劉顯旺

摘要：近年來，我國的電力事業(yè)得到了較大程度的發(fā)展，其中汽輪機(jī)是電力企業(yè)日常運(yùn)行中經(jīng)常會運(yùn)用到的一項(xiàng)設(shè)備。但是在實(shí)際運(yùn)行的過程中，汽輪機(jī)經(jīng)常會因?yàn)樵O(shè)備參數(shù)等原因出現(xiàn)啟動問題。文章就汽輪機(jī)啟動過程優(yōu)化進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；啟動過程；電力企業(yè)；設(shè)備參數(shù)；控制保護(hù)系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM623 文章編號：1009-2374（2015）25-0044-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.25.022

1 概述

隨著我國社會水平的提升，社會對于能源的需求也在不斷提升，并因此使電力企業(yè)面臨著更大的挑戰(zhàn)。在電廠生產(chǎn)過程中，汽輪機(jī)是非常重要的一類設(shè)備，將對電廠工作能否穩(wěn)定運(yùn)行、能否高效發(fā)電產(chǎn)生重要的影響。在本文中，將以一個實(shí)例的方式對汽輪機(jī)啟動過程的優(yōu)化方式進(jìn)行一定的研究。

2 某發(fā)電廠汽輪機(jī)控制保護(hù)系統(tǒng)概述

我國南部某電廠，其1、2號機(jī)組為K-1000-60/3000型汽輪機(jī)，以對稱方式進(jìn)行布置，共有五個氣缸：四個低壓缸、一個高壓缸，以高壓缸兩邊各兩個低壓缸方式對稱布置。運(yùn)行系統(tǒng)方面，使用的是西門子TELEPERMXP控制系統(tǒng)，監(jiān)視系統(tǒng)為OM690系統(tǒng)，診斷工具系統(tǒng)為ES/DS系統(tǒng)，同時還包括有通訊總線系統(tǒng)和接口系統(tǒng)。

該汽輪機(jī)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)方面主要由系統(tǒng)的TXP平臺實(shí)現(xiàn)，并包括有汽輪機(jī)控制系統(tǒng)AS620B和電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)EDH。為了能夠保障該系統(tǒng)以更為穩(wěn)定的方式運(yùn)行，在系統(tǒng)中設(shè)置了3對AP，并以3取2的方式進(jìn)行控制，以此保證汽輪機(jī)系統(tǒng)不會在運(yùn)行過程中出現(xiàn)誤動和拒動現(xiàn)象。此外，還專門設(shè)計(jì)了一個程序用于汽輪機(jī)的沖轉(zhuǎn)與預(yù)熱。在汽輪機(jī)的啟動方面，其主要以三個階段進(jìn)行工作：第一階段，即對汽輪機(jī)高壓閥組實(shí)現(xiàn)預(yù)熱；第二階段，將汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)至1100rpm；第三階段，將汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)至3000rpm，以此完成整個汽輪機(jī)的啟動過程。

3 汽輪機(jī)啟動過程優(yōu)化

對于汽輪機(jī)的啟動來說，汽輪機(jī)通流部分熱應(yīng)力的控制是十分關(guān)鍵的一環(huán)，即在汽輪機(jī)啟動的過程中需要避免不必要的蒸汽進(jìn)入到設(shè)備之中，以此避免因?yàn)闊釕?yīng)力超出限度而使設(shè)備出現(xiàn)損壞現(xiàn)象。而汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)熱力自動控制的目的，就是要保證設(shè)備所具有的熱應(yīng)力能夠始終控制在合理的范圍之內(nèi)，而這也正是汽輪機(jī)保證運(yùn)行穩(wěn)定性的一項(xiàng)重要因素，即使汽輪機(jī)在升速、沖轉(zhuǎn)、并網(wǎng)等過程中能夠一直保持良好的熱應(yīng)力，以此使機(jī)組在運(yùn)行中受到的損耗能夠降至最低。而要想對該目標(biāo)進(jìn)行良好的實(shí)現(xiàn)，就需要對機(jī)組在停機(jī)、啟動以及負(fù)荷變化過程中所產(chǎn)生的溫度變化進(jìn)行較好的控制，因?yàn)楫?dāng)溫度變化速率過大時，會由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生較大的溫度梯度，并隨之產(chǎn)生大量的熱應(yīng)力，即大容量機(jī)組的熱應(yīng)力控制歸結(jié)到底也就是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力控制。對此，我們根據(jù)本企業(yè)汽輪機(jī)在啟動過程中在暖機(jī)以及預(yù)熱過程中出現(xiàn)的部分問題進(jìn)行研究，并提出相應(yīng)的優(yōu)化措施。

3.1 高壓閥組預(yù)熱速率優(yōu)化

3.1.1 問題概述。在本企業(yè)的汽輪機(jī)啟動的過程中，啟動程序在對預(yù)熱汽輪機(jī)高壓閥組進(jìn)行預(yù)熱時會將閥門45AA201和LBA25變更為自動控制的方式，并保障其所具有的預(yù)熱速度會控制在4℃/h。在預(yù)熱的過程中，汽輪機(jī)則經(jīng)常會出現(xiàn)預(yù)熱速度超出限度的情況，而操作員卻不能夠通過操作的方式對該情況進(jìn)行控制。之所以會出現(xiàn)這樣的情況，是因?yàn)閱映绦蛟谟|發(fā)的過程中會直接對預(yù)熱閥門進(jìn)行控制，而操作員要想對此閥門進(jìn)行干預(yù)，就需要首先將啟動程序進(jìn)行切除。但是，該程序是發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的一項(xiàng)主要勵磁條件，不能夠在運(yùn)行過程中退出。正因?yàn)槿绱?，操作員就不能夠?qū)︻A(yù)熱閥門實(shí)現(xiàn)手動控制。在這種情況下，為了能夠在不對發(fā)電機(jī)勵磁情況產(chǎn)生影響的同時使汽輪機(jī)閥組能夠具有手動干預(yù)的條件，我們可以在實(shí)際控制方面進(jìn)行一定的優(yōu)化。

