CN103075208A - 一种降低高炉煤气余压发电装置启动过程中振动的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种降低干式高炉煤气余压透平发电装置启动过程中振动的方法，通过采用“充分暖机，无限接近，快速跳跃”的操作方法，有效防止了因为开机过程中透平机组振动过大而导致跳机的现象，同时也保证高炉顶压平稳受控,保证了在高炉允许的条件下能够多发电，提高了机组的工作效率，大幅提升机组一次开机并网成功率。
Description
技术领域
本发明涉及高炉炉顶煤气余压发电技术，特别涉及一种降低干式高炉煤气余压透平发电装置启动过程中振动的方法，解决了如何在保证高炉顶压受控的同时降低高炉煤气余压发电回收装置（TRT）开机振动问题，该方法采用“充分暖机，无限接近，快速跳跃”的操作技术，有效防止了高炉大型化后TRT机组开机过程中透平机组振动过大而导致跳机的现象，保证了在高炉允许的条件下能够多发电，提高了机组的工作效率，大幅提升机组一次开机并网成功率。
背景技术
TRT属于资源二次回收装置，不消耗燃料，不产生污染，生产成本低，回收能源显著，对于降本增效具有重要的现实意义。大型TRT采用经干法布袋除尘后的干式煤气作为工质，较之以往的湿式机组，在机组启动过程中，煤气压力高，煤气流量波动大，机组升速速率不易控制；煤气温度高，在机组启动时进出口温差大，机组动静间隙、进气侧排气侧轴承及进出口管道热涨不均；机组临界转速在工作转速以下，机组转速过临界时振动明显等原因，造成发电机启动过程中振动大，超过保护动作值，经常性跳停机，影响了机组的安全运营。
通过检索查新，《冶金动力》2006年1期《GT120.W.D型TRT机组周期性振动原因分析及处理》一文中，通过对机组振动情况进行分析，查找出永磁机磁铁椭圆度增大是其主要振源，小轴接合面松动使振动迭加，并未涉及大透平机在开机过程中振动高跳机的现象。
中国专利申请CN200610135173.X公开了《高炉煤气余压透平发电装置的启动方法》，其主要步骤是：首先设置洗涤器输入端和输出端的煤气压力差，并关闭旁通阀组，打开安装在透平发电装置输入端的启动阀组，让洗涤器输出端输出的高炉煤气通过启动阀组直接输入到透平发电装置内，使透平发电装置随着输入煤气压力的增加而逐渐地加速启动。低压启动可使启动阀组和静叶轴不会产生大的冲击力，启动阀组很容易打开，且静叶轴不会偏移，其启动成功率可以达到100％。但该方法只能适用于湿法环封洗涤除尘后湿式机组，利用比肖夫系统控制高炉顶压，且煤气温度降低，吨铁发电量也大大下降，不适用于高温工质的干式高炉煤气余压发电装置。
由上综合所述：现在国内同行业使用的大型透平机为了防止开机振动高跳停机，均是通过人为干预，屏蔽振动保护信号，没有从根本解决降低开机时的振动，这样虽然开机不跳车，但是开机时的高振动仍然存在，时间一长对设备的损伤则不可避免。
发明内容
本发明的目的是提供一种降低干式高炉煤气余压透平发电装置启动过程中振动的方法，主要解决如何保证高炉顶压受控的同时降低TRT开机振动的技术问题，我们通过实际摸索和完善操作，采用“充分暖机，无限接近，快速跳跃”的操作方法，保证机组开机过程中平稳通过临界转速，机组从开机到并网发电，振动控制在90μm以下，在振动保护一直处于正常投用状态下，大幅提升机组一次开机并网成功率。
本发明技术方案如下：一种降低高炉煤气余压发电装置启动过程中振动的方法，包括以下步骤：
1、确定顶压达到50-60KPa；
2、投入TRT盘车装置，控制转速在15±2转/分钟；
3、顶压达到80-100KPa时准备开机，判断机组开机条件是否满足；
4、确定机组满足开机条件，TRT启动冲转，在转速升到30±2转/分钟，同时盘车装置退出；如不满足开机条件继续利用盘车装置控制转速；
5、机组开始冲转后，利用静叶控制高炉炉顶压力，缓慢操作静叶开度，保持机组转速匀速升速，暖机时间为25-30分钟，控制振动值小于32μm；
6、转速从30±2转升至980-1000转/分钟，且同时满足暖机时间在25-30分钟、振动值小于32μm两个条件后，保持静叶不动，通过手动减压阀组控制升速每秒钟1-1.5转；如果不同时满足上述两条件，重复暖机状态；
