汽轮机-运行.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,汽轮机运行,汽轮机的负荷特性,蒸汽初,/,终参数变化对汽轮机运行的影响,汽轮机的热应力、热膨胀、热变形,汽轮机的启动,汽轮机的停运,汽轮机运行的典型故障,汽轮机的负荷特性,设计工况下，最佳效率与经济性,功率变化，汽轮机进气量和理想焓降将随之变化，相对内效率也将变化,定压运行和滑压运行,负荷特性,参数、受力状态变化规律,汽轮机的负荷特性,一、机组前后蒸汽参数和流量的关系,弗留格尔,公式：通流部分结构不变时,滑压机组，温度基本不变：,汽轮机的负荷特性,某级,处于临界状态，或者级后压力很低：,忽略温度的影响,可利用调节级后蒸汽压力作为测量蒸汽流量的信号或机组功率的信号,各级组的 曲线,1,、,凝汽式汽轮机非调节级各级组,对于凝汽式级组，可将包括末级在内的各级作为一个级组，该级组,后压力为汽轮机排汽压力 ，当级数较多时，级组前压力，,这样：,结论：,1,）凝汽式汽轮机各级（除最后一、二级外），无论是否发生,临界，其流量均与级前压力成正比。,2,）对于最后几级，由于 相对较低，就不能,忽略，应按弗留格尔公式计算。,3,）对于回热抽汽，可近似应用弗留格尔公式，误差不大。,级组,p,0,东方,N200,上海,N300,哈尔滨,N300,2,、背压式汽轮机非调节级各级组,背压式汽轮机的特点，背压（汽轮机排汽压力 ）高于大气压，排,汽比容小，末级直径较小，末级焓降较小，流速较低。,一般情况下，背压级组末级也处于亚临界工况。,所以，只能应用,弗留格尔公式,计算（呈双曲线变化）。,调节抽汽式汽轮机，其调节抽汽口压力基本保持不变，且大于大气,压，所以抽汽口各级都处于亚临界工况，也用,弗留格尔公式,计算。,热用户,压力与流量关系式的应用,1,、应用条件,（,1,）在不同工况下，级组中各级通流面积不变,如通流部分结垢或磨损等，应进行修正,结垢（,a,1,），,则同一流量,G,1,下，必然降低。,（,2,）在同一工况中，通过级组的流量相等,调节抽汽口（供热、取暖、其他厂用汽等）应作为分级组的界限。,（,3,）流过级组的蒸汽流应是均质流,不能把调节级取在级组内,（,4,）严格讲，弗留格尔公式适用于无穷多级数的级组，但一般多于,5,6,级，就能得到满意的结果,。级组内级数越多，精度越高。,汽轮机的负荷特性举例,1,、某台一次再热超高压凝汽式汽轮机的功率突然下降,40%,，此时机组无明显振动，机组参数变化如下：,负荷（,-40%,）、给水流量（,-36%,）、调节级后压力（,-42%,）、中间再热后压力（,-44%,）、高压缸效率（,-1.8%,）、中低压缸效率（,-0.4%,）,其他参数基本稳定不变，各监视段压力近似成比例降低。,汽轮机的负荷特性举例,分析：,调节级后压力和中间再热后压力降低，蒸汽流量降低，给水流量变小。符合公式！说明调节级后均工作正常！,未引起振动，说明非转动部分的机械问题！,调节级喷嘴、动叶损坏？,调节汽门？,调节汽门阀杆断裂！,汽轮机的负荷特性举例,2,、一超高压汽轮机在运行,21,个月后发现功率不断下降，已持续一两个月。分析每天数据，发现功率是以不变的速度下降的，而不是突降的。