北仑电厂二期工程汽轮机带旁路
启动中几个问题的探讨

　　樊印龙王函弘
（浙江省电力试验研究所浙江杭州310014）

摘要：北仑电厂二期工程汽轮机高中压缸联合启动方式提高了机组运行的灵活性。但机组在带旁路启动过程中出现了一些问题。通过对有关设计参数进行了修正，取得良好的效果。
关键词：汽轮机；旁路；DEH；启动

1前言
北仑电厂二期工程汽轮机为TC4F－42型、单轴、四缸四排汽、亚临界、一次中间再热、冲动、双背压凝汽式，设计额定输出功率为600MW，由日本东芝公司制造。汽轮机控制系统采用数字式电液调节系统（简称DEH），由东芝公司与汽机配套提供。该系统以可编程控制器为基础，控制精度高，硬件组态采用双重结构，控制功能分层实现，可靠性好，执行机构均为单侧进油式油动机，以11．0MPa的高压抗燃油作为调节保安系统的液力工作介质。旁路系统由瑞士苏尔寿公司生产，配套采用AV6控制系统。高压旁路为一路，容量为在额定参数下能通过50％BMCR的流量。低压旁路为二路，容量能通过高压旁路的蒸汽量加减温水流量。前者主要考虑质量流量的流通能力，后者主要考虑容积流量的流通能力。
利用旁路系统的启动功能，能降低机组启动过程中的热应力，缩短启动时间，回收工质，从而降低机组启动和运行成本。但在3号机组投运过程中曾出现汽机不能正常冲转至额定转速、低转速下高压缸排汽逆止阀不能正常开启、机组运行中低压旁路自动开启等问题。通过试验和参数优化修正，处理存在问题，完善系统功能，取得了良好的效果，并在4、5号机组上推广应用。
2带旁路启动中几个问题的探讨
采用高压缸启动方式的机组增加带旁路启动功能后具有很多优点。为了提高启动过程中的可靠性，进一步完善旁路系统的功能，我们先后进行了多次试验。并对试验过程出现的问题进行详细记录和细致分析，通过对设计和运行参数的优化改进，使机组旁路系统和DEH的参数匹配更趋合理，从而改善机组带旁路启动性能。

2．1中压调节汽门的阀门特性优化
在机组首次带旁路启动时，汽机转速升至50r／min后便停止升速。就地检查发现中压调门油动机开度小于32．5mm，核对中压调门特性曲　　线，发现此时中压调门的预启阀尚未全开，主阀并未开启。而对于高中压缸联合启动的机组，中压调门主阀不开启是无法完成启动功能的。因此中压缸未真正进汽，是导致不能顺利完成带旁路启动的主要原因。

进一步分析可知，造成本次启动失败的原因是制造厂在设计时忽视了高中压缸联合启动过程中中压调门的运行方式，导致试验不能正常进行。总结本次试验认为，应对中压调门的特性进行修正，以满足机组带旁路启动的运行要求。图1为调整前后的中压调门特性曲线，从中可以看出，调整后中压调门在开度指令为零时，预启阀已经全开，这将改变启动过程中高中压缸的流量分配，大大改善启动过程中的机组工况。
2．2DEH控制逻辑修改
在机组再次带旁路启动时，发现汽机转速升至2970r／min后便停止升速。就地和控制室确认调门开度不再继续增大，核查DEH控制逻辑（如图2所示）发现此时通过调节级压力计算的汽轮机功率已大于15％额定负荷，但机组未并网，发电机电流对应的机组负荷为零。因此，机组功率负荷偏差大限制流量指令，从而限制调门开度是引起机组无法完成启动功能的根本原因。

