汽轮机启动

一、实训目的

1.巩固、扩大和深化已学的专业知识，并使之与生产实践相结合，培养学生分析问题和解决问题的能力；

2.学习汽轮机的热态启动及冷态启动的方法、步骤及注意事项。

二、实训仪器

火电机组仿真机一套，见图6-1。

三、实训原理

仿真机以某实际机组为对象，仿真该机组主控制室涉及到的系统，以及一些必要的就地操作子系统电气虚拟操作盘台。

控制系统仿真采用单元集中控制方式，CCS机炉协调及闭环控制系统，由微机分散控制系统实现，具有多种控制方式，能无扰动的进行自动或手动切换，以适应机组在不同工况下的安全运行。

仿真机能实现包括火电机组正常工况的操作培训（机组启停、正常运行、调整负荷等）和各种异常工况的操作训练（各种故障状态的现象判断和事故处理）等。

四、实训内容及步骤

1.在操作系统中进行启动前试验，具体试验项目如下：

机组大联锁试验。

汽轮机交流润滑油泵、发电机密封油备用泵、汽轮机直流润滑油泵联锁试验。

小机主油泵、润滑油泵联锁试验。

EH油泵联锁试验。

顶轴油泵联锁试验。

密封油排烟风机、汽轮机润滑油排烟风机联锁试验。

真空泵联锁试验。

循环泵联锁试验。

闭式循环冷却水泵联锁试验。

凝结水泵联锁试验。

发电机定子内冷水泵联锁试验。

电泵、汽泵联锁试验。

高低压加热器及除氧器的水位保护试验。

ETS通道试验。

OPC电磁阀试验。

主机保护联锁试验。

各电动门、气动门、调节门开关试验。

2.在操作系统中进行汽机启动前辅助设备及系统的投运，依次投运以下各系统及设备：

（1）投入消防水系统。

（2）投入循环水系统，循环泵一台运行，一台备用，凝汽器通水正常。

（3）投入闭式水系统。闭式冷却水泵运行，闭式水事故泵备用。

（4）投入厂用空压机系统，气压正常。

（5）投入EH油系统。

（6）投入主机润滑油系统，交流润滑油泵一台运行，一台备用，直流润滑油泵备用。

（7）发电机密封油空、氢侧交流密封油泵运行，直流密封油泵备用，密封油备用油源处于备用状态，空、氢侧冷油器水侧投入。

（8）投入发电机氢气系统。

（9）发电机内充氢气压力达0.2MPa时，投入发电机内冷水系统。定子水泵一台运行，一台备用。

（10）启动顶轴油泵，投入连续盘车，汽机冲转前连续盘车时间保证不少于4小时。

（11）投入厂用蒸汽系统。

（12）投入凝结水系统。

（13）启动补充水泵，向凝汽器注水。

（14）投入凝结水系统。凝结泵一台运行，一台备用。低加水侧排气、注水完毕，水位保护投入。

（15）确认凝汽器及系统冲洗水质合格，向除氧器上水。

（16）两台汽动给水泵油系统投入。

（17）投入除氧器水箱加热。

（18）将除氧器水箱上水至正常水位。

（19）电泵前置泵及电泵注水。

（20）确认主机盘车投运正常，开启厂用蒸汽至除氧器调节阀，投入除氧器加热。调节辅汽至除氧器压力调节阀，使除氧器水温缓慢升高。

（21）除氧器水质合格后，给锅炉上水。

（22）投入汽轮机轴封系统。

（23）投入小汽机轴封系统。

（24）空气系统所属设备处在投运前准备状态，启动真空泵，关闭真空破坏门，主机与小汽机真空建立。

（25）凝汽器真空建立后，打开主蒸汽、冷再、热再、抽气管道及汽缸本体疏水门。

（26）投入高加给水系统。

3.对汽轮机进行以下操作

（1）DEH控制器运行准备

点击“自检”所有操作按钮，指示灯正常。

DEH“自动/手动”按钮在“自动”位置，“手动”指示灯灭。TV1、TV2、GV1、GV2、GV3、GV4、IV1、IV2、IV3、IV4开度在0，RSV1、RSV2全关灯亮。调节下列参数：

