CN111042875B - 一种汽轮机的暖机方法及暖机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种汽轮机的暖机方法及暖机系统，包括，通过调节所述汽轮机的排汽阀，以使所述汽轮机的排汽压力达到第一压力值；通过调节所述汽轮机的进汽阀，以使所述汽轮机的进汽压力达到第二压力值，且所述第二压力值与所述第一压力值的比值大于阈值。本发明提出的汽轮机的暖机方法能够提高汽轮机的暖机速度。

Description

一种汽轮机的暖机方法及暖机系统
技术领域
本发明涉及汽轮机技术领域，特别涉及一种汽轮机的暖机方法及暖机系统。
背景技术
能源市场上，具有热电联产效益的工业供热用背压式汽轮机和抽汽背压式汽轮机被广泛应用。配备这类机组的热电厂为追求经济性及运行灵活性，通常通过母管对背压式汽轮机提供蒸汽。进入汽轮机的蒸汽的内能一部分经汽轮机转化成旋转机械能，并带动发电机发电；一部分则被从通流级抽出或排汽直接排入供热联箱，供热联箱则承担向各终端热用户供热的任务。
母管制供汽系统的使用导致汽轮机组必须采用额定参数启动方式，亦即在机组的整个启动冲转和升负荷过程中，主蒸汽阀门前的蒸汽温度、压力等参数值保持额定的名义值不变。背压机组在进行额定参数冷态启动时，蒸汽温度大大高于阀门、汽缸和转子等部件的金属温度。由于蒸汽与金属温度间的巨大差异，使得启动冲转时，在部件结构内将产生较强烈的热冲击和热应力峰值，由此将会造成显著的热应力低周疲劳寿命损伤。针对这一问题，背压机组在冲转前常采用“热网汽源倒灌暖机”的方法，进行阀门、汽缸和转子等厚壁部件的预暖操作，通过提高冷态启动冲转前的部件初始温度，达到降低蒸汽与金属间温度差异以减小热应力峰值及疲劳寿命消耗的目的。特殊地，对于不具备“热网汽源倒灌暖机”操作条件的机组，常在启动时，直接在部件结构金属温度较低的情况下，直接由盘车转速冲转至空负荷满转速状态。
但无论对于有无“热网汽源倒灌暖机”条件的汽轮机组，在带初负荷前的满转速状态，必需为避免后续快速升负荷阶段可能出现的动静差胀报警及热应力值过大而设置较长时间的暖机操作。现场运行经验表明，该阶段的暖机操作是机组在启动过程中的主要时间花费项目。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺陷，本发明提出一种汽轮机的暖机方法及暖机系统，以提高暖机速度。
为实现上述目的及其他目的，本发明提出一种汽轮机的暖机方法，包括：
通过调节所述汽轮机的排汽阀，以使所述汽轮机的排汽压力达到第一压力值；
通过调节所述汽轮机的进汽阀，以使所述汽轮机的进汽压力达到第二压力值，且所述第二压力值与所述第一压力值的比值大于阈值。
进一步地，所述汽轮机的一侧设置排汽管，所述排汽阀设置在所述排汽管的第一支管上。
进一步地，所述排汽管还包括第二支管，所述第二支管上设置有排汽阀，所述第二支管连接供热联箱。
进一步地，所述汽轮机的另一侧设置进汽管，所述进汽阀设置在所述进汽管上。
进一步地，当所述排汽阀调节至第一开度时，所述汽轮机的排汽压力达到所述第一压力值。
进一步地，当所述进汽阀调节至第二开度时，所述汽轮机的进汽压力达到所述第二压力值。
进一步地，本发明提出一种汽轮机的暖机系统，包括：
汽轮机；
排汽管，设置在所述汽轮机的一侧，所述排汽管上设置有排汽阀，通过调节所述排汽阀，以使所述汽轮机的排汽压力达到第一压力值；
进汽管，设置在所述汽轮机的另一侧，所述进汽管上设置有进汽阀，通过调节所述进汽阀，以使所述汽轮机的进汽压力达到第二压力值，且所述第二压力值与所述第一压力值的比值大于阈值；
供热联箱，连接所述排汽管。
进一步地，当所述排汽阀调节至第一开度时，所述汽轮机的排汽压力达到所述第一压力值。
进一步地，当所述进汽阀调节至第二开度时，所述汽轮机的进汽压力达到所述第二压力值。
进一步地，所述排汽阀设置在所述排汽管的第一支管上。
综上所述，本发明提出一种汽轮机的暖机方法及暖机系统，通过调节排汽阀，使得所述汽轮机的排汽压力达到第一压力值，通过调节进汽阀，以使所述汽轮机的进汽压力达到第二压力值，且所述第二压力值与第一压力值的比值大于阈值，通过提高排汽压力值，则会降低蒸汽在汽轮机通流级进出口的焓降，因此将增加汽轮机在空负荷满转速状态下的蒸汽流量，由此增加了蒸汽流量以及与汽轮机间的换热效果，由此提高了汽轮机的暖机速度。