与,21,个月前的运行数据相比，变化情况如下：,流量（,-17.2%,）、功率（,-16.5%,）、调节级后压力（,+21.2%,）、高压缸效率（,-12.2%,）,汽轮机的负荷特性举例,分析：,调节级后压力增加，但流量不增加。不正常！,根据计算公式得出：,a1,各个调节汽门开度均存在：非调节汽门问题,调节级通流面积增大：喷嘴腐蚀？叶片损坏？喷嘴弧段漏气？,高压缸效率略有下降：喷嘴腐蚀！,级的焓降和反动度的变化规律,1,、级的焓降变化规律,（,1,）凝汽式汽轮机,变工况时，凝汽式汽轮机各中间级压比基本不变，各级的理想焓降基本不变。,（,2,）背压式汽轮机,变工况时，背压式汽轮机压力级理想焓降变化规律主要取决流量变化。,p,0,越高，流量变化对焓降的影响越小。,背压式汽轮机流量及焓降变化,a,）工况变化时，若级焓降 减小，反动度 增大；,若级焓降 增大，反动度 减小。,b,）设计工况的反动度较小的级，焓降变化时，反动度变化较大；,设计工况的反动度较大的级，焓降变化时，反动度变化较小。,c,）反动级变工况时，反动度基本不变。,2.,级的反动度变化规律,:,（,2,）动、静叶出口面积比变化，引起反动度变化,当制造、安装误差、运行后磨损、结垢等原因，使面积比偏离设计值，也将引起反动度变化。,变化规律：叶栅出口面积比增大，反动度增大。,叶栅出口面积比减小，反动度减小。,面积比,f,A,n,/,A,b,当 增大时，,C,11,C,1,，,u,不变，,0,，为正冲角。,汽流冲击在动叶内弧段。,撞击损失,定义：冲角,(,叶型进汽角汽流进汽角,),设计工况时，汽流进汽角与动叶进汽角一致，,变工况时，级的焓降变化，汽流偏离设计方向，产生冲角。,当 减小时，,C,11,C,1,，,u,不变，,在最大负荷时，流量最大，轴向推力最大。,凝汽式机组中间各级变工况时，反动度基本不变。,2,、喷嘴配汽凝汽式汽轮机轴向推力,对于喷嘴配汽，轴向推力变化受到调门开启的影响，成折线变化。,全机,压力级,3,、背压式机组的轴向推力,对于背压式压力级在工况变化时，其级前、后压力与流量不成正比，焓降、反动度都变化，所以级的轴向推力不与流量成正比，最大轴向推力都发生在某一中间功率时达到。,滑压运行：,（也称变压运行）指单元机组中，汽轮机调节汽门全开或开度不变，负荷改变时，调节锅炉燃料量、给水量和空气量，,改变锅炉出口蒸汽压力与流量,，而蒸汽温度保持不变，来实现汽轮机的负荷变化。,定压运行：,前面讲到的配汽方式（节流调节、喷嘴调节，保持主气阀前蒸汽参数不变，改变调节阀开度）统称为定压运行。,调节汽门,主汽门,p,0,t,0,不变,主汽门,调节汽门全开,t,0,不变,p,0,锅炉燃料量和给水量,滑压运行,定压运行,滑压运行与定压运行的比较,可靠性，对部分负荷下运行的适应性增加,，,而 保持不变，热应力减少；,提高部分负荷下的热效率,调节汽门全开,节流损失小,新蒸汽 ，不变。末级湿度降低，湿汽损失,低负荷时，锅炉给水压力相应降低，给水泵耗功,但,循环热效率,，汽耗,采用滑压运行：,滑压运行适应工况的大幅度的变化，调峰机组。超临界、超超临界机组,在负荷低至,25%,左右采用滑压运行，热效率可改善,23%,。,12.75MPa,以下,的机组，压降使循环热效率下降过大，一般不用滑压调节。,节流损失,湿汽损失,给水泵耗功,循环热效率,滑压运行的优点,滑压运行方式,纯滑压运行方式。所有调节汽门在整个负荷变化范围内都是全开的。