实际转速：　3r/min，实际功率：0MW。

汽机状态：　脱扣、盘车运行

阀门方式：　单阀控制

控制方式：　操作员自动

实际值　3r/min

给定值　0r/min

目标值　0r/min

转速回路　OUT

功率回路　OUT

调节级压力回路　OUT

阀门试验：　切除

限制器阀位　0.0%

高负荷　0.0MW

低负荷　0.0MW

可调TPL：　OUT

遥控TPL：　OUT

进水检测：　各测点指示正常

超速试验：　试验退出

EH油画面显示：　EH油系统无异常

蒸汽温度、轴承振动、各轴承及回油温度、汽室温度、TSI监视及其他各参数测点显示正确，测点工作正常。ETS盘显示各状态正常。OPC在“投入”位。点击“ATC监视”灯亮。

（2）旁路系统投入

在旁路控制屏上检查确认旁路油系统运行正常，油泵在远控“AUTO”状态，无油压低报警，且就地油压正常。检查电泵、凝泵运行正常，高、低旁减温水压力是否足够。开启高低旁喷水手动截门。确认高旁减温水调节阀在全关位无泄漏。高旁减温水控制在“AUTO”。开启旁路系统电动隔离门。对旁路管道进行暖管。然后设定好主、再热蒸汽升压率和目标值，旁路系统投入自动运行。

4.汽轮机启动

汽轮机启动可分为冷态启动和热态启动两种，由教师指导学生分别练习：

（1）冷态启动

冲转前准备

锅炉起压至0.02MPa，确认主蒸汽管疏水门开启，检查盘车工作正常，汽缸各点金属温度无上升。检查旁路状态良好，运行正常。关闭高、低压旁路，并确认再热器压力为0。凝汽器压力15KPa，停用一台真空泵作联备。

确认以下汽机保护投入：

润滑油压低保护

抗燃油压低保护

轴向位移大保护

轴振动保护

汽轮机胀差保护

轴承金属温度保护

OPC超速保护

ETS电气超速保护

确认以下条件满足

机组辅助设备及系统运行正常，汽轮机不存在禁止启动条件。

DEH系统正常。

汽轮机在盘车状态，转速3r/min。

连续盘车时间不少于4小时。

转子偏心度不大于0.076mm或不超过原始值的0.02mm。

主机润滑油温32～48℃，润滑油压0.096MPa～0.124MPa，主油泵进口油压0.069MPa～0.137MPa；EH油压13MPa左右，油温大于32℃。

汽水品质合格。

主汽压力4MPa，主蒸汽温度330℃（过热度大于56℃）；再热汽温280℃；凝汽器压力在5Kpa～13.5Kpa之间；高压缸内缸上下缸温差小于35℃、外缸上下缸温差小于41.7℃。