附图说明
图1：本实施例中汽轮机的暖机系统的简要示意图。
图2：本实施例中汽轮机的暖机方法的流程图。
图3：本实施例中汽轮机系统的简要示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本实施例提出一种汽轮机的暖机系统100，该暖机系统100包括一汽轮机 110，在汽轮机100的一侧设置有进汽管111，进汽管111连接供热母管113，在进汽管111上设置有多个调节阀，例如在进汽管111上设置了第一调节阀115和第二调节阀116，第一调节阀115和第二调节阀116位于汽轮机110和供热母管113之间，第一调节阀115靠近供热母管113，第二调节阀116靠近汽轮机110。
如图1所示，在本实施例中，第一调节阀115不同于第二调节阀116，第一调节阀115只能进行关闭或开启操作，当第一调节阀115处于关闭状态时，供热母管113内的蒸汽无法进入到汽轮机110内，当第一调节阀115处于开启状态时，供热母管113内的蒸汽可以进入到汽轮机110内。第二调节阀116可以实现连续调节作用，即第二调节阀116可以连续调节开度，以调整进入到汽轮机110内的蒸汽流量。
在本实施例中，供热母管113内的蒸汽可例如通过多个锅炉提供，即该供热母管113通过管路连接多个锅炉。
如图1所示，在本实施例中，在汽轮机110的另一侧设置有排汽管112，排汽管112包括第一支管112a及第二支管112b，在第一支管112a上设置有第三调节阀117，在第二支管112b上设置有第四调节阀118。第二调节阀116，第三调节阀117及第四调节阀118为相同的调节阀，即第三调节阀117及第四调节阀118可以连续调节开度，需要说明的是，第二调节阀116，第三调节阀117及第四调节阀118的开度调节范围不同，且第二调节阀116，第三调节阀117及第四调节阀118的材质及工作压力不同。在本实施例中，在第二支管112b的一端还连接有供热联箱114，蒸汽通过汽轮机110后，蒸汽的部分内能被汽轮机110转化成旋转机械能。在汽轮机110启动过程中，所需蒸汽流量较小，流经汽轮机110的蒸汽可以通过第三调节阀117后向大气排放或者通过第四调节阀118进入到供热联箱114，在汽轮机110 正常运行时，流经汽轮机110的全部蒸汽通过第二支管112b进入供热联箱114，供热联箱114 中的蒸汽可以向多个用户供热。
如图1所示，当该汽轮机110在额定参数启动过程中，可采用第一方式或第二方式，其中，当该汽轮机110采用第一方式时，将第三调节阀117调节至完全关闭状态，将第四调节阀118调节至完全开启状态，且打开第一调节阀115及第二调节阀116，以保证蒸汽从进汽管111进入到汽轮机110内，全部蒸汽从第二支管112b进入到供热联箱114内。
如图1所示，当该汽轮机110采用第二方式时，将第三调节阀117调节至完全开启状态，将第四调节阀118调节至完全关闭状态，然后打开第一调节阀115及第二调节阀116，以保证蒸汽从进汽管111进入到汽轮机110内，然后在汽轮机110带有一定负荷的前提下，逐渐减小第三调节阀117的开度，同时第四调节阀118的开度逐步增加，因此部分蒸汽从第三调节阀117向第四调节阀118切换，当第三调节阀117处于完全关闭状态时，第四调节阀118 处于完全开启状态时，全部蒸汽全部进入到供热联箱114内，即完成了蒸汽从排入大气向排入供热联箱114的转换。
如图2所示，本实施例提出一种汽轮机的暖机方法，包括：
S1：通过调节所述汽轮机的排汽阀，以使所述汽轮机的排汽压力达到第一压力值；
S2：通过调节所述汽轮机的进汽阀，以使所述汽轮机的进汽压力达到第二压力值，且所述第二压力值与所述第一压力值的比值大于阈值。