这种方式操作比较简单，缺点是对负荷的微小变化不敏感。,节流滑压运行方式（滑压与节流配汽,）。,在稳定负荷时，调节阀留有,5,15,的开度。负荷降低时，实行滑压运行；负荷增加时，实行节流配汽。克服对负荷变化的不敏感性，但增加节流损失。,复合滑压运行方式（滑压与喷嘴配汽）。高负荷,定压喷嘴配汽运行；低负荷,滑压运行。,p,0,P,el,滑压运行机组安全性与灵活性,定压喷嘴配气会引起调节级过大的温度变化和热应力；,定压节流配气的节流损失大，热经济性低；,滑压运行适于调峰。,调峰,不同负荷下定压和滑压运行高压缸热力过程,蒸汽参数变化对汽轮机运行的影响,主、再热蒸汽压力变化的影响,主、再热蒸汽温度的影响,排汽压力变化的影响,蒸汽品质对汽轮机运行的影响,主、再热蒸汽压力变化的影响,经济性,调节汽门开度不变：压力升高，进汽量增大，理想焓降增加，功率增加，经济性越好。,维持功率不变：节流损失和朗肯循环效率的影响相互抵消，压力变化，经济性基本不变。,安全性：,压力过高，承压部件和调节级叶片危险。,压力过低，若要保持功率，则流量增大，末级叶片危险。,主、再热蒸汽温度的影响,经济性,温度升高，朗肯循环效率升高，末级湿度下降，汽轮机效率提高。,安全性,温度升高，金属高温蠕变，危险。,温度下降过快，汽轮机有可能发生水冲击，极其危险。,排汽压力变化的影响,经济性,排汽压力提高，朗肯循环效率下降，汽轮机的理想焓降减小，经济性下降。,排汽压力下降，朗肯循环效率上升，汽轮机的理想焓降增大，经济性上升。,但排汽压力降到一定值时，汽轮机的理想焓降受喷嘴限制，不再增大，而真空的提高需要增加循环水泵耗电。,因此，存在最佳真空。,安全性,限制排气温度,三、蒸汽品质对汽轮机运行的影响,汽轮机部件的腐蚀问题,氧、二氧化碳,减少空气漏入，加氨提高,PH,值,积垢问题,硅酸盐、氢氧化钠、氯化钠、氯化钙,表面粗糙度加大、流动摩擦损失增加、级效率降低、通流面积减小,湿蒸汽清洗、大修清除,汽轮机的热应力、热膨胀、热变形,汽轮机启动、停机、负荷波动引起金属温度变化带来的问题：,热应力,热膨胀,热变形,热应力的概念,温差引起热应力的机理,影响热应力大小的因素：,汽轮机部件内的金属温差,蒸汽与金属间的温差,蒸汽的温度变化速度,加减负荷的速度,轴封供汽温度,热应力的危害与对策,热应力的危害,交变热应力,低周期疲劳损伤,寿命损耗,减小热应力的措施,气缸结构力求均匀对称，形体简单,起动冲转时，蒸汽温度略高于气缸或金属转子的最高温度,暖机,控制进气参数或机组功率的变化速度,热应力的监视与控制,监视与控制：间接测试,汽缸内外壁温差,某机组热应力的设定值为：,为,+105%,时，报警；,30min,后汽轮机脱扣；,为,-105%,时，报警；,30min,后汽轮机脱扣；,为,+125%,时，报警；,1min,后汽轮机脱扣；,为,-125%,时，报警；汽轮机立即脱扣。,热膨胀,胀差：转子膨胀量汽缸膨胀量,原因：气缸与转子的材料、结构和工作条件差异,影响因素：,负荷变化速度,主蒸汽温升速度,轴封供气温度,摩擦鼓风损失,排气温度,外气缸加热装置,转子的回转效应,热膨胀,危害：动静部分差生摩擦，发生事故,措施：留出足够间隙,考虑最大胀差、隔板等变形,监视：,转子：远离轴承的一端,气缸：远离绝对死点的一端,听音检查,汽缸热变形,上、下汽缸温差引起的热变形：猫弓背,高温蒸汽因自然对流上升,下汽缸布置抽气管、疏水管等,下汽缸保温条件差,汽缸横截面形成椭圆。