低压缸喷水控制开关在自动位。

切除高、低压旁路，减温水关闭。再热汽压力为零，主蒸汽参数稳定。

发电机密封油系统、定子冷却水系统及氢气冷却系统运行正常，定子冷却水进水压力0.196MPa。

汽机TSI指示正常。

操作与检查

进行OPC功能试验，将“超速保护”按钮置向“切除”位置，按“OPC电磁阀”按钮，OPC电磁阀动作，高、中压调门、高排逆止门、各抽汽逆止门关闭，高缸通风阀打开。

将“超速保护”按钮置向“投入”位置，上述阀门应开启，高缸通风阀关闭。

汽机挂闸后，检查并确认汽轮机和旁路系统在冲转前应处如下状态：

确认主汽压力、温度满足机组冷态启动要求。

确认汽机在盘车状态。

机组所有辅助系统设备运行正常，无异常报警信号。

确认汽机本体、高压、中压系统疏水门及低压缸喷水控制开关在自动。

氢冷器、润滑油冷却器、密封油空侧及氢侧冷却器、发电机定子水冷却器在准备投运状态。

低加随机启动，开启低加供汽电动门，疏水逐级自流。

汽轮机冲车、升速

汽机冲转至600r/min，停留5分钟。

按“目标值”按钮，设定目标转速600r/min，“保持”按钮灯亮。

按DEH控制盘“升速率”按钮，设定升速率100r/min。

按“进行”按钮灯亮，“保持”按钮灯灭，机组开始升速。当CRT窗口显示转速大于3r/min时，确认盘车装置脱开、电机停止。在转速达到600r/min之前转子偏心度应稳定并小于0.076mm。

在CRT上监视轴承振动、轴承温度、胀差、缸温和轴向位移变化情况。回油温度、油流正常。

CRT窗口显示值为600r/min时，“进行”按钮灯灭，就地倾听汽轮机转动部分声音正常。检查冷油器出口油温在38～49℃。

当汽机转速达600r/min，检查低压缸排汽喷水电磁阀开启，排汽温度正常。

机组大小修后在600r/min时进行打闸摩擦检查，确认机组无问题，将机组转速升至600r/min。

保持机组转速600r/min 5分钟，检查汽机监视仪表TSI状态应良好。

继续升速。在DEH盘上设定目标转速2900r/min。升速率为100r/min，“保持”灯亮。按“进行”按钮机组继续升速，在CRT监视汽轮机转速上升情况。

汽轮机转速上升到2420r/min时检查顶轴油泵自停。

过临界转速时检查记录机组振动值。

转速达2900r/min时，“进行”键灯灭，“保持”键灯亮。

监视汽轮机振动、差胀、轴移、轴承金属温度、回油温度等参数在正常范围内，记录轴系的临界转速范围及各个轴承的振动情况。

升速至2900 r/min时，稳定一段3分钟，进行高压主汽门与高压调门控制切换。

机组升速至3000 r/min，设定升速率50r/min，设定目标转速3000r/min，按“进行”按钮灯亮，“保持”灯灭，汽机开始升速。当转速达3000r/min时，“进行”按钮灯灭，“保持”灯亮，转速保持在3000r/min。汽轮机转速升至3000r/min后，稳定保持在3000r/min。

启动过程中的注意事项

汽轮机和发电机转动部分声音是否正常。

在600r/min以下，转子的偏心度应小于0.076mm。

过临界转速时迅速通过，当轴承振动超过0.1mm，或相对轴振动超过0.254mm立即打闸停机，不可强行通过或降速暖机。

正常升速率为100r/min左右，过临界转速时迅速通过。

注意监控汽轮机本体及管道，无水击、振动现象，疏水扩容器压力不超过规定值。

注意缸胀、轴向位移、胀差等是否正常。

注意凝汽器、加热器、除氧器水位师傅正常。

注意油压、油温、油箱油位、各轴承油流是否正常。

注意发电机冷却水压力、流量、温度、风温及密封油系统差压是否正常。

注意主蒸汽、再热蒸汽参数是否稳定，主蒸汽温度不能超过427℃，再热蒸汽温度不低于260℃。

凝汽器压力不高于18.61KPa。

注意中压缸进汽温度、低压缸排汽压力是否符合空载和低负荷运行导则曲线。

低压缸排汽温度大于79℃。

主油泵出口油压在2.21MPa～2.63MPa之间，入口油压在0.069MPa～0.31MPa之间。

注意冷油器出口油温是否正常，轴承回油温度小于71℃。

调节氢温在45+1℃范围内，投入氢温调节自动，设定值为45℃。

调节发电机内冷水温度在40～50℃之间，投入自动，设定值为45℃。

调节励磁机空冷器出口温度维持在40～50℃之间，投入自动设定值为45℃。

空侧、氢侧密封油冷却器出口油温在37～49℃之间。

确认发电机内氢气压力为0.4MPa，纯度为98%以上。

并网及带负荷

并网时，汽机应具备的条件：

汽机在3000r/min运行的转速稳定，DEH装置正常。空负荷运行的各控制指标无异常变化，辅机运行正常。机组在3000r/min下进行的试验工作已结束。主汽温、汽压稳定。

