王建伟，朱意兵，陈源锁

（浙江国华余姚燃气发电有限责任公司，浙江 宁波 315400）

D11型汽轮机逆流暖缸技术应用及改进

王建伟，朱意兵，陈源锁

（浙江国华余姚燃气发电有限责任公司，浙江 宁波 315400）

为缩短D11汽轮机冷态启动时间，研究实施高压缸逆流暖缸技术，从安全性和经济性两方面分析采用逆流暖缸对机组的影响，并针对实施逆流暖缸后出现的问题提出改进方案。

汽轮机；逆流暖缸；改进方案；燃气轮机

浙江国华余姚燃气发电工程配置1套S209FA燃气蒸汽联合循环发电机组，燃机与汽机分轴布置，采用 “二拖一”运行模式，汽机为GE公司D11型机组，配置高中压串联旁路系统，采用中压缸启动方式。

1 逆流暖缸技术的提出

在原有控制方式下，汽轮机采用中压缸启动方式，高压缸在冷态启动过程中没有蒸汽进入，直至汽机并网并带上一定负荷时，才进行高压缸顺流进汽切换，但此时高压主汽温度和高压汽缸的温度差较大，导致高压缸进汽后汽缸转子表面产生较大热应力，之后由于转子表面温度上升较快，使表面和中心产生较大温差，又在转子中心孔产生较大热应力；为控制应力，需要对机组进行长时间的低负荷暖机，严重影响了机组运行经济性。低负荷长时间运行也增加了燃机的寿命损耗，容易引起燃烧故障，低负荷工况下的燃机污染物排放也较大。

为改善这种运行工况，研究如何在中压缸启动过程中提高高压汽缸温度，缩小高压缸进汽后的温差，经安全可靠性论证分析，最终提出冷态启动过程中对高压缸进行逆流暖缸的技术方案并实施应用。

2 逆流暖缸技术的实施

2.1 控制软件修改

D11型汽轮机采用逆流阀和逆流排放阀，逆流系统应用于汽机温热态启动，由再热冷段蒸汽向高压缸逆向流动，从高压最末级流至高压进汽室，通过逆流排放阀排至凝汽器，以防止温热态启动过程中高压缸过热，主要目的是冷却高压转子，因此称为逆流冷却。逆流排放阀在汽机启动后自动打开，逆流阀根据高压进汽部分的温度测量值控制阀门，原设计开阀条件是温度204℃且汽机转速达75%额定转速。即如果汽轮机在盘车状态下，汽缸金属温度高于204℃，则控制系统判定机组处于温热态状态；当转速达到75%额定转速时，逆流阀即自动打开。

为使逆流冷却系统同时具备逆流暖缸的功能，将温度控制参数由204℃降低至38℃，因为汽机启动前靠轴封蒸汽就能使高压缸温度达到38℃，启动后转速达到75%转速时，逆流阀即打开。再热冷段蒸汽来自高压旁路，一般可超过250℃，再热冷段蒸汽逆流进入高压缸后，使高压缸在启动过程中即开始加热暖缸，达到提前升高高压缸壁温的目的。

2.2 应用中的注意点

应用逆流暖缸技术不需改造一次设备，利用现有管路系统，通过控制软件的变更，拓展了原设计的应用范围，在经济运行和改善设备安全性方面均达到了预期目的。具体实施中应注意以下几个方面：

（1）控制高压旁路后的蒸汽温度，使再热冷段汽温保持足够的过热度，以免蒸汽进入高压缸后冷凝，导致汽缸水击。

（2）控制高压旁路后蒸汽压力。虽然压力上升可加大逆流暖缸蒸汽流量，提高暖缸效果，但会相应降低过热度。

（3）汽机高压缸排汽逆止阀与高压旁路间的蒸汽管路应提前进行充分暖管和疏水，因为该段管路在启动期间是一段死区，且管路较长，容易积存空气，管壁温度也较低，如未进行充分疏水和排气，容易造成凝汽器真空突降和对该段管道的热冲击。

3 逆流暖缸技术实施效果

3.1 启动指标对比

方案实施前后的启动指标对比如表1所示。

表1 实施前后的启动指标

3.2 寿命改善对比

由图1，2可见，实施逆流暖缸技术后，高压缸温度变化速率大幅度减低，最大变化率从300℃/h降低至170℃/h。

4 存在问题

图1 技改前汽机寿命曲线（高压）

图2 技改后汽机寿命曲线（高压）

目前，该技术实际应用效果较好，但逆流阀开启时真空突降问题比较明显，并存在一定风险。目前采取以下解决措施：

（1）对高压缸排汽至再热器入口管段进行充分暖管和疏水、排汽，两侧再热冷段入口电动阀前疏水保持开启一直到逆流正常。

（2）逆流阀开启前预先启动备用真空泵，并关闭高压缸排汽母管疏水阀，以减缓空气进入凝汽器。

5 改进措施

采取上述措施虽有一定效果，但仍存在真空下降幅度大的情况，且真空下降过程中缺乏较好的控制手段，所以采取以下措施改进：

（1）设置逆流阀远方控制按钮，真空下降时临时关闭逆流阀，真空恢复后再重新开启，使进入凝汽器的空气减少，真空降幅缩小。

（2）在逆流阀或高压缸排汽逆止阀处装设疏水阀，在暖管疏水阶段排出逆流阀前的冷再管路空气，使逆流阀开启后没有空气进入凝汽器。

（3）设计真空低自动关闭逆流阀控制逻辑，当符合逆流阀开启条件时，若真空降至设定值可使逆流阀自动关闭，真空回升到一定程度后再重新打开，其作用和第一条措施相同，只是通过自动控制程序来代替人工干预。

以上3条改进措施，任一条均可改变目前存在的逆流阀开启时真空下降幅度大的状况。

6 结语

D11型汽轮机进行逆流暖缸后，启动时间缩短25 min，高压缸热应力水平大幅下降，缩短了燃机低负荷运行时间，取得了较好的经济和安全效益。采用该技术无需系统设备的投入，仅在控制软件和操作技术上进行完善和改进，适用于所有同类型机组。对于D10型汽轮机或V94.3机组，则需要重新设计管路系统，但改造后的效益比较明显。

（本文编辑：徐 晗）

Application and Improvement of Reverse Flow Warming Technology for D11 Steam Turbine High-Pressure Cylinder

WANG Jian-wei，ZHU Yi-bing，CHENG Yuan-suo
（Zhejiang Guohua Yuyao Fuel Gas Power Generation Co.，Ltd，Ningbo Zhejiang 315400，China）

In order to shorten the cold start time of D11 Steam Turbine,the research and application of the reverse warming technology for high-pressure cylinder were carried out.This paper analyzes the effect of the implementation on the unit in terms of safety and economy and proposes the improvement plan according to the problems found after the implementation.

steam turbine；reverse flow cylinder warming；improvementplan；gas turbine

TK247

B

1007-1881（2010）12-0038-03

2010-06-29

王建伟（1973-），男，浙江台州人，助理工程师，从事燃气轮机电厂运行技术管理工作。