一种BEST小汽轮机启动前防止胀差超限的控制方法

技术领域

本发明属于超超临界二次再热燃煤机组BEST小汽轮机带小发电机的热工控制领域，涉及一种BEST小汽轮机启动前防止胀差超限的控制方法。

背景技术

在现今火电机组的发展中，BEST小汽轮机带小发电机的火电机组应用在大容量和高参数的火电机组的试点应用中，因其自身具有节能和高效的优点，成为推进我国超超临界二次再热燃煤机组发展中的关键一环。BEST小汽轮机的胀差是BEST小汽轮机的某一截面缸体和转子轴向相对位置的改变量，转子和缸体沿轴向膨胀之间产生的差值，称为转子与缸体的相对膨胀差。

在BEST小汽轮机启动前阶段，由于缸体和转子的质面比的大小不同，胀差通常会缓慢增大，甚至逼近跳机值，运行人员需要时刻关注BEST小汽轮机的胀差变化，才能进行BEST小汽轮机的启动工作。需要对造成胀差增大的影响因素进行分析，从中发现胀差的变化规律成为了首要问题，为运行人员提供可靠和安全的操作方法，避免BEST小汽轮机胀差过大威胁到机组安全运行的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种BEST小汽轮机启动前防止胀差超限的控制方法，该方法能够避免由于BEST小汽轮机的胀差过高威胁到机组安全运行的问题。

为达到上述目的，本发明所述的BEST小汽轮机启动前防止胀差超限的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对BEST小汽轮机启动前，发生过的相关设备故障原因进行启动前的检查及确认工作；

2)投入轴封，打开轴封供汽调阀，开度升至轴封供汽调阀运行值80％以上，提升轴封的供汽温度及流量，使得转子及缸体受到轴封蒸汽的均匀加热；

3)当转子的质面比小于第一预设值，缸体的质面比大于第二预设值时，则转至步骤4)；

4)监测BEST小汽轮机的胀差，BEST小汽轮机的胀差＞1mm，说明此时胀差大于胀差监测预设值，且转子的膨胀大于缸体膨胀的速度，则转至步骤5)；否则，则转至步骤6)；

5)降低轴封的供汽温度，减小轴封供汽调阀的开度，从轴封供汽调阀运行值80％降低至轴封供汽调阀预设值40％以下，以降低轴封供汽流量，再转至步骤2)；

6)待监测到转子膨胀与缸体膨胀的速度维持稳定后，则转至步骤7)；

7)保持轴封供汽调阀的开度为轴封供汽调阀预设值在40％以下，则转至步骤8)；

8)BEST小汽轮机进行启动工作。

质面比r＝m/F，其中，m为质量，F为受热面积

胀差Z＝Za-Zb+Zc-Zd；

其中，Z为胀差，Za为转子热膨胀，Zb为转子由于离心力的变形，Zc为转子的轴向位移，Zd为缸体的热膨胀。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的BEST小汽轮机启动前防止胀差超限的控制方法在具体操作时，在BEST小汽轮机启动阶段前，由于投入轴封使得封供汽温度和流量增加，导致胀差通常会缓慢增大，甚至逼近跳机值，通过提前对胀差进行分析判断，根据分析判断的结果做出相应的处理方法，为运行人员争取时间，指导运行人员及时调整轴封设备及BEST小汽轮机的运行工况，提高机组运行效率，防止因BEST小汽轮机的胀差过大造成设备安全事故的发生。

附图说明

图1为BEST小汽轮机启动前的示意图；

图2为BEST小汽轮机启动后到达1000r/min的示意图；

图3为现有技术的流程图；

图4为本发明的流程图；

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

图1为BEST小汽轮机启动前的示意图，需要说明的是：

1)图1主要展示了BEST小汽轮机启动前的运行工况；

2)编号1的线为BEST小汽轮机转速，编号2的线为BEST小汽轮机的胀差，编号3的线为BEST小汽轮机供汽调阀开度的反馈，编号4的线为BEST小汽轮机轴封供汽温度，编号5的线为BEST小汽轮机轴封母管压力，编号6的线为BEST小汽轮机旁路阀开度的反馈，编号7的线为BEST小汽轮机的排汽压力；