具体操作：按“自动同期”按钮。指示灯亮，DEH受“自动同期”的控制，完成并网。

并网后，进行以下检查及操作：

检查定子冷却系统运行是否正常，投入氢冷泵。

确认DEH盘“全自动”及“ATC监视”按钮灯亮，依次投入调节级压力回路、功率回路。

机组负荷大于5%时，“超速保护监视”灯熄灭。

负荷大于10%时“超速保护监视灯”未熄灭。在5%负荷下，保持运行30分钟暖机。

注意监视主、再热汽温变化情况，主汽温每变化1.7℃，应增加1分钟暖机时间。

按暖机曲线或ATC显示数值进行初负荷暖机，初负荷暖机期间维持主再热汽参数保持稳定。

注意检查、监视机组的膨胀、胀差、温差等机组控制指标正常。就地缸体绝对膨胀正常。

确认下列控制系统及阀门控制投入自动：电动给水泵最小流量控制、汽动给水泵再循环控制、除氧器压力、水位控制、电动给水泵转速控制、电泵给水旁路门控制、汽机本体疏水门控制、定子水温控制、主机及小汽机润滑油温度控制、氢气温度控制。

检查汽机振动、轴向位移及各轴承金属温度正常，润滑油压、各轴承回油温度、EH油压正常，汽缸上、下壁温差在允许范围内及暖机时间均满足要求时，确认暖机结束。

投入机、电、炉大联锁。

升负荷的操作

①机组5%负荷升至10%负荷：

在DEH设定目标负荷60MW，升负荷率4.3MW/min，点击“进行”按钮，负荷将逐渐增加至60MW。

负荷至10%，检查中压主汽门前所有疏水门自动关闭，DCS自动关闭预暖和低点疏水。

机组维持60MW负荷稳定运行至少4小时，（仅在需要做电超速和机械超速试验时执行），根据需要做汽轮机机械超速试验。

超速试验结束后，发电机重新并网。

负荷升至10%时，确认DEH工作正常，负荷及其他各参数无扰动。

负荷至10%时，确认所有高压疏水门自动关闭。包括如下疏水：主蒸汽母管疏水、#1、#2主汽门进汽管疏水、再热母管疏水、再热母管三通阀疏水、低旁前疏水、高排逆止门前疏水、高排逆止门后疏水、小汽机高压进汽管疏水、一次抽汽电动门前疏水、一次抽汽逆止门后疏水、二次抽汽逆止门后疏水、高缸第一级疏水、高压内缸疏水、高压外缸疏水。

当负荷升至60MW时，确认主汽压力4.7MPa，主蒸汽温度330℃，再热汽温300℃。

②负荷升至25%负荷：

在“操作员站”或DEH盘上设定目标负荷150MW，负荷变化率3MW/min，主汽压力6.07MPa。

负荷升至15%时，检查低压缸喷水装置自动退出。

负荷升至15%～18%，四抽压力小于等于0.147MPa，除氧器切至四抽供汽，除氧器切至四段抽汽供汽，确认辅汽至除氧器压力调节阀自动关闭。冷段压力达0.8MPa时，检查本机冷段至厂用蒸汽母管电动隔离门开启。