3.1.2 解決措施。對于該種情況，我們有兩種解決措施：

第一種方法：即在汽輪器啟動程序同閥組閥門之間再設(shè)置一道程序?qū)崿F(xiàn)控制功能，如45EE01或者LBA25等，以此使啟動程序不會對預(yù)熱閥門進(jìn)行直接的控制。通過這種方式，在汽輪機(jī)再次出現(xiàn)預(yù)熱速率超出限度的情況時，控制人員可以通過對閥門新控制程序進(jìn)行切除的方式完成對汽輪機(jī)閥組的手動控制，以此使汽輪機(jī)機(jī)械參數(shù)能夠保持在適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行范圍之內(nèi)。

第二種方法：將汽輪器啟動程序中對于閥門的控制方式由之前的“高電平”更改為“脈沖”。以將脈沖設(shè)置為5s為例，當(dāng)啟動程序發(fā)出5s脈沖之后，則能夠?qū)⒄{(diào)節(jié)閥門更改為自動控制方式，而當(dāng)此脈沖命令結(jié)束之后，操作員就可以再一次將預(yù)熱閥門的控制方式切換為手動，以此保證其能夠在特殊情況對預(yù)熱閥組實(shí)現(xiàn)手動控制，進(jìn)而在汽輪機(jī)啟動的過程中將熱力參數(shù)控制在合理的范圍之內(nèi)。

3.2 轉(zhuǎn)速平臺暖機(jī)條件優(yōu)化

3.2.1 問題概述。在汽輪機(jī)運(yùn)行規(guī)程中，明確規(guī)定了在其進(jìn)行沖轉(zhuǎn)時，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速接近1100rpm時，如果汽輪機(jī)高壓缸溫度在150℃以內(nèi)，則需要保證汽輪機(jī)在1100rpm的速率上停留10min左右，以此保證汽輪機(jī)缸體能夠得到充分的預(yù)熱。但在實(shí)際啟動過程中，卻存在著汽輪機(jī)從第二階段向第三階段轉(zhuǎn)換的過程中，汽輪機(jī)所具有的暖機(jī)信號與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速不能滿足運(yùn)行要求的情況。這種情況的存在，就可能使操作員在等待起動機(jī)暖機(jī)信號出現(xiàn)前可能錯誤的運(yùn)行進(jìn)程控制程序，而當(dāng)轉(zhuǎn)速大于1050rpm后，汽輪機(jī)缸體溫度則會低于150℃，使其啟動此時能夠滿足第二階段至第三階段的轉(zhuǎn)變條件，進(jìn)而使汽輪機(jī)在110rpm轉(zhuǎn)速下停留時間不會達(dá)到10min，并直接向第三階段的3000rpm沖轉(zhuǎn)。此時，如果缸體溫度在150℃以下，也會使汽輪機(jī)在暖機(jī)信號得到觸發(fā)的同時卻不會起到閉鎖作用，這是因?yàn)槠啓C(jī)認(rèn)為啟動任務(wù)的第二階段已經(jīng)完成，符合第三階段工作條件。為了避免汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中因此出現(xiàn)不安全因素，則需要及時對該問題進(jìn)行優(yōu)化。

3.2.2 解決措施。面對上述問題，我們將汽輪機(jī)啟動過程的第二階段向第三階段條件進(jìn)行更改，即要求汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)當(dāng)處于1080rpm與1200rpm之間，而對于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的觸發(fā)條件則需要大于1050rpm。經(jīng)過此項(xiàng)修改之后，在汽輪機(jī)實(shí)際運(yùn)行、沖轉(zhuǎn)的過程中，當(dāng)其超過該值之后，如果汽輪機(jī)缸體溫度在150℃以內(nèi)，就會直接對暖機(jī)信號進(jìn)行觸發(fā)。而當(dāng)其繼續(xù)運(yùn)行，轉(zhuǎn)速超過1090rpm之后，即使系統(tǒng)操作員出現(xiàn)了操作性的失誤，提前運(yùn)行釋放點(diǎn)控制程序，汽輪機(jī)也會在第二階段任務(wù)停留10min之后再一次等待10min，以此保證汽輪機(jī)缸體能夠得到更為充分的預(yù)熱。通過這種方式，能夠在有效降低人為失誤風(fēng)險(xiǎn)的同時使機(jī)組得以安全運(yùn)行。

4 結(jié)語

可以說，汽輪機(jī)是現(xiàn)今電力企業(yè)保證發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行的一項(xiàng)重要設(shè)備，在其啟動過程中，需要保證其本體以及高壓閥組能夠得到充分預(yù)熱。在上文中，我們以實(shí)例的方式對汽輪機(jī)啟動過程優(yōu)化進(jìn)行了一定的研究，并提出了一定的解決措施，具有一定的現(xiàn)實(shí)與借鑒

意義。

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（責(zé)任編輯：陳 倩）