燃气轮机的启停课件.ppt
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1、主讲人:王攀,MS9001E型燃气轮机的运行,目录,燃气轮机启停概述 燃气轮机启动过程 燃气轮机的停机,第一章 燃气轮机启停概述,燃气轮机的整个启动过程是指转子由静止状态(或盘车)逐步加速至额定转速、负荷由零逐渐增至额定值或某一预定值的过程。在启动过程中,机内流动工质的参数逐渐升高,零部件被加热,其金属温度将由启动前的温度水平被加热而升高至额定功率所对应的温度水平。,燃气轮机的停机过程是指转子由正常运转状态逐步至静止状态的过程。 在停机过程中,其金属零部件将被冷却,温度相应降低,负荷逐渐降至零,转速也逐渐降至零。燃气轮机启动和停机过程不仅操作复杂,而且其主要零部件的受力状态和金属的温度分布也会
2、发生较大的变化,因此造成机组的启停速度受到诸多因素的制约,如燃气轮机零件的热应力、热疲劳、热变形、转子和气缸的胀差、机组的振动等。,一、燃气轮机启动状态和方式,燃气轮机启动状态可分为冷态、温态和热态三种: (1)冷态启动。停机在72小时以上;(2)温态启动。停机在10至72小时之间;(3)热态启动。停机不到10小时。其加载过程的共同点是:燃气轮机并网后不能立即加载至满负荷,只能加载至满负荷的l020或更小(我厂一般并网后负荷自动设置为5MW,手动加减负荷为510MW/次),并在此负荷下运行一段时间,目的是逐步提升燃气轮机的排烟温度,对燃气轮机进行暖机。特别是联合循环机组,暖机时间将更长一些,因
3、为还要使锅炉升温升压,直至锅炉内蒸汽压力和温度稳定。,启动方式 按启动时间的长短,燃气轮机的启动操作方式分为三种 :(1)正常启动(Normal start)正常启动是按设定程序进行的一种启动,启动过程中需要暖机(暖机时间一分钟,此时FSR会自动减少),严格控制机组加速率和加载率,避免在机体内产过大的热应力,保证机组启动过程中的热应力在一个安全水平内。因此,这种启动方式所需时间较长,9E机组大约需2022分钟(实际启动时间为27分钟左右)。,(2)快速启动(Fast start)适应简单循环燃气轮机发电装置调峰的需要,一些机组设置了快速启动功能。这也是按设定程序进行的一种启动,但提高了加速率和
4、加载率,减少了暖机时间,启动时间缩短。启动过程中的热应力的水平提高,但必须保证在可以接受的水平之内。9E机组快速启动时间约9-10min(使用较少)。 (3)紧急启动(Eraergency start)。 这是一种强制性启动,即在很短时间内超越正常程序强行将机组从静止带至满负荷。这种启动对机组的损害很大,除非万不得巳,是不能进行这种操作的。9E机组紧急启动时间约5-7min(使用较少,一般适用于电厂黑启动)。,二、燃气轮机的停机,停机的方式通常分为正常停机和事故停机两大类 。正常停机根据实际运行的情况,又分为调峰停机和维修停机。调峰停机是指机组调峰运行或接受地调指令而需要进行的短时停机,当电网
5、负荷增加或缺陷消除后,机组很快再启动带负荷,直至恢复正常运行状态。维修停机是机组为了进行大修、小修或维修而进行的停机,为了满足检修工期的要求,在停机过程中应尽量降低燃气轮机的金属温度,使机组尽快冷却,以便缩短检修的时间。事故停机是指机组监视参数超限,保护装置动作,机组从运行负荷瞬间降至零负荷,发电机与电网解列,燃气轮机转子进入惰走阶段的停机过程。,三、燃气轮机启停过程中的热问题,1热膨胀和热胀差 :启停过程中转子的膨胀或收缩速度都比气缸快,因而产生了相对膨胀差。转子轴向膨胀大于气缸轴向膨胀,称为正胀差,反之为负胀差。启停过程中为了避免出现过大的胀差,应合理控制温升速度和变负荷速度。2热变形:燃