如图1-2所示，在步骤S1中，当该汽轮机110在进行冷态启动冲转过程时，首先调整第三调节阀117的开度至第一开度Va，且保证第四调节阀118处于完全关闭状态，由于第三调节阀117的开度逐渐减小，因此汽轮机110的排汽压力升高，在本实施例中，该汽轮机100的排汽压力可例如升高至第一压力值Pa。在本实施例中，第一开度值Va例如在20％-100％，当第三调节阀117完全开启时，第一开度值Va为100％，当逐渐关闭第三调节阀117时，第三调节阀117的开度逐渐变小，第三调节阀117的第一开度Va例如为20％，40％。在逐渐减小第一开度Va时，汽轮机100的排汽压力可例如为0.1-3Mpa(a)，需要说明的是，Mpa(a)表示绝对压力。
如图1-2所示，在步骤S2中，在调节第三调节阀117的开度时，同时调整第二调节阀116 的开度，即逐渐增大第二调节阀116的开度至第二开度Vb，由于第二调节阀116的开度增大，则汽轮机110的进汽压力升高，该汽轮机110的进汽压力可例如为第二压力值Pb，需要说明的是，汽轮机110的进汽压力表示为第二调节阀116后的蒸汽压力。在本实施例中，第二开度Vb例如在0-40％之间，当第二调节阀116完全闭合时，第二开度Vb为0，当逐渐开启第二调节阀116时，第二调节阀116的开度逐渐增大，第二调节阀116的第二开度例如为20％，40％。在逐渐增大第二开度Vb时，汽轮机100的进汽压力可例如为0.1-6Mpa(a)，需要说明的是，Mpa(a)表示绝对压力。
在本实施例中，当第三调节阀117调节至第一开度Va时，第一开度Va例如为60％，汽轮机110的排汽压力为第一压力值Pa，第一压力值Pa例如为2Mpa(a)，当第二调节阀116调节至第二开度Vb时，第二开度Vb例如为30％，汽轮机110的进汽压力为第二压力值Pb，第二压力值Pb例如为3Mpa(a)。在本实施例中，第二压力值Pb与第一压力值Pa的比值大于阈值W，即Pb/Pa>W，在本实施例中，该阈值W例如为1.1。在本实施例中，当Pb/Pa<W时，表示蒸汽进入到汽轮机110内时，蒸汽在部分通流级内对汽轮机110不做功，而是汽轮机110 对蒸汽做功，因此在汽轮机110内会出现鼓风问题。在本实施例中，当逐渐减少第三调节阀 117的开度时，第一压力值Pa逐渐增大，当逐渐增大第二调节阀116的开度时，第二压力值 Pb逐渐增大，且Pb/Pa>W，在本实施例中，阀门节流过程可近似为等焓节流过程，于是在调整第二调节阀116的开度前后，进入汽轮机110的蒸汽焓值不变，而减小第三调节阀117的开度导致的第一压力值Pa的增大意味着排汽的焓值上升。在该操作过程中，流经汽轮机110 的蒸汽的焓降减小了，为了保证相同的做功能力，因此增加了汽轮机110在空负荷满转速状态下的蒸汽流量，由此增加了蒸汽与汽轮机110的换热效果，因此提高了汽轮机的暖机效果，缩短了汽轮机的暖机时间，同时由于保证了第二压力值Pb与第一压力值Pa的比值大于阈值 W，还可以避免出现鼓风过热问题。
如图3所示，本实施例提出汽轮机系统10，该汽轮机系统10包括多个汽轮机暖机系统，例如包括第一暖机系统101及第二暖机系统102，第一暖机系统101及第二暖机系统102并列设置，且第一暖机系统101及第二暖机系统102共用同一个供汽母管113及供热联箱114。在本实施例中，多个锅炉连接供汽母管113，本实施例例如设置了三个锅炉，第一锅炉1131，第二锅炉1132及第三锅炉1133分别连接供汽母管113，第一锅炉1131，第二锅炉1132及第三锅炉1133分别为供汽母管113提供蒸汽，该供热联箱114的下游设置了多个热用户，例如第一热用户1141，第二热用户1142及第三热用户1143，第一热用户1141，第二热用户1142 及第三热用户1143分别连接供热联箱114，供热联箱114分别为第一热用户1141，第二热用户1142及第三热用户1143供热。
