汽轮机抽汽供热与背压供热切换方法与流程

本发明涉及汽轮机机组运行工况转换技术领域，具体地，涉及一种汽轮机抽汽供热与背压供热切换方法。

背景技术：

目前，随着西气东输工程的完善和国内发电机组节能环保的高要求，北方已经建设一批联合循环电站，其大多数选择采用效率相对较高的“二拖一”型联合循环热电联产形式。该联合循环汽轮机容量可以达到260MW等级以上，机组易于实现大流量抽汽。由于该等级的汽轮机机组一般为双缸结构，结构上可以实现在线解列低压缸，这样可以实现高压模块当作背压机组单独运行，使“供热抽汽最大化”。根据计算，对于280MW汽轮机，由抽汽工况切换为背压工况后，在天然气消耗量不变的情况下，供热量可以增加约150GJ/h，相对增加12％。众所周知，热电联供机组中背压式汽轮机机组的效率最高，“供热抽汽最大化”也就意味着“能源利用最大化”，该理念可在最大程度上提高能源的利用效率。该供热汽轮机机组需要在高压转子与低压转子之间设置一台SSS离合器，使机组可以实现对低压缸的在线解列或投入，使得机组可以在夏季凝汽、冬季抽汽供热和背压供热等三种方式下运行。

该机组能实现凝汽、抽汽供热、背压供热等多种运行方式，那么就涉及到不同运行工况之间的转换。例如：在进入冬季供热期间，机组从凝汽式运行转为抽汽工况运行，然后进一步由抽汽工况转为背压工况运行。现有技术中的汽轮机蒸汽管路，以及位于蒸汽管路上的阀门，会在工况切换时令汽轮机及热网系统产生较大扰动。某些电厂在工况切换期间，因扰动过大导致汽轮机机组事故停机，造成巨大的经济损失和不良的社会影响。

技术实现要素：

本发明实施例的主要目的在于提供一种汽轮机抽汽供热与背压供热切换方法，以解决现有技术中扰动过大的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种汽轮机抽汽供热与背压供热切换方法，包括：在汽轮机供热不足时，按如下方式将汽轮机抽汽工况切换为背压工况：解锁SSS离合器；将蒸汽管路从连通管主路切换到低压启动管路；降低低压缸负荷至工况切换点；降低低压转子的转速至随动转速；以及，在无需背压供热时，按如下方式将汽轮机背压工况切换为抽汽工况：提升低压转子的转速至暖机转速后开始暖机；提升低压转子的转速至SSS离合器啮合；提升低压缸负荷至SSS离合器处于正传动状态；将蒸汽管路从低压启动管路切换到连通管主路。

在其中一种实施例中，解锁SSS离合器，包括：在连通管调阀为最小开度时，解锁SSS离合器。

在其中一种实施例中，将蒸汽管路从连通管主路切换到低压启动管路，包括：在SSS离合器解锁后，将蒸汽管路从连通管主路切换到低压启动管路。

在其中一种实施例中，将蒸汽管路从连通管主路切换到低压启动管路，包括：打开低压启动主汽阀；在汽轮机参数与热网参数稳定时，关闭连通管主汽阀，同时低压启动调节阀联锁打开。

在其中一种实施例中，降低低压转子的转速至随动转速，包括：在SSS离合器脱开时，降低低压转子的转速至随动转速。

在其中一种实施例中，在降低低压转子的转速至随动转速后，当低压转子的随动转速不处于预设范围时，提升低压转子的转速至汽轮机切换回抽汽工况。

在其中一种实施例中，提升低压转子的转速至暖机转速后开始暖机，包括，在中压缸排汽压力达到低压缸的冲转设计要求时，提升低压转子的转速至暖机转速后开始暖机。

在其中一种实施例中，提升低压缸负荷至SSS离合器处于正传动状态，包括：在SSS离合器啮合并锁定时，提升低压缸负荷至SSS离合器处于正传动状态。

在其中一种实施例中，将蒸汽管路从低压启动管路切换到连通管主路的方法如下：在汽轮机参数与热网参数稳定时，打开连通管主汽阀，同时低压启动调节阀联锁关闭；关闭低压启动主汽阀。

在其中一种实施例中，按如下方法降低低压缸负荷与低压转子的转速：在低压启动主汽阀打开时，关闭低压启动调阀。

在其中一种实施例中，按如下方法提升低压缸负荷与低压转子的转速：在低压启动主汽阀打开时，打开低压启动调阀。

在其中一种实施例中，汽轮机参数与热网参数包括中压缸排汽压力；将蒸汽管路从连通管主路切换到低压启动管路、和将蒸汽管路从低压启动管路切换到连通管主路，还包括：调整热网抽汽调阀至中压缸排汽压力稳定。

