機組安裝完畢之后，并網發電是機組建設最后的任務。汽輪發電機組在建設過程中，先歷經單體調試、分系統調試和整套啟動調試三大調試階段。其中單體調試主要是對設備進行單體試轉，包括電機的試轉(不帶負荷)、閥門的驗收等，同時也包括對各項參數儀表的驗收。
單體調試結束之后，分系統調試開始對設備進行帶負荷試驗，同時對設備的保護聯鎖試驗進行驗收，這個過程是機組調試最重要的階段。這個階段調試質量的好壞，將直接影響下一步的整套啟動和機組今后的機組質量。綜合以往的經驗，分系統調試階段沒有處理好的問題，都會在整套啟動階段集中暴露。因此，分系統調試階段質量，是衡量一個現場調試單位和調試人員水平和責任心的重要指標。
分系統調試的主要包括工業水系統調試、循環水系統調試、除氧給水系統調試、凝結水系統調試、真空系統調試、軸封系統調試、潤滑油系統調試、汽輪機調節保安系統調試、汽輪機抽汽回熱及輔汽系統調試、旁路系統調試、再熱系統調試等。當然不同的機組會有一些設備和系統上的差異，但是整體上符合《火力發電建設工程啟動試運及驗收規程》的相關要求。我們從通用的角度講，工業水系統需要為現場設備提供冷卻水，所以工業水系統調試需要放在最前面，他和壓縮空氣系統一樣，是最先兩個需要完成的系統。其次潤滑油和調節油濾油的效果存在很多不可控因素，所以兩套油系統要盡快安裝并且提前進入濾油階段。
我們把分系統結束到機組完成168小時驗收，稱為機組的整套啟動階段，當然這個過程也包括鍋爐側。一般135MW以下機組普遍的考核周期是72h+24h，目前一些垃圾機組、生物質機組、工業園供熱機組等普遍適用的這個考核制。雖然考核周期減半，但是并不影響對機組性能的檢測。接來來的文字，我們通過整套啟動的整個過程，從機組沖轉前試驗的試驗檢查、機組沖轉過程、機組定速、機組并網幾個方面詳細分析過程中存在的不安全因素和存在的問題，為各位同行提供一定的借鑒。
本文為本人經驗總結，由于本人是熱控專業出身，難免對于一些汽輪機專業的問題把控不透，如有錯誤還請指出。
1、機組沖轉前試驗檢查
機組沖轉前，首先對機組的各項性能進行模擬(現場物理打信號)試驗，包括我們需要對DEH系統的各項參數進行檢查。汽機側的試驗主要包括超速、軸向位移大、軸振大、軸瓦溫度高、真空低、潤滑油壓低等。從汽輪機本體角度講，轉速、位移、振動、瓦溫、脹差是幾個最重要的考核參數。
超速保護主要包括機械超速、DEH超速、TSI超速三種，目前有一些機組取消了飛錘設置，所以不存在機械超速保護。一般的機組都會設置有7個轉速探頭，大型亞臨界、超臨界機組會有9個甚至更多。轉速信號主要分為三種，一種是零轉速，一般在就地顯示，用于監視盤車期間的轉速。一種是去向DEH系統，也就是汽輪機的電液調節系統，部分小機組還在使用WoodWard505作為電液調節裝置，也是可以的。三個轉速信號進入DEH系統后，會進行一個三取中(常規做法)的判斷，判斷后的轉速參與汽輪機的各項控制邏輯和DEH超速保護。
當然除了超速110%(AST)以外，超速103%(OPC)也是在DEH系統中進行的判斷，當然也是采用的這個三個轉速。還有三個轉速信號進入了TSI系統(汽輪機本體監測系統)，它起到的作用就是純粹的汽輪機超速保護。一旦判斷汽輪機超速信號，TSI信號會觸發ETS系統動作，從而觸發就地AST電磁閥失電，汽輪機打閘。
關于轉速信號，出現問題最多的就是汽輪機沖轉后發現轉速信號沒有或者DEH與TSI轉速信號不一致等情況。因此在分系統調試階段，調試人員主要完成兩方面的工作。首先是確保DEH系統和TSI系統相關參數設置正確，有些探頭信號，需要轉速在幾十轉甚至上百轉之后才有顯示(原因可百度，常識問題)，因此沖轉之前我們是很難保證轉速信號是否正常。我們能做的就是檢查轉速模塊齒數、量程、信號類型等設置是否正確。其次要在轉速探頭安裝階段確保探頭安裝正確，弄清探頭類型，針對電渦流和磁感式探頭的物理特性，依據廠家說明，調整好探頭間隙等。
