汽机滑参数停机中的汽温控制知识分享
汽机滑参数停机中的汽温控制知识分享
某些机组滑参数停机过程中，会引起汽温波动。其原因主要是由于不合理的滑参数停机曲线，造成减温水量过大，这些现象对机组可造成危害及不良影响，导致滑参数停机失败。可根据锅炉的实际汽温特性，在不同负荷段内采用合理的降负荷率、降温率；对不同容量、参数、结构的机组，应根据实际情况来确定如何分段控制及每负荷段的降负荷率、降温幅度。
所谓滑参数停机，就是逐渐降低主蒸汽和再热蒸汽参数进行减负荷，直至达到要求的参数后停机、停炉。火电机组采用滑参数停机，主要是为了停机后，使机组参数，如锅炉侧压力、温度；汽机侧汽缸及转子温度等降至较低水平。该法一般用于机组小修、大修等计划停机，锅炉需降至环境温度后检修及汽机需停运盘车及油系统检修，以缩短停机至检修的时间。
滑参数停机是降温、降压过程，对于锅炉、汽机各金属部件则是降温冷却过程，必然会对锅炉的厚壁元件(汽包及蒸汽联箱)及汽轮机各零部件内产生一定的热应力，并影响汽轮机零部件的疲劳强度、热变形及转子与汽缸的胀差、机组的振动等。由于这些因素，对降温、降压及降负荷速率均有一定要求，随机组容量、结构类型的不同，其要求也不同。一般要求如下：(1)主蒸汽和再热蒸汽温度下降速率小于1℃/min；(2)主蒸汽压力下降速率小于0.1 MPa/min；(3)主蒸汽和再热蒸汽过热度大于50℃；(4)汽缸金属温度下降速度小于1℃/min；(5)高、中压缸负胀差大于-2mm。当主蒸汽压力降至3.43～4.9MPa、主蒸汽温度降至330～360℃、负荷降至1.5MW时，打闸停机。
一、 滑参数停机过程中汽温波动原因
1、主蒸汽、再热蒸汽减温水量过大
汽机制造厂一般给出滑参数停机曲线，在中、低负荷段，汽温波动幅度较大，达到80～100℃，波动速率较高，难以控制。造成这种现象的原因是主蒸汽、再热蒸汽减温水量过大，达到该运行工况下主汽流量的40％左右，减温后蒸汽温度接近对应压力下的饱和温度；同时，由于滑参数停机是变负荷工况，汽温受到燃料、燃烧状况、风量及给水温度等因素影响较大。无论在自动或手动控制模式下进行调整时，都较难保证汽温的稳定下滑。尤其是在主给水切换至旁路引起汽包水位波动或给水泵转速调节范围较大时，都会引起减温水量大幅度变化，造成汽温突降，被迫打闸停机，造成滑参数停机失败。
2、滑参数停机曲线的参数未考虑锅炉的汽温特性
发生这种情况是由于滑参数停机曲线要求的参数未考虑锅炉的汽温特性。该曲线是由汽机制造厂提供的理想控制曲线，未考虑汽温调节由锅炉侧实现。在中、低负荷时，如果需要的温度与实际汽温相差较大，调整汽温到需要温度需较大的减温水量，从而造成汽温难于控制。因此，汽机制造厂提供的滑参数停机曲线只能作为参考曲线，应在此基础上，按锅炉的实际汽温特性及汽温曲线对理想控制曲线进行修正，它不只是随负荷而变化的一条简单直线。
3、锅炉汽温特性的差别
由于大型锅炉受锅炉结构、燃料性质、燃烧方式及受热面布置等影响，各锅炉的汽温特性有一定差别。有些锅炉实际运行参数与设计参数有较大偏差，如在同负荷下锅炉的实际汽温曲线与滑参数曲线汽温差别较大，必然导致减温水量过大；有的机组在中、低负荷时，主汽温度已达到额定温度。在降负荷过程中，随工质压力、温度的降低，金属材料及工质的贮热会释放，使变负荷工况下与稳定运行时，减温水量不同。在30％额定负荷下，如果减温水量较大，在将给水切换至旁路而造成水位不稳时，或给水泵转速大幅度调节造成减温水量较大变化时，都极易造成蒸汽温度波动或突降。
二、减温水量及汽温波动对机组的影响
对于喷水减温器，要求喷后温度至少有20℃的过热度。否则喷入的水不能全部汽化，蒸汽中带水，降低了蒸汽品质。部分未汽化水滴喷落到集箱内壁或蒸汽连接管内，反复的蒸干及喷落，这些部位反复加热和冷却，内部产生一定的热应力，加速该处热疲劳，降低材料的使用寿命，甚至引起材料的破坏。