在本发明实施例中，通过将蒸汽管路从连通管主路切换到管道更细、阀门特性更好的低压启动管路的方式，对抽汽供热和背压供热两种工况进行无扰切换，避免汽轮机及热网系统在工况切换过程中扰动过大，进而可以避免汽轮机因扰动过大在工况切换过程中跳机，受到不必要的损伤，保证了供电与供热的稳定性，提高了能源的利用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中汽轮机抽汽供热转背压供热的流程图；

图2是本发明实施例中步骤102的具体流程图；

图3是本发明实施例中汽轮机背压供热转抽汽供热的流程图；

图4是本发明实施例中步骤304的具体流程图；

图5是本发明实施例中汽轮机供热机组与热网部分系统的示意图。

具体实施方式

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实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围。

鉴于现有的汽轮机工况切换时会对汽轮机及热网系统产生较大扰动，本发明实施例提供了一种汽轮机抽汽供热与背压供热切换方法，让汽轮机更灵活的进行抽汽供热与背压供热两种方式的切换，避免汽轮机在工况切换过程中受到不必要的损伤，保证了切换过程中供电与供热的稳定性。以下结合附图对本发明进行详细说明。

图5是汽轮机机组与热网部分系统的示意图。如图5所示，本发明所涉及的系统包括：位于连通管主路的连通管主汽阀1与连通管调阀2、位于低压启动管路的低压启动主汽阀3与低压启动调阀4、位于高中压缸(HP-IP,high pressure-intermediate pressure)与低压缸(LP,low pressure)之间的SSS(Synchro-Self-Shifting)离合器11、位于高中压缸与热网部分之间的热网抽汽调阀5。热网部分包括：热网加热器进口阀6、热网换热器、热网疏水冷却器、热网疏水冷却器出口阀7、热网疏水泵入口阀9、热网疏水泵8、以及热网疏水泵出口阀10。其中，中压排汽压力测点位于高中压缸与热网抽汽调阀5之间，水位测点位于热网换热器。

图1是本发明实施例中汽轮机抽汽供热转背压供热的流程图。如图1所示，汽轮机供热不足时，按如下方式将汽轮机抽汽工况切换为背压工况：

步骤101：解锁SSS离合器11。

步骤102：将蒸汽管路从连通管主路切换到低压启动管路。

步骤103：降低低压缸负荷至工况切换点。

步骤104：降低低压转子的转速至随动转速。

实施例中，汽轮机在抽汽工况时，汽轮机中压缸所排蒸汽一部分由连通管主路进入低压缸继续做功发电，另一部分经抽汽管道进入热网换热器进行热交换供热，这时连通管主路打开、低压启动管路关闭，连通管主汽阀1与连通管调阀2有一定开度，低压启动主汽阀3与低压启动调阀4关闭。

实施例中，步骤101包括：在连通管调阀2为最小开度时，执行步骤101，这时可以令进入热网系统的蒸汽增量最小，降低对热网系统的冲击扰动。

实施例中，SSS离合器11在汽轮机抽汽供热时处于锁定状态，力矩可以从低压转子传到高压转子，也可以从高压转子传到低压转子。SSS离合器11解锁，且低压转子转速低于高压转子转速与中压转子转速时，SSS离合器11才会自动脱开。步骤102包括：在上位机收到SSS离合器11的解锁反馈信号后，执行步骤102。

图2是本发明实施例中步骤102的具体流程图。如图2所示，步骤102具体包括：

步骤201：打开低压启动主汽阀3。

步骤202：在汽轮机参数与热网参数稳定时，关闭连通管主汽阀1。

具体实施时，连通管主汽阀1联锁控制低压启动调阀4，关闭连通管主汽阀1时，低压启动调阀4联锁打开。在关闭连通管主汽阀1的过程中，通过上位机或汽轮机监测仪表(TSI，Turbine Supervisory Instrumentation)实时监测汽轮机参数与热网参数。其中，汽轮机参数至少包括：中压排汽压力；热网参数至少包括：热网加热器水位。在执行步骤102中，如果中压排汽压力波动较大，可以操作热网抽汽调阀5至中压缸排汽压力稳定。在汽轮机参数与热网参数稳定时，关闭连通管主汽阀1，低压启动调阀4联锁打开，蒸汽管路从连通管主路切换到低压启动管路。因为低压启动管路的管道比连通管主路的管道更细，阀门特性更好，所以将蒸汽管路从连通管主路切换到低压启动管路，可以令低压转子的转速更加稳定，切换工况时受到的干扰更小。

