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摘 要：本文从四个方面分析了汽轮机启动方式，额定参数启动、滑参数启动、高中压缸联合冲动等，对广大电厂汽轮机运行人员有一定的借鉴意义。
关键词：汽轮机；滑参数；启动
汽轮机的启动过程是将转子由静止或盘车状态加速至定转速并接带负荷直至正常运行的过程。汽轮机冷态启动时转子和汽缸温度等于室温（约25℃），而在正常运行中，转子、汽缸的温度很高，如国产300Mw汽轮机在满负荷时调节级处金属温度为510℃左右。这就是说在整个启动过程中，调节级处的金属温度要升高约485℃。相反，停机时，汽轮机金属温度从一很高的水平降至一个很低的水平。因此，从传热学观点来说，汽轮机的启停过程是一个不稳定的加热和冷却过程。
汽轮机启动时，由于各金属部件均受到剧烈的加热，使得启动速度受到了以下因素的制约：汽轮机零部件的热应力和热疲劳；转子和汽缸的胀差；各主要部件的热变形以及机组振动等。所谓合理启功，就是寻求合理的加热方式，使启动过程中机组各部分的热应力、热变形、转子和汽缸的胀差以及振动值等均能维持在允许范围内，尽快把机组的金属温度均匀地提高到工作温度，进入正常运行状态。
在汽轮机启动过程中，锅炉蒸汽参数应尽可能地密切配合汽轮机的要求，以保证满足汽轮机寿命损耗所要求的温升率。
一、按新蒸汽参数分类
1. 额定参数启动
额定参数启动时，从冲转至汽轮机带额定负荷，汽轮机前蒸汽参数始终保持额定值。额定参数启动汽轮机，使用的新蒸汽压力和温度都相当高，蒸汽与汽轮机汽缸和转子等金属部件的温差很大，而大机组启动中又不允许有过大的温升，为了设备的安全，只能将蒸汽的进汽量控制得很小，但即使如此，新蒸汽管道、阀门和机体的金属部件仍产生很大的热应力和热变形，使转子与汽缸的胀差增大。因此，采用额定参数启动的汽轮机，必须延长升速和暖机的时间。另外额定参数下启动汽轮机时，锅炉需要将蒸汽参数提高到额定值才能冲转，在提高参数的过程中，将消耗大量的燃料，降低了电厂的经济效益，由于存在上述缺点，大容量汽轮机几乎不采用额定参数启动方式。
2. 滑参数启动
在启动过程中，电动主闸门前的蒸汽参数（压力和温度）随机组转速或负荷的变化而滑升。对喷嘴调节的汽轮机，定速后调节阀保持全开位置。由于这种方式经济性好，零部件加热均匀等优点，在近代大机组启动中，得到广泛启用。滑参数启动有真空法和压力法两种方式。
（1）压力法启动：指冲转前汽轮机前具有一定的蒸汽压力，冲转和升速是由汽轮机调节汽门控制进汽来实现的。从冲转、升速到带初负荷过程中锅炉维持一定的压力，汽温按一定规律升高，到初负荷后，锅炉汽温、汽压一同升高，滑参数接带大负荷。滑参数压力法启动参数根据机组容量不同一般为1.8-4.5MPa、250-350℃，在此参数下汽轮机能够完成定速及超速试验、并网接带负荷。这种方式在冲转升速过程中，汽轮机侧留有一定的调整余地，便于采取控制手段，在冲转前能有效地排除过热器和再热器中积水以及管道疏水，有利于安全启动。此外，对使用汽缸加热装置的机组，可提供便利的汽源。因此，目前大多数高参数大容量的汽轮发电机组均采用滑参数压力法启动。
（2）真空法启动：锅炉点火前从锅炉（如汽包）到汽轮机调节级喷嘴前所有的阀门（包括电动主闸门，自动蒸汽门、调速汽门）全部开启。当投入抽气器时，整台汽轮机和锅炉汽包都处于真空状态，锅炉点火时，产生一定蒸汽冲动转子，此时主汽门前仍处于真空状态，故称真空法。随后汽轮机升速和带负荷，全部由锅萨来控制。不过真空法，在滑参数启动时存在一些明显的缺点，如疏水困难，蒸汽过热度低，依靠锅炉热负荷控制汽机转速不大容易，另外也易引起水击，安全性较差等，特别是对于中间再热式机组，由于高压缸排汽温度也相应较低，再加上再热器—般布置在烟气低温段，使再热器出口汽温很难提高，可能导致中、低压缸内蒸汽湿度很大。真空法滑参数启动时，真空系统庞大，启动过程中抽真空也比较困难，由于这些缺点，目前真空法参数启动应用较少。
二、按冲转时的进汽方式分类
1.高中压缸联合冲动
高中压缸联合冲动时，蒸汽同时进入高压缸和中压缸冲动转子，这种启动方式可使合缸机组分缸处均匀加热，减小热应力，并能缩短启动时间。我国中间再热机组通常采用滑参数压力法、高产压缸同时进汽的启动方式。
2.中压缸启动
