【技术实现步骤摘要】
一种中压缸启动机组切并缸监控方法
[0001]本专利技术属于火力发电及其在线监控
，具体涉及一种中压缸启动机组切并缸监控方法。
技术介绍
[0002]中压缸启动具有加热均匀、热应力小、启动时间短等优点，在大型汽轮发电机组得到广泛应用，然而中压缸启动机组运行中存在切缸与并缸过程，从低负荷升至高负荷过程中会将高压缸并缸，从高负荷降至低负荷过程中会将高压缸切缸，在高压缸投切过程中汽轮机转子轴向推力发生巨大变化，高压缸末级叶片温度也变化显著，葛凌峰在论文《660MW超超临界机组中压缸启动切缸中异常事件分析及处理》中介绍了660MW超超临界机组冷态启动切缸过程中发生的设备损坏被迫停运事件，分析了事件发生的原因，制定优化处理方案。曹超在论文《大容量汽轮机中压缸启动方式及切缸过程的正确操作》介绍了汽轮机中压缸启动方式的优点，定性地介绍了中压缸启动机组的切缸技术措施。从公开的文献来看，中压缸启动机组切缸过程中引起的事故多，严重时造成设备损坏重大事故。从发生的历史事故原因分析发现均与汽轮机轴向推力和机组运行参数控制不当直接相关。然而目前...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种中压缸启动机组切并缸监控方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，实时监测计算汽轮机轴向推力的大小F和汽轮机轴向推力变化速度V
F
；所述汽轮机轴向推力的大小F包括高压缸轴向推力F
g
和中压缸轴向推力F
z
，即：F＝F
z
‑
F
g
；(1)步骤S2，中压缸(51)启动进汽，高压缸(49)不进汽，即主汽调节阀(48)关闭，高压缸抽真空阀(61)开启，高压缸(49)蒸汽室处于真空状态，高压压内无蒸汽不产生轴向推力；高压旁路阀(55)开启使主蒸汽管(46)内蒸汽在通过高压旁路管(56)进入锅炉再热冷段管(44)后到锅炉(45)加热，加热后进入中压缸(51)，此时汽轮机轴向推力由中压缸(51)产生，只包括中压缸轴向推力，F＝F
z
；控制汽轮机轴向推力F小于设定的轴向推力上限，调节低压旁路阀(63)的开度进而控制进入中压缸(51)的再热主蒸汽压力，低压旁路阀(63)开度投自动状态，跟踪再热主蒸汽压力测量装置(67)的实时测试主蒸汽压力为P
DPS
；控制高压旁路阀(55)的开度控制维持主蒸汽压力测量装置(66)测量的主蒸汽压力为P
m
；步骤S3，随着机组负荷提升，开启主汽调节阀(48)，高压缸(49)进汽，；高压缸(49)进汽逐渐作用于高压缸转子上的负轴向推力增加，此时汽轮机轴向推力的大小F包括高压缸轴向推力和中压缸轴向推力，即F＝F
z
‑
F
g
，实时监测汽轮机轴向推力变化速度V
F
，控制汽轮机轴向推力变化速度V
F
绝对值小于设定的推力变化速度报警值V
FB
，同时控制汽轮机轴向推力F小于设定的轴向推力报警值F
B
，如果汽轮机轴向推力F达到轴向推力报警值F
B
或者汽轮机轴向推力变化速度V
F
达到设定的推力变化速度报警值V
FB
则降低主蒸汽压力P
m
；当负荷达额定负荷的设定比例时关闭高压缸抽真空阀(61)，高压缸排汽逆止阀(10)自动开启；随着负荷增加主汽调节阀(48)开度逐渐开大后，逐渐调节高压旁路阀(55)直至全关，完成高压缸并缸全过程；步骤S4，当机组负荷降低时主汽调节阀(48)开度逐渐关小，同时监视高压缸排汽腔室蒸汽温度测量装置(57)的实时值使其小于高压缸排汽腔室蒸汽温度报警值T
QB
，逐渐开启高压旁路阀(55)，使再热主蒸汽压力测量装置(67)的实时测试压力值不低于P
DPS
，主汽调节阀(48)全后，联锁全开高压缸抽真空阀(61)，高压缸排汽逆止阀(10)自动关闭；此时完成汽轮机切高缸全过程；切高缸前汽轮机轴向推力的大小F包括高压缸轴向推力和中压缸轴向推力，即F＝F
z
‑
F
g
；随着高压缸(49)进汽量作用于高压缸转子上的负轴向推力降低，此时实时监测汽轮机轴向推力变化速度V
F
，控制汽轮机轴向推力变化速度V
F
绝对值小于设定的推力变化速度报警值V
FB
，控制汽轮机轴向推力F小于设定的轴向推力报警值F
B
，如果汽轮机轴向推力F达到设定的轴向推力报警值F
B
或者汽轮机轴向推力变化速度V
F
达到设定的推力变化速度报警值V
FB
则开启低压旁路阀(63)以降低再热主蒸汽压力测量装置(67)测量的再热蒸汽压力；切高压缸后只有中压缸进汽，此时汽轮机轴向推力由中压缸(51)产生，只包括中压缸轴向推力，即F＝F
z
，汽轮机完成切高缸过程。2.根据权利要求1所述的一种中压缸启动机组切并缸监控方法，其特征在于，所述高压缸轴向推力F
g
的计算方式如下：其中，高压缸包括I个压力级，即i＝1,2,
…
,I，i为高压缸压力级的序号，i＝1时表示调节级；F
t
