汽机旁路控制系统资料

《汽机旁路控制系统资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽机旁路控制系统资料（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、旁路与启动,目次,汽轮机及锅炉旁路系统 旁路与汽轮机运行 2.1 汽轮机启动 2.2旁路容量匹配 2.3 保证安全运行的设计与控制 3. 三种启动规范,LP Turbine,锅炉产生的蒸汽全部或部分-绕过汽机、过热器-减温、减压-进入凝汽器,1. 汽轮机及锅炉旁路系统,单双回路幻灯片 30,不设旁路-美国 一级旁路-主蒸汽直接进入凝汽器。不保护再热器；Pr及Tr提升慢，不利于热态启动-国内部分：长兴、铁岭等，锅炉一级5%疏水旁路,旁路系统的配置分类,初期来源于直流炉：一定压力和流量才能运行；必须设置点火系统清洗水质,幻灯片 3,二级串联旁路-满足快速启动要求，保护再热器，Pr及Tr满足汽机热态

2、启动要求-目前国内主要 大容量具有启动-溢流-安全功能的旁路系统；除启动外，还具备快速降负荷功能；FCB带厂用电；代替锅炉过热安全门三用旁路控制阀-欧洲,如石洞口二厂,提高灵活性、使锅炉与汽机能独立运行,冲转前循环保证参数要求、水质、硬质颗粒、提供辅助蒸汽。缩短参数协调时间。 再热压力提前增压升温，对热态快速特别重要。,旁路的功能,保护再热器，有利于锅炉（目前锅炉并不坚持） 快速负荷变化， 接受机炉流量不平衡量，回收工质。,电厂特殊运行工况要求：甩负荷停机不停炉，带厂用电运行。（保证电网安全） 替代过热器安全阀、再热安全阀等释放阀（环保要求）。,2。旁路与汽轮机运行 2.1 汽轮机启动,启动基

3、本要求 汽机对蒸汽参数的要求 温差、速率及寿命损耗,汽轮机启动及运行的基本要求 使汽轮机部件维持适当的热应力水平，保证足够的使用寿命，避免局部热(冷）损伤是汽轮机在启动、负荷变化、甩负荷等各种工况运行中最基本的要求,按（温差、寿命损耗、变化速率）规律避免热应力损伤 按气动原理，注意小容积流量下（高背压）的鼓风发热损伤,幻灯片 12,汽机启动前参数的要求,汽机的参数是个范围 一定温差范围内可不计寿命损耗;冷冲击温差要求更严 汽机对压力限制更松; 压力要求往往来自锅炉 * 汽包炉4.2MPa,甚至可更低 * 杨柳青6MPa;聊城5MPa(冷), 10MPa(热) * 超临界(日立) 5.4MPa;

4、ABB超-8MPa；三菱超8.92MPa,要注意启动阀门流量-压力特性的匹配 * STC主汽门小阀启动，切换转速与阀门的能力； * 西门子、三菱及STC核电主调门启动,STC汽机启动参数的要求,冷态最高温度426 （最高压力不大于12.8MPa) 56过热度（其他20 、50 ） 再热温度260 ;再热压力0.828MPa(*) 热态对转子(第一级后温度)的冷冲击56 ？（日立-28，其他0 ）,点评: 参数要求全面、合理，统一以温差为基准,再热压力与背压,对背压要求，考虑温度影响-保护低压缸,超、超超临界冷态：主蒸汽温度: 360-400 ;最高压力9MPa;冷态（150）：360-440

5、;压力无限制.,西门子启动参数要求-冷态,点评：360 ，压力超过9MPa，过热度小于56 ，压力无限制是？,超临界热态：主蒸汽温度: min-430 ;压力无限制.,超超热态：主蒸汽温度: min-560 ;压力无限制.,西门子启动参数要求-热态,点评：超临界热态430 ，意味着第一级约-56 的冷温差。超超临界热态560 ，意味着第一级0 的冷温差。双重热应力标准？ -欧洲大旁路，炉不停，易满足热态启动0温差要求,汽机进汽参数范围 按选定的进汽参数求出第一级处蒸汽温度 第一级处的转子与蒸汽温差 由温差决定寿命损耗和变化速率,温差，变化速率及寿命损耗幻灯片 7,弹性计算力学理论-局部应力（应