我曾經遇到過的問題就是廠家對齒數未進行設置，機組沖轉后發現轉速一直沒有，當然也遇到過轉速量程設置錯誤的問題。安裝方面遇到的最大的問題就是探頭固定不牢固，在沖轉過程中出現了松動，這些問題都是可以在前期工作中可以避免的。我在2017年一個現場遇到類似問題，當時DEH系統三個轉速丟失一個，后來開會商量的結果是先沖轉，以后再處理。其實這是嚴重違反相關規定的，國家能源局《防止電力生產事故的二十五項重點要求》(以下簡稱《反措》)第8.1.3規定，“機組重要運行監視表計，尤其是轉速表，顯示不正確或失效，嚴禁機組啟動”。
關于軸位和脹差，目前小機組一般都是各設置兩個測點，大機組相對測點更富裕。以位移為例，目前小機組的概況是，參與保護以單點動作為多。也就是說，兩個軸向位移只要有一個達到了動作值就可以發出停機信號。這里面的問題是增加了測點誤動的幾率，當然這要比兩個測點取與的效果要好一些，畢竟熱工保護講究的是“寧可誤動，不可拒動”。《反措》第9.4.3規定，“所有重要的主、輔機保護都應采用“三取二”的邏輯判斷方式，保護信號應遵循從取樣點到輸入模件全程相對獨立的原則，確因系統原因測點數量不夠，應有防保護誤動措施”。
位移和脹差限于部分機組測點設計稀缺的因素，可以采取單點保護動作的話，很多機組振動大保護也采取的單點保護就很難理解了。雖然這樣可以最大程度的達到保證機組安全運行的目的，但是誤動的幾率會大幅度增加。在機組沖轉和運行期間，最可能誤動的保護就是振動大。振動大保護采用單點設計，即便加入了一系列的防止誤動的措施，其實誤動幾率還是很大。
一般對于軸振和溫度，可以采用其中任一動作值+相鄰報警值的方式，這樣可以將誤動和拒動進行有效平衡。既保證了機組的安全運行，也保證了生產效益。一般大機組會采用這樣的處理方式，但是我見過的一些新能源小機組普遍沒有這樣的設計，即便是開會討論最后拍板的領導也會拒絕這樣的方式。
保護試驗一般采用物理試驗的方法，要將各個試驗測點進行滿打信號，不能采取在卡件前短接的方式。遇到最多的問題是，汽輪機的振動測點由于過多，很多機組啟動后某個振動大，處理的時候才發現就地測點與DCS內不符，造成了一些不必要的麻煩。這項工作考驗的是調試人員的責任心，包括甲方在內對于參與保護的重要測點的核查應該全方位的投入。
除了保護試驗，汽機沖轉前機務專業要對現場進行全方位的檢查。這其中就包括各輔助設備及系統分部試運轉合格，給水管道、主蒸汽管道承壓試驗合格，液壓控制系統試驗合格，現場安全生產條件滿足等。第一次沖轉要做好充分的事故預想，建立健全領導責任制和現場指揮制度。我去過一個現場，鍋爐滅火期間，機組采用滑參數運行，此時現場一些人員開始出現不同的意見。我的意見是，調試期間現場指揮權在調試單位，其他人員都是配合，要做的就是服從命令。
2、機組沖轉
在所有的裝備工作結束之后，鍋爐點火，對管道進行暖管。機組進入啟動階段，基本的流程是，先將機組沖轉到500rpm，進行暖機和摩檢。同時我們也可以在低轉速的時候進行一次動態的打閘試驗，確保保護系統正常可靠。在500rpm暖機結束后，我們將機組沖轉到第一個臨界轉速前的位置，再次進行暖機。暖機一定要充分，然后才可以過臨界直到定速3000rpm。(暖機轉速和暖機時間嚴格按照廠家提供的說明執行)
這里面的問題是，一些機組在第一次沖轉的時候使用旁路系統沖轉，也就是把主汽門和調門全開(或部分開)，然后利用電動主汽門的旁路進行沖轉。我去過幾個小機組的現場，基本都是這樣的操作。給我的解釋是不放心液壓控制系統，所以采用旁路來沖，不過一般沖到100rpm就切換到液壓控制系統。
以前在大機組工作的時候，包括調閱了一些沒有見過的機型，汽輪機手冊當中都沒有這樣的說明。這應該是很多年經驗的一個積累，不過我并不贊同這樣的操作方式，原因有二。首先液壓控制系統的性能不會比旁路門差，在對液壓控制系統產生懷疑的時候其實也應該懷疑旁路門的性能。當然旁路門的設計一般流量較小，對汽輪機來講安全性是有的。但是其二，由于小機組的旁路門都是懸空設計，而且是手動門，這個過程需要有個人在就地進行手動操作。這樣的話，對于人身安全其實也是一個威脅。
一般大機組在沖轉過程中一開始會使用主汽門進行控制轉速，等到了一定的轉速，會進行主汽門/調門的一個切換，這時候主汽門全開，調門接管轉速的控制。這個過程中其實存在一定的風險，就是切換過程中如果某個調門出現故障卡死或者全開，就會對機組產生一定的危害。做好主汽門/調門切換前的準備，建立一定的事故預想是很有必要的。