蒸汽温度变化速度过快对锅炉、汽机均有较大影响，甚至会造成严重后果。如在锅炉高温过热器、高温再热器和蒸汽管壁和其他连接部件等高温蒸汽工作部件中，产生较大的热应力，该应力将加速金属材料的热疲劳，对特别敏感的奥氏体钢可能会出现宏观裂纹。汽轮机中，过大的汽温波动，会使各主要金属部件(转子、汽缸、法兰等)内出现温差，产生较大的热变形和热应力，导致零部件低周疲劳，缩短汽轮机的使用寿命，或使汽缸和转子产生裂纹。也可能使汽机胀差超限，造成通流部分轴向磨擦事故，或汽缸热变形和转子热弯曲造成的通流部分径向磨擦，甚至由于冷(热)汽进入汽机造成大轴弯曲等。因此，一般要求：主蒸汽温度瞬间下降50℃以上时，必须打闸停机。
三、 滑参数停机时汽温稳定下滑的措施
1、保证锅炉调整到好的运行状况
滑参数停机中，要严格控制蒸汽温度的下降速度，一般为1～1.5℃/min；再热汽温下降速度为1～2.0℃/min。温降速度控制得如何，是滑参数停机成败的关键。而温度的控制与锅炉的运行、调整密切相关，所以锅炉调整后的状况是滑参数停机成功的关键所在。
2、对汽温进行分段控制
如上所述，应随锅炉的汽温特性，对汽温进行分段控制，主要以燃料的增、减来控制负荷、压力以及蒸汽温度的变化，减温水仅作汽温细调手段，且减温水量要保持在一定范围内，即10％～20％主蒸汽流量内，不宜过大。同时，降负荷时，应注意监视下列参数：主、再热蒸汽压力、温度，汽包壁温差，汽机轴振动，高、低压缸胀差，上、下缸温差，低压缸排汽温度，轴向位移，轴承金属温度等。
2.1、各个阶段的操作
各阶段操作如下：中、高负荷段，即60％额定负荷以上时，以降负荷、降压力为主，主蒸汽维持额定温度或略有降低，这样减温水量可保持不变或有所降低；还要考虑再热蒸汽温度不能低于主蒸汽温度30℃，以防止高、中压缸分缸处温差和热应力过大；中间负荷段，即40％～60％额定负荷内，由于再热汽温有所降低，与主汽温度偏差增大，应适当地降低主汽温度，其降温幅度及速率视减温水量而定。如果减温水量较小，降温幅度可适度加大，一般主汽温度可以降至480～500℃；低负荷段，即负荷小于40％额定负荷时，随负荷降低，主蒸汽温度均匀、线性降低，降温幅度较大，可达到120～150℃；在低负荷段操作中，由于主汽流量较小，汽温易受各种因素影响，波动较大，此时应主要满足降温要求，严格控制降负荷率，降压率也会相应较小。汽温自动调整的优化，可以使汽温相对稳定，但在低负荷时，建议汽温调节投入手动方式，避免自动方式产生的频繁调节对汽温产生影响。
2.2、 切换主给水至旁路时的操作
30％额定负荷左右切换主给水至旁路时，应保持较少量的减温水，即使由切换会引起汽包水位大幅波动，大幅度调节给水泵转速以调整汽包水位时，给水与主汽压差变化大，由于此时减温水调节门开度较小，对于减温水量的影响也比较小，不会引起汽温的异常变化。
2.3、 试运或新投运机组的操作
对于试运机组或新投运机组，在初次操作时，无论汽温控制在自动或手动方式下，调节时，均以减温水作为细调手段。尤其是低负荷段时，应保持合理的减温水量。自动调节时设定跟随实际汽温，直至降至需要的负荷、压力、温度。对于特定机组，根据上述方法操作，并根据实际的汽温曲线找出合理的停机曲线，具体的分段操作与控制应按照实际情况进行，严格控制各段的降负荷速率。
四、 结论
1、上述操作方法实质上是根据锅炉的实际汽温特性，在不同负荷段内采用合理的降负荷率、降温率。对不同容量、参数、结构的机组，应根据实际情况来确定如何分段控制及每负荷段的降负荷率、降温幅度。
2、在降负荷过程中，要采取有利降温的减负荷方式，如从上往下停运燃烧器、保证合理风量等，以保证汽温均匀、稳定地下滑，减少减温水量，提高蒸汽品质。
3、 该操作方法会增加滑参数停机时间，尤其是低负荷段的停机时间，一般可达60～90min，使燃煤机组停机费用增加。但该操作方法可保证汽温的稳定调节，避免了汽温波动对机组可能造成的危害，因此，保证了滑参数停机成功和机组安全。