启动一台汽动给水泵，最小流量控制投自动。

当给水旁路调节阀开度大于80%时，将给水调节由给水旁路调节切至电泵转速调节，电泵出口门自动开启。

负荷升至120MW时，进行下列操作：

A、确认下列中缸疏水阀自动关闭

a.低旁前1A、1B疏水电动门

b.五段抽汽逆止门前疏水电动门

c.五段抽汽管疏水电动门

d.六段抽汽逆止门前疏水电动门

e.六段抽汽管疏水电动门

f.左侧上、下再热导汽管疏水门

g.右侧上、下再热导汽管疏水门

h.三段抽汽管逆止门前疏水电动门

i.三段抽汽管疏水电动门

j.四段抽汽管逆止门前疏水电动门

k.四段抽汽管疏水电动门

l.除氧器进汽电动门前、后疏水电动门

m.1A小机低压进汽门前、后疏水电动门

n.1B小机低压进汽门前、后疏水电动门

o.中压缸进汽管疏水电动门

p.低旁入口再热汽管疏水电动门

B、由低至高依次投入高加，注意汽机轴向推力变化。

③负荷由25%升至40%；

A、手动调整汽泵转速3100r/min，待汽泵运行正常后，投入锅炉自动，汽泵改由炉侧控制。

B、负荷200MW

a.按辅机规程，启动第二台汽泵，投入最小流量再循环。

b.待第二台汽泵转速升至3100r/min时，投入锅炉自动，第二台汽泵改由炉侧控制。

c.逐渐减低电泵负荷至空载，停止电泵备用。启动第二台小机运行，停电动给水泵作备用。

d.小汽轮机带10%负荷以上关闭运行小汽机的本体疏水。

C、负荷升至210MW时，根据化学要求调整连排流量，注意给水调节正常。

D、负荷由40%升至55%

在“操作员站”或DEH盘上设定目标负荷330MW。

设定负荷上升，注意机组负荷变化。

当机组负荷升至300MW时，投入“调节级压力回路”、“功率回路”反馈。

④负荷由55%升至80%：

在“操作员站”或DEH盘上设定目标负荷480MW，负荷变化率3.96MW/min，主汽压力16.7MPa。

设定负荷上升，注意机组负荷变化。

⑤负荷由80%升至100%：

在“操作员站”或DEH盘上设定目标负荷600MW，主汽压力为额定压力，负荷变化为3MW/min。

设定负荷上升，注意机组负荷变化。

负荷升至600MW时，确认各参数正常。

对机组全面进行检查，确认无异常后转为正常运行阶段。

负荷大于80%，四抽供辅汽电动隔离门前压力大于0.6MPa时，辅汽由四抽供汽。

升负荷规定与注意事项

检查汽轮机组各部分无异音。

机组各轴承、轴振、金属温度、回油温度及油流均正常，汽轮机的差胀、轴移、上下缸温差等参数在正常范围内。

低压缸排汽温度大于79℃。

TSI装置指示的参数值均正常。

500m³储水箱、闭式水膨胀水箱、凝汽器、除氧器、加热器及疏水扩容器、等水位正常后及时将控制投自动，各油箱油位正常。

发电机氢、油、水系统和主机EH油系统运行良好。

凝结水质不合格应及时通过#5低加排放。

汽轮机在最初运行的半年内以及汽轮机的启动过程中，汽轮机的阀门管理要在“单阀”方式。

汽机启动后，要防止主汽、再热汽温度波动，严防蒸汽带水。

所有辅机启动和运行正常后应及时将备用泵联锁投入。

机组增荷10%，可投入转速反馈回路反馈；50%负荷后，可投入调节级压力回路和功率回路反馈。

低加、高加随机启动，高、低加投运后水位自动调节应正常。

机组增荷至90%，主汽压力投自动后，可投入负荷高、低限制，高限：634MW，低限：360MW。

负荷变化率手动设定时，需兼顾到锅炉燃料控制和蒸汽参数稳定性与汽机不出现较大热应力为标准。例如：调节级金属温度升高过快，需采用较小的负荷变化率。负荷变化率的选取要严格按给定的曲线确定，不超过4MW/min。

