北重350MW超临界汽轮机组启动特性研究.pdf

北重350MW超临界汽轮机组启动特性研
究

摘要：本文对北重首台350MW超临界汽轮机冷态、温态、热态启动过程暖缸过程、
切缸过程、轴瓦升速带负荷温升特性以及机组振动特性进行数据处理、分析，得
出了机组最佳切缸控制参数。结果表明，机组轴系平衡状态良好，各轴瓦承载能

力满足机组设计要求。

关键词：超临界；中压缸启动；切缸控制；振动特性；

1前言

北重首台350MW超临界汽轮机是在引进ALSTOM公司330MW亚临界凝汽式汽
轮机基础上结合目前国内对超临界汽轮机的要求设计开发的机型。汽轮机为一次
中间再热、单轴、双缸双排汽抽汽凝汽式汽轮机。整机共设有25级，其中高压

为1+7级、中压为7级、低压为2×5，高中压缸采用合缸形式，相比于330MW亚
临界机组分缸形式，高中压合缸热耗要优与分缸，同时合缸机型结构设计紧凑，

转子重量增加，更有利于机组运转的稳定[1]。对于新建机组，机组的启动、运行
一般都是根据厂家提供的启动曲线来进行机组的冲转、并网、升负荷。在实际机
组启动操作过程中，按照厂家给定的曲线来操作，机组的运转参数并不能达到很
好的协调，尤其冷态启动过程中，机组的一些关键参数有可能超出正常范围内。
因此通过机组不同状态启动过程参数的研究分析，掌握机组在升速、切缸、带负

荷过程中机组的振动特性对于机组的安全稳定运行具有非常重要的意义。

2中压缸启动特性分析
2.1中压缸启动方式介绍

本文中机组启动方式采用中压缸启动，冷态启动时，在汽轮机挂闸后，开启
再热主汽门、高压主汽门，开启高排逆止门旁通阀将再热蒸汽引入高压缸内对高

压缸进行预暖。然后中压调节汽门控制汽轮机转速，并升速至990rpm进行中速
暖机。DEH中通过检测高压缸下半法兰1/2处温度是否达到190℃来判断汽轮机
是否可以从中速暖机转速继续升速。当高压外缸下半法兰1/2壁厚处金属温度达

到190℃，高压缸预暖结束。中压调节汽门继续控制汽轮机转速升速至3000rpm，
同时当转速高于1050rpm时，高压主汽门、高排逆止门旁通阀门关闭，高压缸排
汽通风阀打开。机组带一定负荷时，高压缸切缸，高排通风阀关闭，高压旁路逐

渐退出，高压调节汽门与中压调节汽门一起控制汽轮机并维持负荷。

2.2中压缸启动过程机组暖机特性

对于中压缸启动机组，为了减小机组冷态启动过程中温差而产生的热应力，
冲转前应对高压缸、主蒸汽管道和阀壳进行预暖。在挂闸前开启高压缸倒暖阀，
将再热蒸汽引入高压缸内，汽缸温度变化趋势可以看出高压缸下半法兰1/2处温
度随着冷再压力的升高而升高，冷再压力升高有助于提高高压缸倒暖效果。冷再
压力降低，高压缸下半法兰1/2处温度上升趋势变缓慢。这主要是由于冷再压力
的增加，增加了进入高压缸内暖缸蒸汽流量，增加了蒸汽与汽缸之间的热传递。

根据机组冷态启动过程中高压缸暖机曲线，再热蒸汽参数为0.8MPa，360℃。机
组在1000rpm进行中速暖机过程中，高压外缸下半法兰1/2处温度从101℃升高
至175℃，时间将近12个小时。这说明机组高压缸倒暖效果并不理想。同时由于
超临界直流炉特点，在机组启动过程中，由于主、再热管道中蒸汽流量比较小，
中速暖机时间过长将使得锅炉主、再热蒸汽温度升高过高，超出了冷态启动主蒸
汽380℃，再热蒸汽360℃范围。因此不利于减小机组启动过程中温差过大而使

得转子热应力过大。

2.3中压缸带初始负荷的切缸控制及旁路切换

中压缸带最小负荷后，当通过高压旁路的蒸汽流量大于高压缸最小蒸汽冷却
流量时，开始高压缸切换，高压旁路压力调节阀门逐渐关小，高压缸调节阀门逐
渐开启，高压缸开始带负荷。当高压旁路全部退出时，高压缸切换完毕。为了使

高压缸排汽逆止门在汽缸切换过程中顺利打开，再热汽压力保持在0.5Mpa左右。
同时为了不使发电机逆功率保护动作，在高压缸切换过程中，要求负荷不能够低

于逆功率保护动作值，因此在高压缸切换过程中，要求将发电机负荷设定值调高。

3机组轴瓦特性分析

本文中汽轮机组润滑油为46号透平油不同于常规32号汽轮机透平油，由于
相同油温情况下46号油的粘度较32号透平油粘度增大，同时汽轮机#1、#2轴瓦
首次采用沃克沙可倾瓦，因此机组升速、带负荷过程中轴瓦温度的变化间接的反
应了轴承润滑是否良好，同时机组升速、带负荷过程中，轴瓦温度的变化也反应
了润滑油膜，轴瓦承载力，汽轮机轴承、油膜以及轴瓦之间热量传递变化特性。
根据润滑油供油温度为40℃条件下，机组升速过程以及机组带负荷过程中汽轮机
各轴瓦金属温度变化趋势，采用42号润滑油以及沃克沙设计的轴瓦在机组空负
荷、带负荷试运过程中，轴瓦金属温度在允许范围内，可以满足汽轮机组长期运

行要求。

4机组振动特性分析

超临界汽轮机