7、跟踪自动阀门的调节速率及开度，保证自动阀门在20%-40%的范围平稳调节；手动调节减压阀组中手动阀门的开度，控制流经机组的高炉煤气流量，保持升速速率在每秒1-1.5转；
8、转速均匀升至1250-1350转/分钟前，控制振动小于32μm，检查减压阀组状态，准备快速通过临界转速区；如果振动超过32μm，重新恢复至暖机状态；
9、转速均匀升至1350-1400/分钟转前密切监控进气侧振动，随着转速的提升，当转速升至1400转后如进气侧振动值出现明显上升时，应立刻开始快速跳跃临界转速；
10、同时操作静叶和减压阀组快速通过临界区间：快速加大静叶开度至25-30%，以每秒40-50转的速率提升转速，同时操作减压阀组，减小手动控制阀门开度，保持高炉顶压平稳受控；
11、机组转速达到1800-1850转/分钟后，机组进气侧振动明显降低，此时迅速调整静叶开度至20-25%，稳定机组转速，同步控制手动减压阀组开度至10-15%，保持顶压平稳受控；
12、机组转速达到2800-2850转/分钟后，合上灭磁开关，准备并网发电；
13、调整静叶开度，逐步关小减压阀组至零开度，切换静叶控制高炉顶压由手动状态至自动状态，转速维持在3000±2转/分钟，正常并网发电。
步骤3所述的开机条件为：盘车电机运行状态；润滑系统油压0.15-0.26MPa；动力系统油压11-14MPa；旁通阀在AB/AC联动、D阀在自动状态；静叶关状态；进口插板阀开状态；快切阀关状态；进口电动阀关状态；出口插板阀开状态；出口电动阀关状态。
本发明与原来方法相比优点：
原启动方法的缺点：在目前还没有一套成熟的大型干式高炉煤气余压透平发电装置启动方法。现大部分干式TRT机组开机采用将振动保护信号短路的方法，这样不可避免振动超标，影响TRT使用寿命，严重的可能导致开机过程中设备损坏。
本发明启动方法的优点：1、转速在1000转/分钟以下，采用“充分暖机” 控制方式：大中型透平发电机组如果机组在冷机状态下，其动静部分（即转子和定子）、透平机的进气侧与排气侧的轴承，以及透平机进、出口管道温度一致相应的这些设备稳定接近。但是透平机一旦开机后，由于高温煤气的进入，使机组进气侧温度迅速升高，而其排气侧的温升较慢，使得透平机组动静部分、进、气排气侧设备温差较大，机组设备因热胀冷缩而产生部分热膨胀差异，随着转速的升高，这部分涨差也会增加，在机组通过临界转速时会带来机组振动的增大，因此只有通过在低转速时，让透平机组动静部分充分暖机，消除机组涨差，从而满足动静间隙的运行要求，即可消除因此带来的振动。
2、转速在1000-1400转/分钟，采用“无限接近”式控制：
梅钢TRT透平机组的临界转速在1350-1400转/分钟，发电机的临界转速为1730-1780转/分钟，经过刚性连接后整个机组的一阶临界在1600-1700转/分钟之间，因此在通过此转速区间时，机组振动会出现明显的增大，特别是这种大中型的机组，如果通过临界时控制不当，势必会造成振动过高而跳车。经过实际操作过程我们发现，采取机组零起升速至临界转速的过程应平稳、匀速，而且要无限接近此临界转速区间，为下一阶段冲转做好准备。
3、通过临界转速区间时，采用“快速跳跃”式控制：
针对大中型透平发电机组在完成以上的两步后，在通过临界转速区间时，因根据机组振动值的变化（一旦出现机组振动有明显上升趋势时），迅速开大静叶，使得机组转速快速上升，以最短的时间通过临界转速区间，避免因过临界时升速慢时间长而造成机组振动不受控制，同时减压阀组配合操作，这样就可以保持高炉顶压稳定受控状态下完成机组的冲转，为发电机的并网创造条件。
本启动方法使用后，在保证高炉顶压满足生产控制要求的同时，降低了透平机开机时的振动，保证了机组的安全无故障运行，有效的防止了因为开机过程中透平机组振动过大而导致跳机的现象，保证了在高炉允许的条件下能够多发电，提高了机组的工作效率。
附图说明
图1为干式高炉煤气余压透平发电装置流程图。
图中：1-布袋除尘器，2-旁通减压阀组，3-U型水封，4-煤气总管，5-进口电动阀，6-进口插板阀，7-快切阀，8-均压阀，9-汽轮机，10-发电机，11-出口插板阀，12-出口电动阀。
图2为本发明控制流程框图。
具体实施方式
