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核电汽轮机冷态启动暖机分析与优化

郭艺辉，王宗魁

（中核浙能能源有限公司，浙江宁波315600）

摘要：核电汽轮机发电机组在检修后重新启动前，需要进行合理有效的暖机操作以获得安全稳定的热态。暖机

时间取决于设备材料特性及安装间隙。其不仅影响后续的运行安全与疲劳寿命，也直接关系到机组的经济性。通

过对某核电厂机组大修后启动过程中重要参数的深入解析，对暖机各个阶段进行合理性评估，并提出启动优化

对策。优化实施后，不仅保障了设备安全，还缩短了启动时间，经济效益显著，具有较高的应用价值。

关键词：汽轮机；冷态启动；暖机

中国分类号：TM623.4文献标识码：BDOl:10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2025.03.31

0引言运行中振动全幅值的限值在250μm以下，报警值设

汽轮机暖机是机组大修或其他异常停运后再启动置在130μm。影响转子振动的主要因素为转子自身

前的常见操作，其目的是使汽轮机各金属部件得到充的不平衡残量，它主要由加工制造误差及冷热态差异

分的预热，保证其在冷热变化中所受到的热冲击、热应下转子挠度造成。转动部件的质量、形状的异常都会导

力、热膨胀等稳定可控，使性能维持在材料许用应力范致振动水平升高，因此振动值是反映转子及机组的运

围内，部件膨胀在安装许可间隙内。当前，电厂要求缩行安全状态的综合参量。在冲转中，要求转子即使处于

短负荷提升时间以扩大经济收益,因此，需要根据当前临界转速,其振动也不能超出安全限值。此外，暖机的

机组的状态，包括蒸汽参数、缸体参数的限定，确认操转速不可与转子和叶片的自然频率相同，避免产生共

作介入时机，选择最优的冲转过程。与常规火电机组不振，损坏设备。

同的是，核电厂反应堆维持在额定压力运行,其主蒸汽1.2转子与汽缸的相对膨胀

参数是稳定的，虽然优化过程可借鉴火电机组暖机启机组启动过程中，蒸汽对动、静部件不同加热效

动参数，但也应根据核电机组的暖机实际需求对参数果造成热膨胀不同步。同时，转动部件在静态与高速

作出调整。旋转过程中会受到泊松效应的影响而发生轴向收缩，

1暖机过程评价导致汽轮机缸体与转子之间的相对位置产生变化，可

暖机以适应汽轮机转子的热应力变化为基本出发能出现碰磨事故。因此,在汽轮机冲转过程中，需要持

点，保护各零部件不产生热疲劳裂纹，在此预期下，实续监测转子与汽缸的膨胀变化差值，使其维持在安装

现经济快速地机组膨胀。因此评价机组启动的暖机效间隙范围以保障安全。膨胀差不仅会出现在轴向，径

果，需要考察当前条件下蒸汽变化是否使机组安全受向汽封间隙也会存在，即启动中“动静碰磨”热弯曲的

到影响。通常以机组的轴系振动水平、动静部件胀差和高发区。“动静碰磨”主要呈现一阶振型。根据转子动

部件热应力等物理指标来衡量机组的运行状态与安全力学原理，低于一阶临界转速下的振动高点与一阶不

水平。平衡量夹角小于90°,因此二者矢量合成的结果是动

1.1轴系的振动水平静碰磨不断加剧,热弯曲累积增大。因此，启动过程中

轴系振动水平是机组运行状态的综合衡量，其限磨掉过盈量的操作必须在一阶临界转速以上执行，方

值保障了机组动静部件的安全。通常制造商要求机组才易于控制。

106设备管理与维修2025No3（上）维护与修理

1.3转子的脆性转变温度转加热中应严格控制温升速率以减小热应力。

金属在低温下脆性明显，倾向于产生裂纹或断裂。某核电半速机组的有限元分析显示，冷态启动下

通常使用脆性转变温度（FractureAppearanceTran-高、中压转子调节级区域内外温差可达160℃,中压第

sitionTemperature,FATT）来衡量。大多数使用FATT一级区域也可达到145℃左右，相应的应力值与稳态运

50作为表