6、力集中）超过材料的屈服极限，应力重新分配，材料的硬化。重复一定次数出现足够引起损伤的裂纹，为低周疲劳极限。它与应力大小有关。 应力由两部分组成转速有关的离心力；热应力。作为合理的设计，离心力应为低周疲劳应力的40%以下。对一特定的机组，可控的是热应力-大小取决于温差和变化速率；该大小又决定了疲劳次数 。,汽轮机冲转曲线,举例:金属温度250 ,启动参数 8MPa/425,并网5%负荷时,温度升到475 ,则启动时间为40min+30min=70min,变负荷曲线,举例:5%负荷蒸汽475,8MPa,升到满负荷-调节级后温升80 (由430到510),蒸汽温度升高63 (由475到538),总温

7、升80+63=143 按0.01%寿命损耗,求得时间83min; 从冲转到满负荷共153min幻灯片 47,转子寿命损耗计算,对高中压转子分别以高压调节级后，中压以第三级后按图表决定寿命损耗率，取大的数值作为转子的损耗。高中压可采用同样的图表 寿命损耗对应一个回合的升降负荷，如升降损耗率不同，应求取当量损耗率 还要单独计算启动及停机时，转子汽封处温差变化引起的寿命损耗，显然温差越大，损耗越大 在其他规定的运行参数内，不另计寿命损耗,幻灯片 13,2.2 旁路容量匹配 高低压旁路设置 旁路容量,HP旁路由锅炉厂提供,为实现锅炉启动及保护过热器 满足锅炉启动要求，汽包炉5%；超临界25-35%,为

8、满足汽机的参数要求，容量越大，时间越短,为调峰、过热器安全门功能、甩负荷的稳定安全，欧洲普遍配100%容量高压旁路 高旁容量定义通常为BMCR压力下的流量与BMCR流量之比,锅炉再热器可干烧时，锅炉方面没容量要求；但LP旁配置可加快提升再热压力及温度；高低串联流量连续。,LP旁路由设计院配置,容量定义：按额定负荷再热压力下通流量与额定再热量之比；也有按70%负荷再热压力下通流量与额定再热量之比基准压力越低，同样比例下的旁路容量越大。,汽机对再热压力有限制（取决于锅炉负荷、LP容量）；35%容量满足冷、热态汽机参数要求（包括主汽56过热度及中压大于260 ）冷态可省时间3小时。 45%-50%满

9、足极热态汽机启动参数要求 85%以上可满足甩负荷时，锅炉维持在40%负荷不投油；FCB功能；替代再热安全门功能。,旁路容量匹配,高旁容量由锅炉决定；容量定义为XX%的BMCR流量，额定压力 低旁流量= HP的流量+喷水量； 低旁容量确定：（1）容量（GV）还取决于LP的压力定义；（2）校核能否满足汽机对旁路压力的要求；（3）校核能否满足启停及特别工况的溢流要求,LP旁路进口压力定义影响容量的大小以及通流量,LP压力越低，容量（尺寸及通流量）越大-见下例,600MW举例(BMCR=2028t/h ),启动时LP旁路容量的校核,按BMCR压力定义,30%高旁容量配置的LP旁路在启动再热压力0.82

10、8MPa时的通流量为: GLP 0.828/3.61 (30%BMCR+HP喷水量) 约等于9%的额定主流量,按70%负荷的压力定义,30%高旁容量配置的LP旁路在启动再热压力0.828MPa时的通流量为: GLP 0.828/2.25 (30%BMCR+HP喷水量) 约等于15%的额定主流量 进入凝汽器的低旁出口流量为GLP再加低旁喷水流量。,FCB要求的LP旁路容量(锅炉40%BMCR)举例,甩负荷,汽机空转,锅炉不投油40%工况: * 高旁出口流量40%=712t/h; LP旁路容量计算(按额定再热参数定义)为: * 折算到基准压力下的通流量 GHP 3.234/1.354 712=17

11、00 t/h; * 考虑温度修正，通流量 GHP为1400 t/h; * 空载流量5%,约90 t/h; * 应配置低旁通流量GLP 1310 t/h;容量比例约为90%,2.3 保证安全运行的设计与控制,带与不带旁路启动 防HP鼓风损伤关键技术 * 单、双回路 * 各种带旁路启动模式 * 高排压力及温度保护 * 高中压流量调节 流量升程特性设计 * 高中压阀门流量升程曲线 * 通风阀、主门小阀启动,汽机带旁路启动,汽机不带旁路启动,锅炉再热压力、温度提升快，易满足汽机启动参数要求 锅炉再热量汽机再热量；汽机再热压力Pr由旁路决定,与中压进汽量不成比例，中压调门必须控制。 除低压排汽端外，高压