实施例1，参照图1，高炉产生的高炉煤气经过布袋除尘器1后依次经过TRT进口电动阀5、进口插板阀6、快切阀7、汽轮机组9、TRT出口插板阀11、出口电动阀12，进煤气总管4，均压阀8接在通过快切阀7旁路，TRT汽轮机9时进口高温、高压的高炉煤气带动TRT转子转动，实现压力势能和热能转换成机械能，TRT转子轴承带动发电机10组转子转动切割磁感应线，实现机械能转换成电能。在TRT停役情况下，高炉煤气经过旁通减压阀组2、U型水封3进入煤气总管4，通过旁通减压阀组2进行高炉炉顶压力的控制。
对高炉煤气余压发电装置启动过程中振动的具体控制步骤参照图2
1、确定高炉炉况正常，顶压达到50Kpa；
2、投入TRT盘车装置，控制转速在15转/分钟；
3、顶压达到80KPa时准备开机，判断机组开机条件是否满足: 盘车电机运行状态；润滑系统油压0.15MPa；动力系统油压11MPa；旁通阀在AB/AC联动、D阀在自动状态；静叶关状态；进口插板阀开状态；快切阀关状态；进口电动阀关状态；出口插板阀开状态；出口电动阀关状态；
4、确定机组满足开机条件，TRT启动冲转，在转速升到30转/分钟，同时盘车装置退出；如不满足开机条件继续利用盘车装置控制转速；
5、机组开始冲转后，利用静叶控制高炉炉顶压力，缓慢操作静叶开度，保持机组转速匀速升速（暖机状态在30分钟），控制振动值小于32μm；
6、 转速从30转/分钟升至1000转/分钟，且同时满足暖机时间在30分钟、振动值小于32μm两个条件后，保持静叶不动，通过手动减压阀组控制升速每秒钟1转。如果不同时满足上述两条件，重复暖机状态；
7、跟踪自动阀门的调节速率及开度，保证自动阀门开度在20%；手动调节减压阀组中手动阀门的开度，控制流经机组的高煤流量，保持升速速率在每秒1转；
8、转速均匀升至1250转/分钟前，控制振动小于32μm，检查减压阀组状态，准备快速通过临界转速区；如果振动超过32μm，重新恢复至暖机状态；
9、转速均匀升至1400转/分钟前密切监控进气侧振动，随着转速的提升，当转速升至1400转后如进气侧振动值出现明显上升时，因立刻开始快速跳跃临界转速；
10、同时操作静叶和减压阀组快速通过临界区间：快速加大静叶开度至24%，以每秒40转的速率提升转速，同时操作减压阀组，减小手动控制阀门开度，保持高炉顶压平稳受控；具体见下表1：
表 1过临界区间不同顶压条件下静叶、减压阀组开度控制表
11、机组转速达到1800转/分钟后，机组进气侧振动明显降低，迅速控制静叶开度至20-21%，稳定机组转速，同步控制手动减压阀组开度至10-12%，保持顶压平稳受控；
12、机组转速达到2850转/分钟后，合上灭磁开关，准备并网发电；
13、调整静叶开度，逐步关小减压阀组至零开度，切换静叶控制高炉顶压由手动状态至自动状态，转速维持在3000±2转/分钟，正常并网发电。
本发明的推广应用前景：本发明可以降低大型透平机开机时的振动，减少高振动对机组设备的损伤，对类似问题的解决具有较好的借鉴意义，可以在同类型大型透平机组进行此项技术应用及推广。
实施例2：步骤1顶压为55KPa；步骤2转速在13转/分钟；步骤3顶压为90Kpa，开机条件满足润滑系统油压0.20MPa；动力系统油压12MPa；步骤4转速为28转/分钟；步骤5暖机时间为27-29分钟；步骤6转速从28转/分钟升至980转/分钟，且同时满足暖机时间在25分钟；步骤7保证自动阀门开度在20-22%，保持升速速率在每秒1.2转；步骤8转速均匀升至1300转/分钟；步骤9转速均匀升至1350转/分钟；步骤10静叶开度为27%，转速为45转/秒；步骤11机组转速达到1820转/分钟，静叶开度为22-23%，同步控制手动减压阀组开度至12-13%；步骤12机组转速达到2800转/分钟；其余与实施例1相同。
实施例3：步骤1顶压为60KPa；步骤2转速在17转/分钟；步骤3顶压为100Kpa，开机条件满足润滑系统油压0.26MPa；动力系统油压14MPa；；步骤4转速为32转/分钟；步骤5暖机时间为25-27分钟；步骤6转速从32转/分钟升至990转/分钟，且同时满足暖机时间在27分钟；步骤7保证自动阀门开度在25-26%，保持升速速率在每秒1.5转；步骤8转速均匀升至1350转/分钟；步骤9转速均匀升至1370转/分钟；步骤10静叶开度为30%，转速为50转/秒；步骤11机组转速达到1850转/分钟，静叶开度为25%，同步控制手动减压阀组开度至14-15%；步骤12机组转速达到2820转/分钟；其余与实施例1相同。