中压缸启动冲动转子时，高压缸不进汽，而是中压缸进汽，待转速升到2000-2500r/min或機组带10%-15%负荷（根据机组核算工况而定）后，切换成高中压缸同时进汽，这种方式对控制胀差有利，可以不考虑高压缸的胀差问题，达到安全启动的目的。但冲转参数选择要合理，以保证高压缸开始进汽时高压缸没有大的热冲击。近几年，中压缸启动方式也在国产200Mw机组上进行了试验与应用，并取得了的成功，从而提高了200Mw机组的启动特性和调峰能力。
三、按汽轮机金属温度分类
机组停机后锅炉及汽机的金属部件的温度随着时间而逐渐冷却，在没有达到全冷状态时，如要求重新启动机组，就必须注意此时与全冷状态下启动时的不同特点。只有充分注意到这一点，掌握好不同状态下的启动特点，才能完全实现安全、经济地启动机组。
不同的制造厂对机组各种状态的启动的要求是不同的，对设备状态的划分也不相同。有的以停机到重新启动的时间间隔长短划分，如国外某些机组停机一周为冷态，48h为温态，8h为热态，2h为极热态。
也有的以重新启动时汽机金属温度（汽机调节级处内缸内上壁金属温度）的高低来划分，如小于150℃为冷态启动，150-350℃为温态启动，350-450℃为热态启动，大于450℃为极热态启动。尽管划分状态的方法有所不同，但都是以在保证安全的条件下尽可能地缩短启动时间为原则的。
实际上，汽轮机启动时冷态与温态区分是以高中压转子材料的低温脆性转变温度（FATT）为标准的。大于FATT为温态，小于FATT为冷态，对新服役的高中压转子FATT，一般在100-120℃。由于转子暂态温度分布比较复杂，转子温度不易测得，因此在区分冷热状态时采用在一定停机时间后与转子温度比较接近的高压缸调节级处内缸内壁金属温度作为参考。作为转子材料特性，当金属温度逐渐由高温降低至小于FATT时，材料冲击韧性将下降很多并出现脆性。因此为了汽轮机转子安全工作，防止在启动过程中发生脆断，要求冷态机组在启动时对转子进行预热至FATT以上，才可冲转。
四、结束语
可以说，汽轮机是现今电力企业保证发电机组安全运行的一项重要设备，在其启动过程中，需要保证其本体以及高压阀组能够得到充分预热。在本文中，我们对汽轮机启动过程优化进行了一定的研究，并提出了一定的解决措施，具有一定的现实与借鉴意义。
关键词：汽轮机；滑参数；启动
汽轮机的启动过程是将转子由静止或盘车状态加速至定转速并接带负荷直至正常运行的过程。汽轮机冷态启动时转子和汽缸温度等于室温（约25℃），而在正常运行中，转子、汽缸的温度很高，如国产300Mw汽轮机在满负荷时调节级处金属温度为510℃左右。这就是说在整个启动过程中，调节级处的金属温度要升高约485℃。相反，停机时，汽轮机金属温度从一很高的水平降至一个很低的水平。因此，从传热学观点来说，汽轮机的启停过程是一个不稳定的加热和冷却过程。
汽轮机启动时，由于各金属部件均受到剧烈的加热，使得启动速度受到了以下因素的制约：汽轮机零部件的热应力和热疲劳；转子和汽缸的胀差；各主要部件的热变形以及机组振动等。所谓合理启功，就是寻求合理的加热方式，使启动过程中机组各部分的热应力、热变形、转子和汽缸的胀差以及振动值等均能维持在允许范围内，尽快把机组的金属温度均匀地提高到工作温度，进入正常运行状态。
在汽轮机启动过程中，锅炉蒸汽参数应尽可能地密切配合汽轮机的要求，以保证满足汽轮机寿命损耗所要求的温升率。
一、按新蒸汽参数分类
1. 额定参数启动
额定参数启动时，从冲转至汽轮机带额定负荷，汽轮机前蒸汽参数始终保持额定值。额定参数启动汽轮机，使用的新蒸汽压力和温度都相当高，蒸汽与汽轮机汽缸和转子等金属部件的温差很大，而大机组启动中又不允许有过大的温升，为了设备的安全，只能将蒸汽的进汽量控制得很小，但即使如此，新蒸汽管道、阀门和机体的金属部件仍产生很大的热应力和热变形，使转子与汽缸的胀差增大。因此，采用额定参数启动的汽轮机，必须延长升速和暖机的时间。另外额定参数下启动汽轮机时，锅炉需要将蒸汽参数提高到额定值才能冲转，在提高参数的过程中，将消耗大量的燃料，降低了电厂的经济效益，由于存在上述缺点，大容量汽轮机几乎不采用额定参数启动方式。
2. 滑参数启动