定速3000rpm之后，電氣和汽機專業要進行相關的試驗。電氣側的試驗都是常規試驗，耗時長一些。電氣側主要進行發電機空載試驗、高壓定相及回路檢查、發電機PT測量、自動勵磁調節裝置試驗、假同期試驗等。這個過程中的操作主要是電氣人員進行，但是熱控專業和電氣專業要做好配合，比如假同期試驗期間，要盡量兩側(電氣側和DCS側)都斷開并網信號，避免造成非同期并網或者真并網的事故發生。
汽機側在這個過程主要對機組運行參數進行檢查，對熱力系統、空冷器、油系統等進行全面檢查，為機組并網做準備。在此期間，不建議做超速試驗，不過可以做一下打閘試驗，再次檢查機組的保護性能。
3、機組并網
在試驗結束之后，機組可以進行并網階段。并網前，要將之前試驗階段的措施恢復，將兩側斷開的并網信號恢復，電氣側尤其要注意將一些試驗期間的連接線拆除。我在陜西一個項目，當時電氣人員做完試驗之后，同期柜一根電纜未拆除，造成了后來的一次非同期并網，引發了一起事故。
并網過程中，調門幅度會有一定增加，并且帶上一定的初負荷，并網后機組會轉入閥位控制。并網結束，電氣側會進行相關試驗，試驗結束，繼續升負荷，直到滿負荷，代表著并網工作的結束。并網一段時間后，可以進行機組的超速試驗、甩負荷試驗、嚴密性試驗等。這里要說明的問題是，很多機組不愿意進行甩負荷試驗，或者只進行50%甩負荷試驗，這其實是非常錯誤的。《反措》23.1.3明文規定，“新機組投運前或機組大修后必須通過甩負荷和過速試驗，驗證水壓上升率和轉速上升率符合設計要求，過速整定值校驗合格。”
甩負荷試驗并不可怕，它其實是驗證機組調節性能最重要的一個環節。正常情況下，甩負荷之后，機組穩定在3000rpm，如果出現特殊情況，就會進一步考驗我們的超速系統。關于超速試驗，機械超速試驗是最麻煩的一個，我們要經過至少兩次試驗，找到飛錘的動作為止，這個過程要做的就是隨時手動打閘，同時要講DEH超速保護設定到3300rpm之后的某個范圍。一般機械超速不應該超過3360rpm，否則就可以視為不合格。而嚴密性試驗主要看汽輪機的惰走時間，這個試驗往往也會被忽略，而機組嚴密性不好會造成機組飛車等嚴重事故的發生。
關于并網后的其它操作，大小機組會有很多的不同，比如大機組會有單閥/順序閥的切換，而小機組只有一個調門。關于單閥/順序閥切換，前段時間在一次面試過程中，我問對方你們一般是什么閥工作模式，對方跟我說是單閥，因為領導害怕切順序閥有問題。我調看了一些機組的邏輯設計，一般到了一定負荷，DEH都會進行單閥/順序閥的自動切換。其實很多時候，作為專業人員，應該向一些非專業人員解釋清楚，閥切換的目的是為了將來更高的效益，不能因為有擔心就放棄這樣一種工作模式。在非專業人員面前，專業人員要學會直立行走！
在機組并網到機組進入168小時考核之前，機組的各項保護、自動、聯鎖要投入正常。前段時間我去了一個現場，機組已經運行一段時間，機組自動投不上我可以理解，我去就是解決這個問題的。但是，機組的保護也不投，給我的解釋是害怕保護動作。保護存在的意義不就是在緊急保障機組的安全嗎？我看到一些機組保護自動沒有投入就完成了考核，這樣的結局只會是給自己將來的安全運行帶來隱患。當然，大機組表現的好一些，問題多出在小機組，特別是最近幾年發展起來的新能源機組，由于現場人員水平較低，造成的問題較多。
關于保護、自動和聯鎖的問題，很多文章中都做了說明，在這里不再進行贅述。
在進入168小時考核之后，調試人員要嘗試著對機組參數進行優化，這階段其實可以靈活處理很多問題。比如自動調節參數的整定，現場缺陷等。有些現場考核階段不允許處理任何問題，這個其實也不要太死板，畢竟調試階段就是暴露問題、解決問題的階段，尤其作為甲方來說，應該拿出更大的力度在調試階段進行“找問題”，以提高機組未來的工作性能！
補充說明
目前國內大機組建設的腳步放緩，不過一些新能源機組的建設如火如荼。目前的情況是，很多小機組人員技術水平很難適應機組發展的需要，這就要求在機組調試期間，業主人員需要向調試人員多學多問。一般情況下，調試人員的技術水平都要高出現場人員一個檔次，當然我也經常遇到渾水摸魚的情況。所以，選擇一個負責任的調試隊伍，對于整個機組的建設和未來的運營都大有裨益！
作者：貓 不捉老鼠