12、排汽端要防鼓风发热损伤 要求旁路压力稳定、可控,锅炉再热压力、温度提升慢；对冷态的260;对热态造成冷冲击 锅炉再热量=汽机再热量；汽机再热压力Pr与中压进汽量成比例，中压调门全开,不控制。 仅低压排汽端要防鼓风发热损伤,汽机不带旁路启动,旁路系统状况（1）仅锅炉5%的启动疏水旁路，不配低压旁路-如大多美国机组（2）仍配容量30%左右的高低压两级串联旁路-中国电厂，加快参数到位的时间-冷态省3小时，极热态难以升温。 锅炉点火到汽机冲转前，带旁路运行。,当参数达到汽机要求时，旁路切除。再热器处在“干烧”状态。 仅控制高压进汽，中压门全开-称高压缸启动模式；单回路蒸汽系统。,高压缸启动-不带旁路的

13、单回路蒸汽,启动时间长，热态与汽机无限制的快速启动不匹配 单回路-主调门进汽高压缸排再热器进中压缸低压缸凝汽器 各段压力流量；2640r/min-3%额定流量；3000r/min 5%额定流量；并网5%负荷-10%额定流量。 安全性节点：,* 热应力-控制温差（高压第一级、中压第三级、汽封）及速率 * 鼓风仅在低压末端,汽机带旁路启动,锅炉点火到汽机冲转，带负荷，始终带旁路运行。 启动时锅炉再热器不处在“干烧”状态。 加快锅炉参数的提升；可适应特殊工况的要求（FCB、停机不停炉、大幅度快速调峰）,汽机“压力-流量”不连续，再热压力不取决于进中低压缸的流量，中压调门控制启动过程。,汽机带旁路启动

14、 关键是中压调门控制启动,带旁路启动的本质是“中压调门控制启动过程” ，实际有： *中压缸启动模式：仅中压调门控制，高压调门不再控制。 *高-中压联合启动模式：除中压缸调门控制外，高压调门仍继续参与控制。 安全性节点：,* 热应力-控制温差、速率 * 低压末端鼓风 * 高压末端鼓风,防止HP鼓风损伤的关键技术点,单、双回路及通风阀 压力限制、压比、温度保护 高中压汽量调节控制,单、双回路及通风阀幻灯片 3,双回路-冲转到并网，高压排汽与低压旁路隔离，高排逆止门关闭，高压排汽通过高排通风阀与凝汽器连接。中压缸启动必须双回路。 单回路-高排汽与低压旁路相通，高排逆止门开。高中压缸联合启动可单回路，

15、也可双回路。,避免双回路高压排汽鼓风损伤的两个关键： * 连接高压排汽与凝汽器的高排通风阀。 * 高压缸的进汽流量。,汽机带旁路启动的配置,点评：日立（东汽）主推中压缸启动模式,高中压启动：通风阀关闭的单回路；1.2MPa压力下,高排最高鼓风温度到424 中压缸启动：通风阀开的双回路；1.2MPa压力（并网时降到0.8MPa）下,高排最高温度为310 ,日立高中压启动不足的原因在于采用了单回路形式。 日立的通风阀是可调节的，在中压缸启动切换到高压调门过程中，通风阀逐渐关闭。,点评：中压缸启动模式,必须双回路，通风阀起抽真空作用。 冷态冲转前，高压缸要预暖，由高压排汽进通过进汽回路通风阀凝汽器。

16、 启动升速过程要有暖机：AST倒暖到1000r/min；对高中压合缸机组日立在400r/min 热泡后，1500r/min暖机2.5小时，使高压缸得到加热（约370） 。STC也为高压缸设置600r/min流量。,增加倒暖系统，并设置倒暖背压保护，抽真空保护；仅IP进汽，对旁路稳定性要求更高，否则易波动。本体的差胀特性对参数要求严格，否则易振动及LP正差胀跳机对再热参数要求严格；冷态不能大于400度，热态必须超过金属温度50-100度,点评：西门子主推高中压启动模式,高中压启动：旁路压力低于2MPa，采用通风阀关闭的单回路；但其圆筒结构的高排压力限制为2MPa，高排温度限制为530（正式曲线为510 ）与单回路相配。 热应力关注的重点是高压缸：冷态启动前阀门要加热，然后高压缸先进汽；高中压流量按高排温度自动控制，如高排温度高，则增加高压开度，减小中压缸开度。