3)在15:05:26时，编号1的线为BEST小汽轮机的转速在104r/min，编号2的线为BEST小汽轮机的胀差在0.31mm，编号3的线为BEST小汽轮机供汽调阀开度的反馈为0.03％，编号4的线为BEST小汽轮机轴封供汽温度为159.23℃，编号5的线为BEST小汽轮机轴封母管压力为-1kPa，编号6的线为BEST小汽轮机旁路阀开度的反馈为99.96％，编号7的线为BEST小汽轮机的排汽压力为0.05MPa；

4)在15:05:26时，说明BEST小汽轮机的转速处于104r/min的盘车状态中，供汽调阀未开，胀差处于正常状态；

5)在15:05:26到16:22:38这段时间内，BEST小汽轮机的转速处于104r/min的盘车状态中，BEST小汽轮机供汽调阀开度逐渐增大，导致胀差开始逐步升高；

6)在16:22:38到17:22:29这段时间内，运行人员发现胀差逐步升高，并越来越接近跳机值，严重影响了BEST小汽轮机的启动，运行人员开始调整供汽调阀的开度来控制不断增大的胀差，随着供汽调阀的开度不断下降到最后关闭，胀差维持稳定且不再增大，当运行人员再一次打开供汽调阀时，胀差又开始进一步的增大，此时已经无法通过调整供汽调阀的开度来减小BEST小汽轮机的胀差，已经影响到了正常启动和设备安全；

图2为BEST小汽轮机启动后到达1000r/min的示意图，需要说明的是：

1)图2主要展示了BEST小汽轮机启动后到达1000r/min的运行工况；

2)编号1的线为BEST小汽轮机的转速，编号2的线为BEST小汽轮机的胀差，编号3的线为BEST小汽轮机供汽调阀开度的反馈，编号4的线为BEST小汽轮机轴封供汽温度，编号5的线为BEST小汽轮机轴封母管压力，编号6的线为BEST小汽轮机旁路阀开度的反馈，编号7的线为BEST小汽轮机的排汽压力；

3)在18:06:50时，编号1的线为BEST小汽轮机BEST的转速在1010.51r/min，编号2的线为BEST小汽轮机的胀差在1.56mm，编号3的线为BEST小汽轮机供汽调阀开度的反馈为53.05％，编号4的线为BEST小汽轮机轴封供汽温度为165.39℃，编号5的线为BEST小汽轮机轴封母管压力为3.95kPa，编号6的线为BEST小汽轮机旁路阀开度的反馈为99.99％，编号7的线为BEST小汽轮机的排汽压力为0MPa；

4)此时BEST小汽轮机已经顺利启动并达到1000r/min，此时胀差已经接近跳机值，运行人员只能将BEST小汽轮机的转速维持在1000r/min，并观察胀差的变化；

5)在18:06:50到19:22:10这段时间内，因胀差不断增大，运行人员必须及时停止BEST小汽轮机的启动，避免因胀差过大触发METS保护，导致机组非停；

参见图3，现有技术的流程图，包括以下步骤：

1)BEST小汽轮机启动前

对BEST小汽轮机启动前进行曾经发生过的相关设备故障原因进行启动前的检查及确认工作，为后续启动奠定基础；

2)投入轴封且轴封温度高，主汽门未开

投入轴封，打开轴封供汽调阀，开度升至轴封供汽调阀运行值80％以上，并提升轴封供汽温度及流量，转子及缸体受到轴封蒸汽的均匀加热而不会发生弯曲，为后续的BEST小汽轮机启动及提高冲转效率奠定基础；

3)转子质面比小，缸体质面比大

监测BEST小汽轮机自身的结构属性，转子的质面比是指转子的质量与其接触蒸汽的表面积之比，缸体的质面比是指缸体的质量与其接触蒸汽的表面积之比，转子质量轻，表面积大，则质面比小，缸体质量大、表面积小，则质面比大；

质面比，指部件的质量与部件受热面积之比；

质面比r＝m/F

其中，r为质面比，m为质量，F为受热面积；

4)造成转子膨胀大于缸体膨胀的速度

当轴封供汽调阀开度过大时，在同一时间内的转子膨胀大于缸体膨胀的速度；

BEST小汽轮机胀差，是指BEST小汽轮机某一截面缸体和转子轴向相对位置的改变量，即转子和缸体沿轴向膨胀之差值，这种现象称为转子与缸体的相对膨胀差。BEST小汽轮机的胀差主要由三个因素影响：a)转子和缸体的热膨胀位移差，b)转子转动时离心力引起转子的缩短，c)转子在推力轴承处的轴向位移；