在启动过程中，电动主闸门前的蒸汽参数（压力和温度）随机组转速或负荷的变化而滑升。对喷嘴调节的汽轮机，定速后调节阀保持全开位置。由于这种方式经济性好，零部件加热均匀等优点，在近代大机组启动中，得到广泛启用。滑参数启动有真空法和压力法两种方式。
（1）压力法启动：指冲转前汽轮机前具有一定的蒸汽压力，冲转和升速是由汽轮机调节汽门控制进汽来实现的。从冲转、升速到带初负荷过程中锅炉维持一定的压力，汽温按一定规律升高，到初负荷后，锅炉汽温、汽压一同升高，滑参数接带大负荷。滑参数压力法启动参数根据机组容量不同一般为1.8-4.5MPa、250-350℃，在此参数下汽轮机能够完成定速及超速试验、并网接带负荷。这种方式在冲转升速过程中，汽轮机侧留有一定的调整余地，便于采取控制手段，在冲转前能有效地排除过热器和再热器中积水以及管道疏水，有利于安全启动。此外，对使用汽缸加热装置的机组，可提供便利的汽源。因此，目前大多数高参数大容量的汽轮发电机组均采用滑参数压力法启动。
（2）真空法启动：锅炉点火前从锅炉（如汽包）到汽轮机调节级喷嘴前所有的阀门（包括电动主闸门，自动蒸汽门、调速汽门）全部开启。当投入抽气器时，整台汽轮机和锅炉汽包都处于真空状态，锅炉点火时，产生一定蒸汽冲动转子，此时主汽门前仍处于真空状态，故称真空法。随后汽轮机升速和带负荷，全部由锅萨来控制。不过真空法，在滑参数启动时存在一些明显的缺点，如疏水困难，蒸汽过热度低，依靠锅炉热负荷控制汽机转速不大容易，另外也易引起水击，安全性较差等，特别是对于中间再热式机组，由于高压缸排汽温度也相应较低，再加上再热器—般布置在烟气低温段，使再热器出口汽温很难提高，可能导致中、低压缸内蒸汽湿度很大。真空法滑参数启动时，真空系统庞大，启动过程中抽真空也比较困难，由于这些缺点，目前真空法参数启动应用较少。
二、按冲转时的进汽方式分类
1.高中压缸联合冲动
高中压缸联合冲动时，蒸汽同时进入高压缸和中压缸冲动转子，这种启动方式可使合缸机组分缸处均匀加热，减小热应力，并能缩短启动时间。我国中间再热机组通常采用滑参数压力法、高产压缸同时进汽的启动方式。
2.中压缸启动
中压缸启动冲动转子时，高压缸不进汽，而是中压缸进汽，待转速升到2000-2500r/min或機组带10%-15%负荷（根据机组核算工况而定）后，切换成高中压缸同时进汽，这种方式对控制胀差有利，可以不考虑高压缸的胀差问题，达到安全启动的目的。但冲转参数选择要合理，以保证高压缸开始进汽时高压缸没有大的热冲击。近几年，中压缸启动方式也在国产200Mw机组上进行了试验与应用，并取得了的成功，从而提高了200Mw机组的启动特性和调峰能力。
三、按汽轮机金属温度分类
机组停机后锅炉及汽机的金属部件的温度随着时间而逐渐冷却，在没有达到全冷状态时，如要求重新启动机组，就必须注意此时与全冷状态下启动时的不同特点。只有充分注意到这一点，掌握好不同状态下的启动特点，才能完全实现安全、经济地启动机组。
不同的制造厂对机组各种状态的启动的要求是不同的，对设备状态的划分也不相同。有的以停机到重新启动的时间间隔长短划分，如国外某些机组停机一周为冷态，48h为温态，8h为热态，2h为极热态。
也有的以重新启动时汽机金属温度（汽机调节级处内缸内上壁金属温度）的高低来划分，如小于150℃为冷态启动，150-350℃为温态启动，350-450℃为热态启动，大于450℃为极热态启动。尽管划分状态的方法有所不同，但都是以在保证安全的条件下尽可能地缩短启动时间为原则的。
实际上，汽轮机启动时冷态与温态区分是以高中压转子材料的低温脆性转变温度（FATT）为标准的。大于FATT为温态，小于FATT为冷态，对新服役的高中压转子FATT，一般在100-120℃。由于转子暂态温度分布比较复杂，转子温度不易测得，因此在区分冷热状态时采用在一定停机时间后与转子温度比较接近的高压缸调节级处内缸内壁金属温度作为参考。作为转子材料特性，当金属温度逐渐由高温降低至小于FATT时，材料冲击韧性将下降很多并出现脆性。因此为了汽轮机转子安全工作，防止在启动过程中发生脆断，要求冷态机组在启动时对转子进行预热至FATT以上，才可冲转。
四、结束语
可以说，汽轮机是现今电力企业保证发电机组安全运行的一项重要设备，在其启动过程中，需要保证其本体以及高压阀组能够得到充分预热。在本文中，我们对汽轮机启动过程优化进行了一定的研究，并提出了一定的解决措施，具有一定的现实与借鉴意义。