文档介绍：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l0%~20%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5~10MW/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20~22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
: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。
:燃气轮机在启、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。
: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1%~3%。
(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)