6、气轮机在启、停过程中,若加热过快或冷却不当,就会使金属部件受热不均匀,出现温差,从而产生热变形,造成通流部分动、静间隙变化,严重时间隙甚至消失,使动、静部分产生摩擦。 3热应力:机组启停过程中,燃气轮机内燃气温度逐渐升高或降低,其零部件被加热或冷却,由于温度变化而产生热变形。当热变形受到约束时在零件内部产生应力,这种应力称为温度应力或热应力。热应力的大小与温差成正比。启停过程是一个相反的过程故机组产生的热应力是一种交变应力,交变的热应力将引起零件金属材料的疲劳损伤,机组每启停一次就在转子上施加了一次交变应力的循环,在转子经历了若干次应力循环之后,最终将产生裂纹。,第二章 燃气轮机的启动过程,机
7、组启动之前,需要有一系列准备工作,并要求各种辅助设备预先处于正常工作状态。燃气轮机的启动需要靠外部的动力实现,通常启动机的功率大约是主机功率的13。(9E燃机额定功率为120MW,启动马达为1000KW,启动电流为102A,额定电压6000V, 60 TNH退出),禁止启动的几种情况,盘车时机组转动部分有摩擦声,或大轴不转动。 滑油箱油温低于18,滑油箱油质化验不合格,油箱液位不在EF之间(距顶部254mm432mm)。 主要仪表、控制元件缺少或失灵。 保护装置失灵。 任意一台油泵或风机、盘车装置失灵。 燃油截止阀关不严或关不到底。 进口导叶动作失灵。 进气室滤网破损、堵塞或除雾器严重破损。
8、主要管道系统严重泄漏。,1启动前的检查和准备,启动前的准备是一项内容繁多而又细致的工作。启动前,必须按操作规程对设备系统进行详细全面地检查,确认设备具备启动条件和确定应该采取的措施。当一切设备均处于预启状态时,方可开始启动操作。,起动前的检查,检查发电机空冷器进水压力在3.Obar以上,板式换热器后的内循环水温在45以下。确认仪用空气母管压力在6bar以上。确认轻、重油罐油位正常。检查启动马达88CR电源送上,操作开关投入“REMOTE”,启动马达报警已复位。检查辅助润滑油泵88QA电源开关合上,操作开关投入自动。检查辅助液压油泵88HQ电源开关合上,操作开关投入自动。检查辅助雾化泵88AB电
9、源开关合上,操作开关投入自动。检查紧急润滑油泵88QE电源开关合上,操作开关投入自动。检查油雾分离机88QV电源开关合上,操作开关投入自动。检查透平框架冷却风机88TK-1、2电源开关合上,操作开关投入自动。,检查盘车马达88TG电源开关合上,操作开关投入自动。检查扭矩马达88TM电源开关合上,操作开关投入自动。检查发电机顶轴油泵88QB-1、2电源开关合上,操作开关投入自动。检查透平间冷却风机88BT-1、2电源开关合上,操作开关投入自动。检查负荷间冷却风机88VG-1、2电源开关合上,操作开关投入自动。检查轻油前置泵88FD-1、2电源开关台上,操作开关投入自动。检查重油前置泵88FU-1
10、、2电源开关合上,操作开关投入自动。检查加热器23HA、23HT电源开关合上,操作开关投入自动。检查火焰探测端冷却水进出口水阀阀门位置正常(打开状态)。检查主燃油泵冷却水进出口水阀阀门位置正常(打开状态)。检查抑钒剂泵88FA-1、2电源开关合上,操作开关投入自动。检查冷却水泵88WC-1、2电源开关合上,操作开关投入自动。检查MCC柜内各小开关,位置正确。检查轮机间与各燃油管道上所有阀门位置正确。检查滑油箱油位在12以上。检查辅助雾化泵滑油油位在34位。检查主燃油泵驱动端、非驱动端滑油油位在正常油位。,燃气轮机的启动控制,燃气轮机的启动过程是由启动程序控制和主控制系统中启动控制共同作用完成的
11、。前者从启动开始给出顺序控制逻辑信号,后者从燃气轮机点火开始控制燃料命令信号FSR值。是相互作用关系。 启动控制作为开环控制是用预先设置的燃料命令信号FSR来操作。这些预设的FSR值为“最小”、“点火”、“暖机”、“加速”和“最大”值。具体数值由控制技术条件根据现场考虑给出适当的值。这些FSR值存储在 Mark的启动控制系统。 启动控制FSR信号通过最小值门来起作用,以保证其他控制功能能按要求限制FSR燃料命令信号都是由控制系统启动软件发出的。除了三个启动值(点火、暖机、加速)外,软件还设置最大和最小FSR,并提供手动控制FSR。按下“MANUAL CONTROL(手动控制)开关和“FSR G