在蒸汽管路切换完成之后，执行步骤103。

实施例中，步骤104包括：在SSS离合器11脱开时，执行步骤104。具体实施时，缓慢关闭低压启动调阀4降低低压缸负荷至工况切换点，然后降低低压转子的转速。然后判断SSS离合器11是否脱开。在SSS离合器11未脱开时，低压转子的转速不会下降，此时缓慢打开低压启动调阀4，提高低压转子的负荷至汽轮机切换回抽汽工况。

在执行步骤104的过程中，进入低压缸的蒸汽缓慢减少，进入热网蒸汽量缓慢增加，避免了直接关闭低压启动调阀4导致热网蒸汽量突增带来的扰动。如果中压排汽压力波动较大，可以操作热网抽汽调阀5稳定中压排汽压力。当低压启动调阀4完全关闭后，关闭低压启动主汽阀3。

在降低低压转子的转速至随动转速后，当低压转子的随动转速不处于预设范围时，提升低压转子的转速、汽轮机切换回抽汽工况。当低压转子的随动转速在预设范围内时，切换过程结束，汽轮机进入背压工况。

图3是本发明实施例中汽轮机背压供热转抽汽供热的流程图。如图3所示，在无需背压供热时，按如下方式将汽轮机背压工况切换为抽汽工况：

步骤301：提升低压转子的转速至暖机转速后开始暖机。

步骤302：提升低压转子的转速至SSS离合器11啮合。

步骤303：提升低压缸负荷至SSS离合器11处于正传动状态。

步骤304：将蒸汽管路从低压启动管路切换到连通管主路。

实施例中，汽轮机在背压工况时，汽轮机中压缸所排蒸汽全部进入热网换热器进行交换供热，连通管主路关闭隔绝低压缸进汽，低压转子依靠SSS离合器11与高中压转子脱开惰走至低速旋转。这时连通管调阀2有一定开度，连通管主汽阀1、低压启动主汽阀3与低压启动调阀4关闭。实施例中，步骤301包括：在中压缸排汽压力达到低压缸的冲转设计要求时，执行步骤301。具体地，当中压缸排汽压力为0.3MPa-0.5MPa时可以达到低压缸的冲转设计要求，并且此时系统需要具备随时补偿低压缸蒸汽的能力。

其中，步骤301具体包括：打开低压启动主汽阀3，根据转速缓慢打开低压启动调阀4，低压缸转子进入升速状态。当低压缸转子的转速升至暖机转速时，开始暖机。暖机结束之后，执行步骤302。这时，低压缸转子的转速达到每分钟3000转(RPM,revolutions per minute)。

实施例中，步骤303包括：在SSS离合器11啮合并锁定时，执行步骤303。具体实施时，迅速使低压启动调阀4增加一定开度，令低压缸迅速带上负荷，保证SSS离合器11处于正传动状态。

图4是本发明实施例中步骤304的具体流程图。如图4所示，步骤304具体包括：

步骤401：在汽轮机参数与热网参数稳定时，打开连通管主汽阀1，同时低压启动调阀4联锁关闭。

步骤402：关闭低压启动主汽阀3。

具体实施时，连通管主汽阀1联锁控制低压启动调阀4，打开连通管主汽阀1时，低压启动调阀4联锁关闭。在打开连通管主汽阀1的过程中，通过上位机或汽轮机监测仪表(TSI，Turbine Supervisory Instrumentation)实时监测汽轮机参数与热网参数。其中，汽轮机参数至少包括：中压排汽压力；热网参数至少包括：热网加热器水位。在执行步骤304中，如果中压排汽压力波动较大，可以操作热网抽汽调阀5至中压缸排汽压力稳定。在汽轮机参数与热网参数稳定时，打开连通管主汽阀1，低压启动调阀4联锁关闭。低压启动调阀4全关后，最后关闭低压启动主汽阀3，蒸汽管路从连通管主路切换到低压启动管路，切换过程结束，汽轮机进入抽汽工况。

由上述实施例可见，本发明实施例通过将蒸汽管路从连通管主路切换到管道更细、阀门特性更好的低压启动管路的方式，对抽汽供热和背压供热两种工况进行无扰动切换，有利于供热机组在不同需求情况下进行不同工况的转换，避免汽轮机及热网系统在工况切换过程中扰动过大，进而可以避免汽轮机因扰动过大在工况切换过程中跳机，受到不必要的损伤，保证了切换过程中供电与供热的稳定性，提高了能源的利用效率。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。