中部立椭圆，两端横椭圆。,监视：调节级后上、下缸内壁温差，不大于,50,度。,转子的热弯曲及其监视控制,引起转子热弯曲的原因：运行中碰摩，启动时静止状态下进汽，停机后过早停盘车。,最大热弯曲允许值：,0.25-0.35mm,。,热弯曲的监视：晃动。,测点的位置：轴承处。,汽轮机的启动,启动过程概述：,冷态 热态,静止 转动,局部回路投运 整体系统投运,启动中的几个问题,冲转参数的选择,蒸汽与金属温度匹配（,2856,），以免造成热冲击,盘车预热,在盘车的状态下通入蒸汽加热转子和汽缸，使其温度达到,150,，这样不仅避免冲转时热冲击，同时转子已渡过了材料脆性转变温度,启动控制指标,温度变化率，主汽温度变化率,2/min,汽缸、法兰温度差，过大会导致热应力和热变形,振动,胀差，超标会导致动静碰摩,转子热应力，影响寿命损耗,汽轮机的启动,启动前的准备,设备、系统检查,暖管,油系统循环,调节保护装置试验,盘车投入,启动辅机、凝汽器建立真空,冲转和升速暖机,通常汽轮机冲转前需具备下列条件,蒸汽参数达到要求，过热度不小于,50,凝汽器真空保持在,6067,kPa,范围内,润滑油压及轴承油流正常，油温,3045,汽缸上下缸温差不大于,50,盘车正常，大轴原始晃度不大于,0.02mm,热态启动部件金属温度较高，蒸汽参数、凝汽器真空要维持稍高些,中速暖机,(1200 rpm),和高速暖机,(2500 rpm),的目的是防止材料脆性破坏和避免过大的热应力,并网接带负荷,达到额定转速，经检查确认运转正常后，即可并网接带负荷,机组并网后带初负荷,(510%),暖机，暖机的目的是缓和带负荷后出现较大温升、热应力和胀差,改进措施,现代大机组多数配置转子应力监控装置和自启停装置，直接控制升速、升负荷,汽轮机停机,停机的基本步骤,检查、试运转润滑油泵，投入联锁备用,减负荷,停高压加热器,减负荷到,0,。,打闸停机,启动润滑油泵,转子惰走,转子静止，投入盘车运行,排汽缸温度降低后，停盘车。,汽轮机常见故障,机组振动,油系统着火,水冲击,超速,常见振动故障原因,下面介绍机组常见振动故障原因。,质量不平衡,转子的弯曲,动静碰摩,油膜失稳和汽流激振,结构共振,结构刚度不足,联轴器不对中,裂纹转子,转子中心孔进油,转子截面刚度不对称,油系统着火,(oil system firing),汽轮发电机组的调节，润滑、密封油管路及设备漏油引起的火灾。,一般表现为瞬时爆炸式的着火，火势凶猛，如不能及时切断油源，火势将迅速 蔓延扩大，可造成烧毁设备和厂房以致人身伤亡，使电厂长时间丧失发电能力。,油系统着火的两个基本条件,:,漏油,油管路附近有热源,水冲击,(water induction),因水或冷蒸汽进入汽轮机而引起的事故。,水冲击后果：,推力轴承损坏、叶片损伤、汽缸和转子热应力裂纹、动静部分碰磨、高温金属部件永久性翘曲或变形，以及由此带来的汽轮发电机组振动，从而导致轴承、基础及油系统损伤等。,是现代大型汽轮机发生较多且对设备损伤较为严重的恶性事故之一。,超速（,over speed,）,发电机突然甩负荷或其他原因使机组转速飞升达到超速保护动作值。,转速超过汽轮机超速保护动作值仍继续飞升的称：严重超速,机组超速表明汽轮机调节系统有故障。严重超速可造成机组损坏。,