在机组启动升速过程中，通过调节级压力来限制升速是一项保护功能。由于过去的控制系统反应速度慢，特设此功能，以防止汽机在启动过程中超速。进一步分析流量指令控制图可知：虽然此时中压调门参与调节，但改变启动参数（如降低主汽压力）并不能改变高中压缸的流量分配，也不能解决上述问题。考虑到现在控制系统具有灵敏度高、调节精度高的特点，该功能不再有原设计的保护意义。取消该功能后，机组带旁路启动功能可正常实现。

2．3低压旁路压力设定曲线的优化
在机组带旁路启动试验过程中，发现在汽机低速暖机时高压缸排汽逆止阀不能维持全开状态，高压缸蒸汽通流量过少，使高压缸排汽温度升高，甚至超标；同时，机组在高负荷工况运行时，曾多次出现低压旁路阀自动开启的情况，严重影响机组的安全稳定运行。

从图3可以看出，低压旁路压力设定值曲线不合理会直接引起低压旁路自动开启。曲线C是根据机组带负荷过程中不同工况下记录的再热蒸汽压力绘制的实际压力曲线，而曲线A是低压旁路阀前压力设定值曲线，是一条以调节级压力为依据的折线，比较曲线A和C可见：在高负荷工况下，由于低旁压力设定值的偏置过小，再热器压力的波动会引起低旁自动开启。因此，需根据再热器压力对低旁压力设定值曲线进行修正，图中曲线B为修改后的设定值曲线。
另一方面，分析机组几次启动过程中高压缸排汽压力与冷段再热蒸汽压力认为，低旁压力最小设定值偏高，导致高压缸排汽逆止阀前后差压大，是引起该阀在低转速时不能正常开启的主要原因，可适当降低低旁压力最小设定值。针对本机组的特点，在汽机启动后的低速暖机（800r／min）时，该阀应能保持全开，以保证高压缸的蒸汽流通，避免因排汽鼓风热量不能及时被蒸汽带走而使高压缸排汽温度超标；同时，汽机启动前应保证一定的锅炉负荷，即有足够的蒸汽流量使汽机完成启动工作，由于低旁容量主要考虑容积流量的流通能力，而降压扩容将直接影响低压旁路的流通能力（如表1所示），会导致低旁在启动过程中全开，失去压力调节能力。综合各方面因素，我们选取工况三（将原设计值1．16MPa更改为0．7MPa）进行再次试验，结果表明能满足机组各方面运行的要求。

3试验结果
经过参数优化修正，汽机启动过程中，高压缸排汽逆止门在转速升至100r／min时自动全开，并能在800r／min低速暖机时保持全开状态；主汽温度为470℃时，高压缸排汽温度在机组转速至1000r／min时仅短时间达到382℃，有效地控制了高排温度超标状况。高、低压旁路阀在机组并网带负荷至150MW后相继自动关闭，设定值自动跟随阀前压力的实际值，控制功能正常。在4号、5号同型机组上推广应用，同样也取得了明显的效果。
因此，通过试验，并对有关设计和运行参数进行优化修正，机组的带旁路启动功能就可较好地实现，使该型机组启动方式更加灵活，提高了机组运行的适应能力。
4结论

　　（1）机组在配备旁路系统后，经过对设计和运行参数的优化修正，能很好地完成带旁路启动功能，实现高中压缸联合启动方式。从而使机组的启动方式更加灵活，缩短启动时间，降低启动费用，延长机组使用寿命。

　　（2）对于不带旁路高压缸启动方式的机组，中压调门在高压缸进汽之前就已全开，其特性不会影响机组的启动。而在增加带旁路启动功能后，应重新考虑并修正中压调门特性，使其能满足带旁路启动的要求。

　
　　（3）低压旁路最小压力设定值的选取应综合考虑各方面的因素，使其在保证一定的蒸汽通流能力的同时，保证高压缸排汽逆止阀在低速暖机时能保持全开状态，改善高压缸的蒸汽流通状况，能有效地降低和控制高压缸排汽温度。

参考文献
[1]ToshibaCo．MainTurbineD－EHCContorlBlockDiagram