为高压缸调节级轴向负推力，F
1gi
为高压缸第i个压力级的动叶轴向推力，F
2gi
为高
压缸第i个压力级的叶轮轴向推力，F
3gi
为高压缸第i个压力级的轴凸肩轴向推力；高压缸调节级轴向负推力F
t
的计算方式如下：其中，p
cg1
为高压缸调节级出口压力，d1、d2分别为调节级叶轮前直径、后直径；高压缸第i个压力级的动叶轴向推力F
1gi
的计算方式如下：F
1gi
＝G
gi
(C
jgi
sinα
jgi
‑
C
cgi
sinα
cgi
)+πd
mgi
l
bgi
Ω
mgi
Δp
gi
；i＝2,3,
…
,I；
ꢀꢀꢀ
(4)其中，G
gi
为流过高压缸第i级压力级的蒸汽质量流量，kg/s；C
jgi
、C
cgi
分别是进入和流出高压缸第i级压力级的动叶的蒸汽绝对速度，m/s；α
jgi
、α
cgi
分别是进入和流出高压缸第i级压力级的动叶的相对流速角，(
°
)；d
mgi
为高压缸第i级压力级的动叶的平均直径，mm；l
bgi
为高压缸第i级压力级的动叶叶高，mm；Ω
mgi
为高压缸第i级压力级的平均焓降反动度，％；Δp
gi
为作用于高压缸第i级压力级的静叶前压力p
cgi
‑1和高压缸第i级压力级的动叶后压力p
cgi
的压力差，MPa，通过实时采集汽轮机的运行数据计算得到；高压缸第i个压力级的叶轮轴向推力F
2gi
的计算方式如下：其中，d
pgi
为高压缸第i级压力级的动叶处轮毂直径，mm；n
gi
为高压缸第i级压力级的叶轮平衡孔个数；d
bgi
为高压缸第i级压力级的叶轮平衡孔直径，mm，无平衡孔时d
bgi
＝0；Ω
dgi
为高压缸第i级压力级的叶轮面处反动度，％；高压缸第i个压力级的轴凸肩轴向推力F
3gi
的计算方式如下：其中，H
gi
为高压缸第i级压力级的隔板汽封齿处轴的凸肩高度，mm。3.根据权利要求2所述的一种中压缸启动机组切并缸监控方法，其特征在于，用于高压缸第i级压力级的静叶前压力p
cgi
‑1和高压缸第i级压力级的动叶后压力p
cgi
的压力差Δp
gi
通过实时采集汽轮机的运行数据计算得到具体如下：步骤(1)，通过调节级出口蒸汽压力测量装置(19)、调节级出口蒸汽温度测量装置(20)实时测量采集高压缸调节级出口蒸汽压力p
cg1
、高压缸调节级出口蒸汽温度T
cg1
；根据通过IAPWS
‑
IF97公式计算得到高压缸调节级出口蒸汽焓h
cg1
和高压缸调节级出口蒸汽熵s
cg1
；步骤(2)，通过高压缸抽汽管(18)上的高压缸抽汽压力测量装置(14)、高压缸抽汽温度测量装置(13)实时测量采集高压缸抽汽蒸汽压力p
gc
和高压缸抽汽蒸汽温度T
gc
；根据通过IAPWS
‑
IF97公式计算得到高压缸抽汽蒸汽焓h
gc
和高压缸抽汽蒸汽焓熵s
gc
；步骤(3)，通过高压缸排汽管(7)上的高压缸排汽压力测量装置(9)、高压缸排汽温度测量装置(8)实时测量高压缸排汽口的蒸汽压力p
gp
和高压缸排汽口的蒸汽温度T
gp
；根据通过IAPWS
‑
IF97公式计算得到高压缸排汽蒸汽焓h
gp
和高压缸排汽蒸汽熵s
gp
；步骤(4)，将步骤S11～步骤S13得到的三个坐标点：A(h
cg1
，s
cg1
)、B(h
gc
，s
gc
)、C(h
gp
，s
gp
)在焓熵图上进行多项式曲线拟合得到高压缸焓熵曲线ABC；步骤(5)，根据高压缸设计工况各压力级的焓降比η
jgi
进行分配，可获得实时测试工况下高压缸各压力级的焓降，通过高压缸各压力级的焓降可获得高压缸各压力级进口的焓值，即：
h
jgi
＝h
gp
+η
jgi
(h
jg2
‑
h
gp
)；
ꢀꢀꢀꢀ
(7)其中，η
jgi
表示为设计额定工况下高压缸第i级蒸汽进口焓减去高压缸排汽焓所获得的差值除以高压缸第2级蒸汽进口焓减去高压缸排汽焓所获得的差值的比值，i＝2～I；高压缸各压力级的等焓值直线h＝h
jgi
与高压缸焓熵曲线ABC的交点即可获得高压缸各压力级进口对应的熵s
jgi
，根据高压缸各压力级进口的焓值h
jgi
、熵值s
jgi
通过IAPWS
‑
IF97公式计算可得高压缸各压力级进口压力p
jgi
，获得高压缸各压力级进口的压力后即可计算得到Δp
gi
，即：Δp
gi
＝p
cgi
‑1‑
p
cgi
＝p
jgi
‑
p
cgi
；
ꢀꢀ
(8)在i＝2,3,
…
,I时，p
jgi
＝p
cgi
‑1。4.根据权利要求3所述的一种中压缸启动机组切并缸监控方法，其特征在于，流过高压缸第i级压力级的蒸汽质量流量G
gi
的...
【专利技术属性】
技术研发人员：文立斌，胡弘，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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