畫面都要進行相應(yīng)的修改并增加新的邏輯程序：1）運行畫面中增加“振動報警并轉(zhuǎn)速保持”的相關(guān)狀態(tài)信息以引起運行操作人員注意。2）運行畫面中增加“摩擦啟動”功能的投切按鈕。3）邏輯中增加振動檢測判斷邏輯，300 MW機組和600 MW機組的軸承數(shù)量不一樣，要根據(jù)實際機組的軸振動的數(shù)量加以考慮。邏輯中確保轉(zhuǎn)速在臨界區(qū)和閥門進汽切換過程中此功能屏蔽，并且機組在并網(wǎng)帶負荷后，不適用此功能。機組停機或者跳機后此功能要復(fù)位。

2.3 啟動過程中的操作指導(dǎo)

1）機組首次啟動過程中，若發(fā)生“振動報警并轉(zhuǎn)速保持”后，機組保持在當(dāng)前的轉(zhuǎn)速，這時候Target（目標值），Setpoint（設(shè)定值）都是機組的實際轉(zhuǎn)速，并且HOLD（保持）狀態(tài)，機組進入摩擦狀態(tài)。當(dāng)“振動報警并轉(zhuǎn)速保持”消失后，運行人員可以根據(jù)經(jīng)驗，繼續(xù)輸入目標值Target進行升速。當(dāng)“振動報警并轉(zhuǎn)速保持”沒有消失時，根據(jù)現(xiàn)場實際需求，運行人員也可以繼續(xù)輸入目標值Target進行升速。也就是說邏輯中只是實現(xiàn)一個邏輯保持斷點，并不是一直都強制保持且無法改變。這樣運行人員就可以根據(jù)需要結(jié)合實際工況決定是否繼續(xù)升速。但是在升速過程中任何一個軸振的X、Y兩個方向的振動值同時達到0.12 mm時停止升速，當(dāng)振動值同時達到0.175 mm時機組停機是強制的。

2）摩擦啟動功能投切條件。摩擦啟動投入條件：外部環(huán)境為新機組首次啟動，機組大修后首次啟動，機組通流改造后首次啟動。內(nèi)部要求：機組已掛閘；機組未并網(wǎng)。

摩擦啟動切除條件：外部環(huán)境為機組首次啟動后人為切除。內(nèi)部要求為機組振動值穩(wěn)定并降至0.08 mm，機組跳機或者停機。

3 結(jié)語

汽輪機的熱耗性能考核是非常重要的，小間隙汽封對改善機組的熱耗，提高機組的效率有非常大的作用。對采用小間隙汽封的機組，在啟動過程中尤其要注意機組的安全性，通過制定詳細的摩擦啟動方案，可有效規(guī)避機組啟動時的風(fēng)險，同時達到小間隙汽封的最大可利用率，經(jīng)過國內(nèi)國外幾個電廠的實際應(yīng)用，證明小間隙汽封是有效的，摩擦啟動方案是可靠的。

［1］ 哈爾濱汽輪機廠有限責(zé)任公司．600 MW機組啟動運行說明書［Z］．2015．

［2］ 哈爾濱汽輪機廠有限責(zé)任公司．300 MW機組啟動運行說明書［Z］．2015．

［3］ 魏鐵臣.汽輪機組汽封間隙的測量與調(diào)整方法改進［J］.華電技術(shù)，2009，31（2）：45-47

［4］ 電力行業(yè)熱工自動化標準化技術(shù)委員會.DL T656-2006火力發(fā)電廠汽輪機控制系統(tǒng)驗收測試規(guī)程［S］．北京：中國電力出版社，2007.