胀差Z＝Za-Zb+Zc-Zd

其中，Za为转子热膨胀，Zb为转子由于离心力的变形，Zc为转子的轴向位移，Zd为缸体的热膨胀；

5)BEST小汽轮机胀差增大

转子轴向膨胀量大于缸体轴向膨胀量，胀差开始增大，如图1中的BEST小汽轮机启动前的示意图的案例一样，这种情况一旦出现，则很难再通过调整轴封供汽调阀的开度来控制胀差；

6)BEST小汽轮机启动后，胀差继续增大，触发METS保护

当监测到当胀差继续增大并使BEST小汽轮机启动时，胀差会接近跳机值，如图2中的BEST小汽轮机启动后到达1000r/min的示意图的案例一样，这种情况一旦出现，运行人员只能提前停止BEST小汽轮机的启动顺控，避免因胀差持续增大而触发METS保护；

参考图4，本发明所述BEST小汽轮机启动前防止胀差超限的控制方法包括以下步骤：

1)BEST小汽轮机启动前

对BEST小汽轮机启动前进行设备及启动条件的检查及确认；

2)投入轴封且轴封温度高，主汽门未开；

投入轴封，打开轴封供汽调阀，开度升至轴封供汽调阀运行值80％以上，并提升轴封的供汽温度及流量，转子及缸体受到轴封蒸汽的均匀加热而不会发生弯曲，为后续的BEST小汽轮机启动及提高冲转效率奠定基础；

3)转子质面比小，缸体质面比大

监测BEST小汽轮机自身的结构属性，转子的质面比是指转子的质量与其接触蒸汽的表面积之比，缸体的质面比是指缸体的质量与其接触蒸汽的表面积之比，转子质量轻，表面大，则质面比小，缸体质量大，表面积小，则质面比大；

质面比为部件的质量与部件受热面积之比；

质面比r＝m/F

其中，m为质量，F为受热面积

4)胀差＞1mm

监测BEST小汽轮机的胀差，胀差＞1mm，则说明胀差大于胀差监测预设值，此时转子的膨胀大于缸体膨胀的速度，需要即转至步骤5)；

当不满足胀差＞1mm时，胀差小于胀差监测预设值，则进行下一步的转子和缸体胀差减小，即转至步骤6)；

BEST小汽轮机的胀差为BEST小汽轮机某一截面缸体和转子轴向相对位置的改变量，即转子和缸体沿轴向膨胀之差值，这种现象称为转子与缸体的相对膨胀差。BEST小汽轮机的胀差主要由三个因素影响：a)转子和缸体的热膨胀位移差；b)转子转动时离心力引起转子的缩短；c)转子在推力轴承处的轴向位移；

胀差的理论计算公式为：Z＝Za-Zb+Zc-Zd

其中，Z为胀差，Za为转子热膨胀，Zb为转子由于离心力的变形，Zc为转子的轴向位移，Zd为缸体的热膨胀。

5)降低轴封的供汽温度，减小轴封供汽调阀的开度，以降低轴封供汽流量，从轴封供汽调阀运行值80％降低至轴封供汽调阀预设值40％以下，控制转子膨胀及缸体膨胀的速度，胀差再还未进一步恶化时，提前进行调整，避免因胀差过高时再调整轴封供汽调阀时无法降低胀差的现象发生；

并重新进行投入轴封，再转至步骤2)，对BEST小汽轮机启动前的胀差重新进行监测判断；

6)监测到此时的转子膨胀与缸体膨胀的速度维持稳定，转子轴向膨胀量与缸体轴向膨胀量已经控制稳定，再转至步骤7)；

7)BEST小汽轮机胀差维持在稳定范围内，即监测到胀差开始减小，维持稳定的状态，保持住轴封供汽调阀的开度，轴封供汽调阀预设值在40％以下，待确认好各项参数及设备就进行下一步工作，则转至步骤8)；

8)各项参数和设备一切正常，BEST小汽轮机已经具备启动条件，则BEST小汽轮机进行启动工作。