如图3所示，在本实施例中，第一汽轮机暖机系统101和第二汽轮机暖机系统102具有相同的结构，当供汽母管113分别为第一汽轮机暖机系统101和第二汽轮机暖机系统102提供蒸汽时，第一汽轮机暖机系统101和第二汽轮机暖机系统102分别进行汽轮机100的暖机操作，本实施例仅以第一汽轮机暖机系统101的暖机操作为例进行说明，首先将第三调节阀117的开度从大到小调整至第一开度Va，第一开度Va例如为50％，此时汽轮机110的排汽压力升高至第一压力值Pa，第一压力值Pa例如为2.2Mpa(a)，同时调整第二调节阀116至第二开度Vb，第二开度Vb例如为35％，此时汽轮机110的进汽压力变成第二压力值Pb，第二压力值Pb例如为4Mpa(a)，在本实施例中，汽轮机110的进汽压力为第二调节阀116后的蒸汽压力。在调整汽轮机110的排汽压力时，要保证第二压力值Pb与第一压力值Pa的比值大于阈值W，即Pb/Pa>W，在本实施例中，阈值W例如为1.1。如果Pb/Pa<W，则表示蒸汽进入汽轮机110内，蒸汽在部分通流级内对汽轮机110，反而是汽轮机110对蒸汽做功，因此汽轮机110会出现鼓风过热的问题。当调节汽轮机110的排汽压力时，即提高第一压力值Pa，且第二压力值Pb与第一压力值Pa的比值大于阈值W，在本实施例中，阀门节流过程可近似为等焓节流过程，于是在调整第二调节阀116的开度前后，进入汽轮机110的蒸汽焓值不变，而减小第三调节阀117的开度导致的第一压力值Pa的增大意味着排汽的焓值上升。在该操作过程中，流经汽轮机110的蒸汽的焓降减小了，为了保证相同的做功能力，因此增加了汽轮机110在空负荷满转速状态下的蒸汽流量，蒸汽流量的增加则表示蒸汽与汽轮机110间的换热增强，因此提高了暖机效果，缩短了暖机时间。第二汽轮机暖机系统102具有和第一汽轮机101相同的暖机操作，本实施例不再进行阐述。在一些实施例中，还可以在设置三个或四个或更多个汽轮机暖机系统。
在本实施例中，通过该汽轮机的暖机系统和暖机方法，可以使汽轮机更早带负荷运行，能够大大缩短机组冷态启动所需的时间，节约能源和启动成本，提高机组冷态启动的灵活性。
综上所述，本发明提出一种汽轮机暖机方法和暖机系统，通过调节排汽阀，使得所述汽轮机的排汽压力达到第一压力值，通过调节进汽阀，以使所述汽轮机的进汽压力达到第二压力值，且所述第二压力值与第一压力值的比值大于阈值，通过提高排汽压力值，则会降低蒸汽在汽轮机流通级进出口的焓降，因此将增加汽轮机在空负荷满转速状态下的蒸汽流量，由此增加了蒸汽流量与汽轮机间的换热效果，由此提高了汽轮机的暖机速度，同时还可以避免出现汽轮机鼓风过热的问题。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种汽轮机的暖机方法，其特征在于，包括，
通过调节所述汽轮机的排汽阀，以使所述汽轮机的排汽压力达到第一压力值；
通过调节所述汽轮机的进汽阀，以使所述汽轮机的进汽压力达到第二压力值，且所述第二压力值与所述第一压力值的比值大于阈值。
2.根据权利要求1所述的暖机方法，其特征在于，所述汽轮机的一侧设置排汽管，所述排汽阀设置在所述排汽管的第一支管上。
3.根据权利要求2所述的暖机方法，其特征在于，所述排汽管还包括第二支管，第二支管上设置有排汽阀，所述第二支管连接供热联箱。
4.根据权利要求1所述的暖机方法，其特征在于，所述汽轮机的另一侧设置进汽管，所述进汽阀设置在所述进汽管上。
5.根据权利要求1所述的暖机方法，其特征在于，当所述排汽阀调节至第一开度时，所述汽轮机的排汽压力达到所述第一压力值。
6.根据权利要求1所述的暖机方法，其特征在于，当所述进汽阀调节至第二开度时，所述汽轮机的进汽压力达到所述第二压力值。
7.一种汽轮机的暖机系统，其特征在于，包括，
汽轮机；
排汽管，设置在所述汽轮机的一侧，所述排汽管上设置有排汽阀，通过调节所述排汽阀，以使所述汽轮机的排汽压力达到第一压力值；
进汽管，设置在所述汽轮机的另一侧，所述进汽管上设置有进汽阀，通过调节所述进汽阀，以使所述汽轮机的进汽压力达到第二压力值，且所述第二压力值与所述第一压力值的比值大于阈值；
供热联箱，连接所述排汽管。
8.根据权利要求7所述的暖机系统，其特征在于，当所述排汽阀调节至第一开度时，所述汽轮机的排汽压力达到所述第一压力值。
9.根据权利要求7所述的暖机系统，其特征在于，当所述进汽阀调节至第二开度时，所述汽轮机的进汽压力达到所述第二压力值。
10.根据权利要求7所述的暖机系统，其特征在于，所述排汽阀设置在所述排汽管的第一支管上。
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