1000MW超超临界二次再热汽轮机排汽温度控制简述

曹冬敏 张宇 陈臻 陈国民 崔凯峰

摘要：详细介绍了国家能源集团泰州发电有限公司1 000 MW超超临界二次再热汽轮机超高压缸、高压缸的排汽温度控制方式及策略，针对控制策略中存在的问题，提出了相应的建议和改进措施，对同类型汽轮机的排汽温度控制提供了参考。

关键词：排汽;温度控制;超高压缸;高压缸

0 引言

国家能源集团泰州发电有限公司二期工程2×1 000 MW超超临界二次再热机组采用由上海汽轮机有限公司和德国SIEMENS公司联合设计制造的组合积木块式HMN机型，为超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、八级回热抽汽、反动凝汽式汽轮机。该汽轮机机型采用无调节级全周进汽+滑压运行方式。

1 二次再热汽轮机排汽温度控制难点

一次再热机组采用高中压联合启动方式，先开高压调门，再开中压调门。如果高排温度高，则调整高中压缸的流量。二次再热机组采用超高压、高压、中压缸联合启动方式，超高压、高压、中压调门同时开启，如果超高排、高排温度高，则调整三缸间的流量，控制级数增多，难度加大。

2 我厂现阶段采用的汽轮机排汽温度控制方式及策略

2.1    机组启动参数方面

如果汽轮机启动参数过高，会使得进入汽轮机中的蒸汽单位焓值增大，做功增大，汽轮机进汽量进一步减小，排汽温度增高的风险进一步增大;而启动参数过低，容易使汽轮机在启动中发生水冲击等事故。结合上述情况，我厂汽轮机启动参数控制如表1所示。

2.2    汽轮机发电机组初负荷控制方面

该汽轮机对发电机组并网后的初负荷做了一定优化，将并网后初负荷设为150 MW。较高的初负荷使进入汽轮机的蒸汽量进一步增大，降低了排汽温度增大的风险;较大的排汽量也能提高汽轮机低负荷初期的暖机速率，从而进一步提高机组后期的升负荷速率。

2.3    汽轮机控制策略

该汽轮机为了防止流量过低引起超高压、高压缸末级叶片鼓风发热，根据超高压、高压缸排汽温度自动调整超高、高压、中压缸的进汽流量分配。

2.3.1    超高压缸排汽温度高的控制策略

在超高压缸排汽温度上升过程中，该汽轮机会通过4个阶段对其排汽温度进行控制。第一阶段：报警。超高缸排汽温度高的报警等级分为2个，即Warning和Alarm，前者报警等级较后者低一级，具体表现为当超高压缸温度达到460 ℃时，发出Warning报警信号至DCS，当温度达到495 ℃时，发出Alarm报警信号至DCS，通过2个不同等级的报警提醒运行控制人员合理调整参数，控制排汽温度。第二阶段：调整进汽量。超高压缸排汽温度进一步升高后，汽轮机DEH排汽温度控制器会自动调整各汽缸进汽流量，当超高压缸排汽温度达到限制值（Y）时（限制值为超高压缸转子温度），其函数值如表2所示，超高压缸排汽温度高，控制器动作，由函数关系

+中调开度得出中压调阀的开度指令（负荷大于100 MW，此控制器退出不参与调节），降低进入中压分汽缸的流量，增大进入超高压分汽缸的蒸汽流量。第三阶段：切缸。此时超高压缸排汽温度进一步升高，当超高压缸排汽温度达到限制值时（限制值为超高压缸转子温度对应的函数值减35 ℃），如表3所示，切除超高压缸，开启超高排通风阀，切断超高压缸进汽。第四阶段：跳机。超高压缸排汽温度仍然升高，当超高压缸排汽温度当到限制值时（限制值为超高压缸转子温度对应的函数值），如表3所示，为保护超高压缸末级叶片不被烧损，汽轮机跳闸。

2.3.2    高压缸排汽温度高的控制策略

在高压缸排汽温度上升过程中，该汽轮机通过5个阶段对其排汽温度进行控制。第一阶段：报警。高缸排汽温度高的报警等级分为2个，即Warning和Alarm，具体为当超高压缸温度达到450 ℃时，发出Warning报警信号至DCS，当温度达到480 ℃时，发出Alarm报警信号至DCS，和超高压缸相同，通过2个不同等级的报警提醒运行控制人员合理调整参数，以控制排汽温度。第二阶段：调整进汽流量。高压缸排汽温度进一步升高，汽轮机DEH高压缸排汽温度高，控制器动作，自动调整进汽流量，具体为当高压缸排汽温度达到限制值（Y）时（限制值为高压缸转子温度对应的函数值），如表2所示，高压缸排汽温度高，控制器动作，根据函数关系

+中调开度得出中压调阀的开度指令，从而限制进入中压分汽缸的流量，增加进入超高、高中压分汽缸的流量。第三阶段：切除超高压分汽缸。若通过调整进汽量仍无效，高压缸排汽温度进一步升高，当达到限制值时（限制值为高缸转子温度函数值），如表4所示，汽轮机自动切除超高压缸，以提高进入高压缸的流量。第四阶段：切除高压缸。在解除超高压缸后，若汽轮机高压缸排汽温度仍进一步上升，当排汽温度达到一定值（此值为高缸转子温度对应的函数值减35 ℃），如表3所示，汽轮机自动切除高压缸，开启高排通风阀，切断高压缸进汽。第五阶段：跳闸。在通过以上控制措施无效后，高压缸排汽温度仍然升高，当高压缸排汽温度升高达到限制值时（限制值为高压缸转子温度对应的函数值），如表3所示，为保护汽轮机高压缸末级叶片，汽轮机跳闸。

3 实际运行过程中存在问题及改进建议

（1）排汽温度报警值设定不合理。由以上分析可知，实际超高排汽温度已达调整进汽量限值才会触发报警，因此把报警值设为表2中对应超高压转子温度的函数减15 ℃则为Warning报警值，超高压转子温度的函数减5 ℃则为Alarm报警值。高压缸排汽温度报警同理。

（2）汽轮机经过长期实践运行发现，如果机组已带负荷运行后将高压缸或超高缸切除，再重新将超高压缸或高压缸并入，往往蒸汽温度和超（高）压缸金属温度很难匹配，并缸操作难以实现。造成排汽温度高的原因主要为蒸汽流量低，而往往蒸汽流量低都发生在并网前，因此，建议机组并网后将切缸邏辑退出，不参与调节。

（3）若机组已带负荷运行，而超（高）压缸排汽温度仍然较高，此时应该怀疑是汽轮机内部出现问题而非进汽流量造成，若再调整各缸进汽量，往往会造成机组出力波动大且机组参数难以控制的情况。因此，建议机组负荷大于150 MW时，将“排汽温度高调整进汽量”逻辑退出，不参与调节，以免机组负荷及参数大幅波动，对设备造成一定的损坏。

4 结语

二次再热机组在国内火电机组中的运行经验相对比较欠缺。本文总结了某1 000 MW超超临界二次再热机组排汽控制方面的运行经验及控制策略，对同类型机组的排汽温度控制具有一定的借鉴意义。

[参考文献]

[1] 夏冰.大型超超临界汽轮机建模及安全分析[D].上海：上海交通大学，2015.