12、AG RAISE OR LOWER (FSR升或降)开关,就可以在FSRMIN(FSR最小)和FSRMAX(FSR最大)之间手动调整FSR给定值。,2冷态加速阶段,在这个阶段中,由外界动力(88CR)带动燃气轮机冷加速,直到允许向燃烧室中喷入燃料的点火转速为止;这时需要的能量主要是用来加速机组的转子,并克服轴承的摩擦耗功。通常,单轴机组的点火转速大约等于1520no(这个范围可调性比较强,有的资料显示1222,我厂实际点火转速为360rpm,即12。这一阶段的具体操作有:,(1)启动盘车,如果主机转子在静止状态,首先需要利用启动装置用比较大的扭矩克服转子的惯性和静摩擦把转子缓慢转动起来,并检查
13、机组动静部分有无摩擦和异声。通常规定燃气轮机冷启动前盘车系统必须至少连续运行1小时(如停运时间较长,我厂至少提前4小时盘车)。,(2)冷拖、清吹,盘车运行后,启动机带动转子升速至2025no,并在此转速下稳定一段时间。此时利用压气机出口空气对机组进行一定时间的吹扫,吹掉可能漏进机组热通道中的燃料气或因积油产生的油雾,此操作简称为清吹。清吹的时间要根据排气道的容积来选择,至少能将整个排气道体积三倍的空气吹除掉,这样可避免爆燃。如果余热锅炉无旁通烟囱,则每次点火前都应进行清吹,而且清吹时间要相对延长(9e清吹时间为5分钟)。清吹完成后,减小启动机的输出,使机组转速降至点火转速(1222no)。,3
14、热态加速阶段,从燃烧室开始喷入燃料并点火燃烧的瞬间起,一直到启动机把机组转子增速到脱扣转速 时为止。单轴燃气轮机的脱扣转速大约为5060no(9E为60no)。当机组达到脱扣转速时,透平发出的功率将大于压气机、辅助设备和摩擦耗功,就可以不需要启动机的帮助而使转子继续加速。,(1)首先是供入燃料同时点火装置点火、暖机。,为了保证点火成功,点火时给出的燃料行程基准(FSR)比较大(20%左右),即相应的燃料量比较多,使燃烧室富油点火燃烧,而且点火装置连续点火3060秒。如果火焰探测器探测到燃烧室中的火焰,说明点火成功(火焰探测器4选2有效则输出为1)。点火成功后控制系统便发出暖机信号,使机组进人暖
15、机阶段。暖机的目的是让机组的高温燃气通道中的受热部件、气缸与转子有一个均匀受热膨胀的时间,减少它们的热应力以及保证机组在启动过程中有良好的热对中,并且防止转子与静子之间出现过大的相对膨胀而发生动静碰擦。在大约12分钟的暖机期间,燃料行程基准(FSR)从点火值降到暖机值(9%左右),供入机组。,(2)升速阶段,暖机阶段结束时,由暖机计时器发出信号,使机组进入升速阶段。 在这一阶段中,燃料行程基准(FSR)由控制系统按控制规范的规定上升。这时启动机的功率和透平发出的功率会使机组转速迅速上升(FSR在此阶段不会超过点火值)。随着机组转速的上升,通过压气机的空气流量增加,压气机出口压力也增加,供入机组
16、的燃料量也增加,因此透平的输出功率也增大。机组在启动机和自身透平做功的帮助下转速上升到5060n0的范围,且透平已有足够的剩余功率使机组升速时,启动机可以脱开而停止工作,称为脱扣。从启动机脱扣到燃气轮机自己加速到准备加载工况转速(9596n0为止。在这个阶段,启动机停止工作,机组将全靠燃气透平发出的剩余功率使转子继续升速。,4并网加载阶段,并网加载阶段中也有两项基本操作: (1)同期。当机组进入全速空载状态后,启动控制系统退出控制,机组进入同期控制。所谓同期,就是发电机发出交流电,其频率、电压和相位与电网的这三个参数相匹配。当同期条件满足时,发电机断路器自动闭合(称之为并网)。 (2)带负荷。
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