启动中高排逆止阀频繁摆动的分析与处理
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摘 要：国内上汽机组启动一般采用带旁路的高、中压缸联合启动方式，不带旁路的高压缸启动方式并不多见，文章对其采用不带旁路的高压缸启动过程中高排逆止阀频繁摆动的现象进行了分析，以及提出了改进措施，为同类型的机组启动提供了借鉴经验。
关键词：高压缸启动 高排逆止阀 摆动
1 机组主要设备和系统配置
某国外工程汽机为上海汽轮机厂生产的N625-16.67/538/538型三缸、四排汽凝汽式汽轮机，高中压合缸布置，高压段和中压段通流反向。锅炉为上海锅炉厂有限公司生产的SG-2129/17.5-M922 型亚临界压力控制循环锅炉。锅炉采用摆动式燃烧器调温、四角布置、切向燃烧、正压直吹式制粉系统、单炉膛、∏型露天布置、固态排渣、全钢架结构、平衡通风。发电机为上海电机厂生产的QFSN-600-2型，自并励静止励磁，水、氢、氢冷却同步发电机。旁路系统配备瑞士CCI公司生产的高低压二级串联旁路，其容量为额定参数下35％BMCR，锅炉过热器出口蒸汽通过高压旁路减压降温后送至再热器；自再热器出口的再热蒸汽经低压旁路减压降温后通过三级减温减压器进入凝汽器。给水系统配有两台50% BMCR容量的汽动给水泵，一台30% BMCR容量的电动给水泵。DCS采用FOXBORO分散控制系统；汽轮机数字电液控制系统采用美国的FOXBORO控制系统，包括汽机转速控制、负荷控制、阀门管理等功能；汽轮机监视系统（TSI）为上海汽轮机厂产品，包括轴承振动、转速、差胀、轴向位移、零转速等重要参数的信号测量、转换和监视等功能；汽机事故跳闸系统(ETS) 也是上海汽轮机厂产品，包括以下保护功能：油压低停机、凝汽器真空低停机、轴向位移大停机、超速停机、发电机保护动作联动停机、MFT停机和远方手动停机等。
2 起因
本机组汽轮机启动方式有两种，分别为带旁路的高中压缸联合启动及不带旁路的高压缸启动方式。根据厂家说明，两种启动方式都能满足机组的启动要求，启动时可以灵活选择任意一种启动方式。机组首次冷态启动采用带旁路的高中压缸联合启动方式，但在之后的几次启动过程中发现采用这种方式，存在以下几点弊端：a 升速及带负荷困难，大量的工质通过旁路流失，经济性差。由于厂家提供的高中压缸流量比不合理致使中压调门开度始终不够，大量的蒸汽通过低旁直接进入凝汽器，造成锅炉在15支油枪及一台磨煤机投入的情况下机组只能带40MW负荷。我们在厂家的同意下更改了高中压缸流量比函数，增大IV开度，情况得到一定改善，但在更改过程中高排压比一直处于保护临界点，极易造成保护跳机。B高排温度高及高排压比低保护动作。冲转过程中高排逆止门在关闭位置，进入高压缸的蒸汽经流通风阀排入凝汽器，由于高排通风阀流量小，在高排通风阀打开且高排逆止门有一定漏量的情况下出现高排温度高保护跳闸，机组并网后1分钟高排通风阀关闭，高排逆止门释放且在汽流的作用下打开，为了维持合适的高排压比，需将低旁打开减小冷再压力，与上述a中相矛盾，操作不当极易造成高排压比低保护动作。鉴于以上原因，在后来启动中采用了不带旁路的高压缸启动方式。但在启动过程中，发现从汽机冲转至发电机并网期间，高排逆止阀频繁摆动，并伴随有很大的金属撞击声。
3 造成高排逆止阀频繁摆动的原因分析
由于厂家说明书中对启动参数及曲线没有说明，根据同类型机组启动参数及现场专家的建议下，启动参数及过程基本为：主汽压力6Mpa，挂闸后高排通风阀关闭，高排逆止门释放，高、低压旁路全关， IV全开，冲机后GV控制转速。在此种方式下由于启动初期蒸汽流量小，转速低且控制精度差，调门及蒸汽流量频繁波动造成高排逆止门前后差压不稳而频繁震荡。在此，我们考虑了以下几点措施：
第一，降低启动主蒸汽压力。降低主蒸汽压力目的是为了增大蒸汽流量，在之后的启动中我们也试了几次，高排逆止阀摆动有所减缓但不足以从根本上解决问题，且在冷态启动方式下主蒸汽压力是可以决定的，但在事故状态下的机组恢复时主蒸汽压力会更高，且无法降低。
第二，高排通风阀及高排逆止门的配合。延缓高排通风阀关闭及释放高排逆止门的时间，使机组在足够、稳定的流量下打开高排逆止门以不造成高排逆止门的频繁开关。但实际冲机过程中出现了机组并网后高排逆止门还频繁震荡，所以足够、稳定的蒸汽流量点（即转速点）不易确定，且高排通风阀的流量小也易造成高排温度高保护跳闸。
第三，建议厂家完善高排逆止门的执行机构且对高排逆止门的打开增加一定的阻尼。
4 改进
第一，改变高排逆止阀的控制逻辑。采用高排逆止阀厂家要求的控制逻辑，在控制时不以转速作为控制依据，以高排蒸汽压力作为控制依据，在汽轮机挂闸后，高排逆止阀就地电磁阀先不带电。结果是气缸中的弹簧的力量会把门板保持在关位置。这样产生的弹簧的力量在保持门板关闭的有大约0.25 PSI（磅/平方英寸）的预压差。因此，在启动时，如果汽机高压缸的蒸汽压力下产生间歇性的冲击气流，作用在前进方向上会在弹簧阻力下打开逆止门。既然弹簧会施加一个持续的力量关闭逆止门，那么门板就不会突然地打开，而只是打开一定的开度。随着汽轮机转速的上升，间歇性的冲击气流就不再产生，那时候再打开电磁阀，解锁高排逆止门执行机构弹簧，使阀瓣处于自由状态下，使得压缩空气进入高排逆止门旁边的气缸、推动活塞杆上升，这样门板就可以自由摆动了。
第二，汽机挂闸后，打开高排通风阀，由于汽机刚开始冲转时，会产生间歇性的气流，通过打开VV阀，使这部分气流排至凝汽器以减少对高排逆止阀的冲击。等转速升至1000RPM以上时，则必须要关闭VV阀以保证中压缸的通流量。
通过采取以上措施，汽轮机于2011年5月14日再次采用不带旁路的高压缸启动方式，启动过程如下：08：09分汽机挂闸，此时主汽压力为4.69MPa，主汽温度为344℃。DEH目标转速为600rpm，升速率 100rpm/min，汽轮机开始冲转，08：16分转速至600rpm，集控室手动打闸。08：36分汽机再次挂闸，此时转速为169.1rpm，DEH目标转速为600rpm，升速率 100rpm/min ，08：47分转速至600rpm，08：49 分DEH目标转速为2100rpm，升速率 100rpm/min，08：54分转速至1230rpm，关闭通风阀。08：59 分转速至2078rpm，高排就地开度为5%，高排逆止阀前压力为0.09MPa，高排逆止阀后压力为0.019MPa。09：02分转速至2100rpm。此时高排逆止阀前压力为0.05MPa，高排逆止阀后压力为0MPa，主汽压力为5.省略