一、前言
益州热力有限公司坐落于宿迁沭阳县，汽轮发电机组为青岛捷能CN6-4.9／0.785汽轮机。自调试运行以来每次热态开机和额定参数开机均因震动过大而无法正常启动。
2016年8月17号，汽轮机开机冲转三次方才成功，该厂1#汽机以前开机也是如此，上下缸温差大、振动大，无法安全过临界，厂家也多次派人指导，效果不是很理想。
第一次开机参数
汽轮机冲转至1000r/min进行中速暖机30分钟，此时上下缸温差34℃，因为1#瓦、2#瓦震动没有稳定，一直在上升，所以保持1000Rpm转速暖机继续观察。5分钟后，震动增至1.2丝、1.5丝，降速至800暖机5分钟，上下缸温差增至68℃。小幅升速尝试，但900转时2#震动已经2丝，无法安全过临界转速，故手拍停机进行盘车较轴。
第二次开机
调节级后温度170℃，采用温态开机，转速到1100rpm时振动一直很小而且稳定，1100转短暂停留检查，机组一切正常，升速过临界（1520Rpm——2000Rpm），但自1300转开始震动便直线上升，在1570rpm时振动已达10丝并且还有上升趋势，立即打闸停机。
第三次开机参数
第三次开机依旧采用温态开机方法，保持200转/分钟的升速率，过临界升速率400改为600转/分钟。从数据中可以看出上下缸温差最高44℃，震动最大7.4丝。机组启动正常。
从开机记录中可以发现，上下缸温差随暖机时间增加而越来越大。汽缸温度暖到170℃时，汽缸膨胀3.2mm，已经涨开。但此时上下缸温差超过50℃，大轴受热不均，振动加大，无法安全过临界。若减少暖机时间汽缸温升不够，膨胀不足。所以减少上下缸温差或减少暖机时间为开机重点。
二、分析及对策
1、对汽缸本体疏水整改
该厂1#汽机本体疏水直排地沟。开机期间汽缸本体内为真空状态，冲转暖机时如果打开本体疏水，则会吸入冷空气造成汽缸和大轴局部受冷弯曲变形，造成更大损失。所以无法通过开大本体疏水，增加下缸蒸汽流通量来提高下汽缸温度。所以建议将本体高低侧两路疏水接入疏水扩容器。如图，疏水扩容器汽侧与凝汽器汽侧相连，水侧和凝汽器水侧相通，开机时疏水扩容器内也为负压。这样开机期间可以开本体疏水提高下缸暖机温度。
2、低温加热器随机启动
低加有两种启动模式，一是随机启动，二是开机后投低温加热器。很多厂都是采取随机启动。这样低压加热器受热均匀不会因热应力过大而变形，另外低压加热器的加热汽源是三抽，低加随机启动相当于下汽缸又多一路疏水。有利于下汽缸温度的提升。
此外，一抽、二抽、三抽逆止阀前疏水都要开启，防止蒸汽在抽气管道内凝结，发生水冲击。同样也可以起到下汽缸疏水的作用。如果下汽缸温升过快高于上汽缸，可以减小本体疏水阀门开度，或者退出低温加热器随机启动。
3、降低开机真空
降低开机时的真空度，汽轮机初终焓值降低，蒸汽做功能力减弱。这样为保持给定转速，势必增加进汽量，有利于缩短暖机时间。但真空也不能太低，真空降低低压缸鼓风摩擦增加，排气缸温度升高，一般规定带负荷期间不得超过80℃，启停机时不能超过120℃。温度过高要及时投入后杠喷淋。同时真空过低，冲转时大量蒸汽进入汽轮机，操作不好很容易让排气缸形成正压，冲破膜式安全门。所以开机时真空选择-60KPa——-75Kpa。
4、尽量采用滑参数开机
锅炉与汽轮发电机组同时启动，锅炉升压时候，汽轮机利用锅炉的低参数过热蒸汽进行暖机升速、带负荷。由于汽轮发电机组是在汽温、汽压等参数不断变化的情况下启动暖机、升速、并网和承接少量负荷的，故称为滑参数启动，又称为成套或单元启动1。
因为滑参数开机可以在锅炉蒸汽参数较低的情况下就启动的。主蒸汽从锅炉汇汽集箱一直暖到汽轮机的自动主汽门前。锅炉压力、温度升至一定值后，汽轮机就可以冲转、升速、带负荷。随着锅炉参数的不断提高，机组负荷不断增加直至额定负荷，大大缩短了开机时间。
在滑参数开机过程中，各部件金属加热是在低参数下进行的，加热温差小，热应力也小。而且冲转时汽轮机进汽参数低，则冲转所需蒸汽流量大、流速高，放热系数也就大。即滑参数启动可在较小的热冲击下得到较大的金属加热速度，从而改善了机组的加热条件。
5、增设均压箱或更改轴封汽源
该厂轴封供汽系统采用新蒸汽节流降压后供给。但主蒸汽压力4.9MPa、温度470℃通过节流降压很难达到轴封供汽所需的参数30KPa、250℃左右。开机时轴封供汽的压力、温度过高进入汽轮机的部分会造成上汽缸温度增加，使上下缸温差增大；而且轴封供汽参数过高容易让轴封齿热变形，造成动静部分摩擦。调试期间就有一次开机时因轴封处冒火花拍机急停。虽然这些问题采用滑参数启机可以解决，但二期两台汽轮机组，很难再用滑参数开机的方法。所以建议增设均压箱或者用较低参数蒸汽供轴封用汽。
6、尽量提高喷嘴的圆周进汽
现在汽轮机的进汽高调门基本都采用凸轮配汽机构或者杠杆式群板提升阀。它们的原理基本相同，都是把喷嘴分成若干组，随着汽轮发电机组负荷增加依次进汽，模式为高调门顺序阀控。避免部分负荷时喷嘴的节流损失，如下图。但开机时进汽量较小，除各小调门为防止热应力过大而预留的线性的预启外，可能只有1#小调门进汽。这样转子受热不均也会造成开机震动增加。
6.1主汽门旁路手动冲转
随着自动化程度的提高，无论电液的505调节系统还是DEH调速系统都有程序的自动开机模式：冲转、转速保持、暖机、过临界、同期、带部分负荷都可以自动进行。或者输入目标转速，高调门自动调节达到目标值后维持。但这些方式喷嘴进汽不均，很容易造成开机振动大而被迫停机。目前很多老厂仍然采用老式的全开自动主汽门、高低调门，用电动主汽门旁路进行手动冲转，其目的就是为了喷嘴圆周进汽，减小转子的受力不均。
6.2主汽门不完全开启冲转
减少自动主汽门开度，冲转前将自动主汽门开度只开20%——30%进行节流，降低主汽参数，相对应的高调门开度增加，均化喷嘴进汽。在汽轮发电机组冲至3000转或者带基本负荷后，缓慢全开自动主汽门。单阀控制，顺序阀控便是汽轮机厂家考虑这一因素而设计的。
参考资料：
1、辽宁省电力工业局，汽轮机运行 第二版，中国电力出版社，2006.5
论文作者:徐建业
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/12
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