注意监视机组各项参数，尤其对胀差、绝对膨胀、振动、轴向位移等应严格监视。

升负荷期间，每一阶段的辅机启动，应按辅机规程规定执行，每一阶段的停留时间，除应保证该阶段的主、再热汽参数满足外，还应检查机组各部正常后方可继续升负荷。

（2）热态启动

启动前的准备，按冷态启动的相关内容进行。

冲转、升速

按冷态启动DEH控制盘与CRT的操作方法，将确定的升速率及目标转速600r/min输入到控制器中。

在转速低于600r/min时，偏心率指示稳定，当大于0.0762mm，升速至5.700r/min时，检查汽轮机所有监视仪表，确认其工作正常，在转速小于600r/min时，注意观察振动。

检查正常后，继续升速，目标转速2930r/min。

转速达2900r/min时，保持，准备进行阀切换。

按冷态启动阀切换的各项要求进行确认，满足条件后进行阀切换。

“阀切换”结束后，设定升速率50r/min²，将机组升速至3000r/min。

并网带负荷

汽机定速后，根据需要进行跳闸试验，在操作系统中操纵跳闸按钮或操作杆，使机组跳闸，检查主、再热汽门无异常。

汽机重新复置，将机组转速升至3000r/min。

进行危急保安器充油试验。

试验完毕后，进行发电机并网。

按冷态启机方式，发电机并网后带5%负荷。

根据第一级蒸汽温度及第一级金属温度，按“热态启动曲线”，确定5%负荷下暖机时间。

机组5%负荷暖机结束后，按“热态启动曲线”升负荷至600MW。

带旁路的热态启动

机组准备工作与冷态启动过程相同。

A、启动前旁路的整定

锅炉点火后立即投入旁路。

确认高、低压旁路阀门在关闭状态，确认高、低压旁路减温水处于准备状态。

截止门开启，调节门关闭，在DEH盘上按下“旁路投入请求”及“旁路投入允许”按钮，确认指示灯亮。

开启低压旁路截止门，在“操作员站”设定低旁压力、温度定值。

B、冲转至定速

确认汽压、汽温满足条件。

按冷态启动要求进行DEH检查与复置。RHP投手动，CRT显示“旁路投入”灯亮。

设阀限100，按“中缸启动”按钮，“中缸启动”灯亮。高压调门GV、中压主汽门RV全开，高压主汽门TV、中压调门IV全关。

设定目标转速2600r/min，按“进行”按钮升速。

冲转、升速期间的检查操作与冷态启动过程相同。

转速升至2600r/min时，进行中压调门/高压主汽门切换。此时中压调门开度不变，高压主汽门逐渐开大继续控制升速。

转速升至2900r/min时，进行高压主汽门/高压调门切换。

阀切换后，继续升速至3000r/min。

选用“全自动”方式冲转时，按确定的升速率将机组直接升速至额定，并迅速接带初负荷，注意尽量缩短升速及带低负荷时间，以免汽机金属过冷却。

定速后的试验按热态启动（不带旁路）要求进行。

C、发电机并网及带负荷

发电机并列。

在CRT上确认发电机并网信号建立，根据“热态启动曲线”查得的初负荷暖机时间进行暖机。

暖机完成后，继续升负荷。

在5%～30%升负荷过程中，低压旁路随高压旁路的关小逐渐关小至关闭。

在升负荷过程中，中压调门随高压调门开大而开大直至全开。

升负荷的其他操作同冷态启动过程。

五、注意事项

1.在实训过程中听从老师指挥，不准做与上课无关的事。

2.遵守仿真机房的各项规章制度。

3.禁止操作主机和盘台后面的设备。

4.在机房内禁止使用软盘、U盘、光盘等电子存储设备。

附录：

【思考题】

1.汽轮机启动时各个系统的投入顺序。

2.编写汽轮机热态启动过程操作报告。

3.编写汽轮机冷态启动过程操作报告。