Claims (2)
1.一种降低高炉煤气余压发电装置启动过程中振动的方法，其特征是包括以下步骤：
1、确定顶压达到50-60KPa；
2、投入TRT盘车装置，控制转速在15±2转/分钟；
3、顶压达到80-100KPa时准备开机，判断机组开机条件是否满足；
4、确定机组满足开机条件，TRT启动冲转，在转速升到30±2转/分钟，同时盘车装置退出；如不满足开机条件继续利用盘车装置控制转速；
5、机组开始冲转后，利用静叶控制高炉炉顶压力，缓慢操作静叶开度，保持机组转速匀速升速，暖机时间为25-30分钟，控制振动值小于32μm；
6、转速从30±2转升至980-1000转/分钟，且同时满足暖机时间在25-30分钟、振动值小于32μm两个条件后，保持静叶不动，通过手动减压阀组控制升速每秒钟1-1.5转；如果不同时满足上述两条件，重复暖机状态；
7、跟踪自动阀门的调节速率及开度，保证自动阀门在20%-40%的范围平稳调节；手动调节减压阀组中手动阀门的开度，控制流经机组的高炉煤气流量，保持升速速率在每秒1-1.5转；
8、转速均匀升至1250-1350转/分钟前，控制振动小于32μm，检查减压阀组状态，准备快速通过临界转速区；如果振动超过32μm，重新恢复至暖机状态；
9、转速均匀升至1350-1400/分钟转前密切监控进气侧振动，随着转速的提升，当转速升至1400转后如进气侧振动值出现明显上升时，应立刻开始快速跳跃临界转速；
10、同时操作静叶和减压阀组快速通过临界区间：快速加大静叶开度至25-30%，以每秒40-50转的速率提升转速，同时操作减压阀组，减小手动控制阀门开度，保持高炉顶压平稳受控；
11、机组转速达到1800-1850转/分钟后，机组进气侧振动明显降低，此时迅速调整静叶开度至20-25%，稳定机组转速，同步控制手动减压阀组开度至10-15%，保持顶压平稳受控；
12、机组转速达到2800-2850转/分钟后，合上灭磁开关，准备并网发电；
13、调整静叶开度，逐步关小减压阀组至零开度，切换静叶控制高炉顶压由手动状态至自动状态，转速维持在3000±2转/分钟，正常并网发电。
2.根据权利要求1所述的一种降低高炉煤气余压发电装置启动过程中振动的方法，其特征是步骤3所述的开机条件为：盘车电机运行状态；润滑系统油压0.15-0.26MPa；动力系统油压11-14MPa；旁通阀在AB/AC联动、D阀在自动状态；静叶关状态；进口插板阀开状态；快切阀关状态；进口电动阀关状态；出口插板阀开状态；出口电动阀关状态。
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| 杨晓明: "TRT技术在天钢3200m3高炉的应用", 《天津冶金》, no. 1, 15 February 2009 (2009-02-15), pages 34 - 36 * |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103614500A (zh) * | 2013-12-05 | 2014-03-05 | 攀钢集团攀枝花钢钒有限公司 | 提升高炉trt一次性开机成功率的控制方法 |
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| CN110554136A (zh) * | 2018-06-04 | 2019-12-10 | 上海梅山钢铁股份有限公司 | 一种高炉煤气中硫含量的检测方法 |
| CN112094971A (zh) * | 2019-06-17 | 2020-12-18 | 宝钢集团新疆八一钢铁有限公司 | 高炉四阀组控制优化方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103075208B (zh) | 2014-10-29 |
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