《汽轮机原理》01.pptx

单击此处编辑母版标题样式,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,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第十章 汽轮机运行,第一节 单元制机组运行,当代大型火电厂都是由过滤、汽轮机、发电机等主辅机组成庞大、复杂独立单元制机组。伴随用电结构改变，机组功率必须适应负荷改变要求，参加电网调频、调峰运行。,一、单元制机组运行特点,（一）单元制机组负荷适应性,锅炉与汽轮机时间常数相差很大，,负荷改变引发锅炉风、煤、水量改变；,汽轮机中低压缸功率滞后。,造成机组功率改变滞后于外界负荷改变，对外界负荷适应性较差，一次调频能力相对降低。,1,1/66,（二）单元制机组甩负荷特征,单元制机组容量大、参数高、转子飞升时间常数小（58s），当发电机甩负荷后，轻易引发超速。为了防止机组甩超速，造成保护系统动作停机甚至飞车，大机组都设置了超速控制功效（OPC）。,在电气甩负荷励磁断开、脱网运行时，设有暂态快关高、中调整阀，抑制机组超速；,当甩部分负荷，而励磁电路依然闭合，汽轮机机械机械功率超出发电机负荷达一定值时，还设有快关中压调整阀功效，预防造成转速飞升。,（三）汽轮机运行方式复杂,单元制机组都设置旁路系统，使运行方复杂。,各种开启方式,按蒸汽参数分：额定参数开启，滑参数开启。,单元制机组通常采取滑参数开启。,按冲转方式分：高中压缸开启，中压缸开启；,按开启前汽缸金属温度分：冷态开启,（汽缸金属温度 300）。还有,极热态开启,（汽缸金属温度,4,00）。,2,2/66,2.定压、滑压综合运行,3.无负荷空转运行：机组升速到3000r/min后，对机组进行全方面检验。,4.带厂用电运行：在出故障，断厂用电情况下。,5.主要辅机故障下运行,各种停机方式：额定参数停机，滑参数停机。,二、单元制机组运行调整控制特点,（一）单元制机组机炉协调控制,为改进单元制机组调整特征，增强负荷适应性，提升一次调频能力，大机组都采取机炉协调控制方式，即把转速、功率、汽压等信号同时送机、炉控制器，使之进行协调控制。,协调控制任务：依据机炉运行状态，选择控制策略和接收外部负荷需要命令；对外部负荷命令进行处理，使之与机炉动态特征及负荷改变能力相适应，并对机炉发出负荷控制命令；确定锅炉风、水、煤量，对汽轮机确定对应高、中调整阀开度。,3,3/66,机炉协调控制有三种方式：炉跟机，机跟炉，机炉协调方式。,（二）汽轮机进汽阀门调整控制方式,当代汽轮机都采取DEH控制系统各高、中主汽阀和高中调整阀均采取一一对于EH油压控制 组件驱动。各阀门动作次序都由计算机软件设定，运行人员可依据机组情况进行操作。,高压主汽阀内旁通门控制及与高压调整阀切换；,高压调整阀“单阀调整”和“次序阀调整”；,采取中压调整阀开启时，阀门控制方式切换（高压缸切换）；,高、中压缸调整阀与高低压蒸汽旁路控制阀协调。,（三）单元制机组连锁保护控制,为了防止大机组故障造成巨大损失，单元制机组实施机、炉、电之间以及主机与给水泵、引风机等主要辅机之间连锁保护控制。依据电网或机组主要设备故障，自行减负荷、停机或停炉操作。主要连锁保护功效有4个：,4,4/66,（1）快速切断主燃料停炉和对应连锁。当锅炉故障引发锅炉连锁保护动作时，马上切断主燃料停炉，并连锁汽轮机跳闸，发电机跳闸，整个单元机组停运。,（2）汽轮机和发电机跳闸保护及对应连锁。汽轮机与发电机互为连锁，,（3）甩负荷连锁。汽轮机和发电机未发生故障，但因电网故障或其它原因使主断路器跳闸，也会引发甩负荷动作。,（4）快速减负荷连锁。,5,5/66,第二节 汽轮机开启与停机,汽轮机开启与停机是运行中两个最复杂工况。,一、影响汽轮机启停速度原因,汽轮机是在高温、高压、高转速条件下运转巨型精密机械。汽轮机在开启与停机运行中，参数改变，其金属温度和动静间隙发生改变，从而引发热应力和热变形。当热应力和热变形超出金属材料允许值时，将产生永久变形或破坏。,（一）汽轮机启停过程中传热,汽轮机启停过程中，在汽缸内、外壁间以及转子外表面和中心或中心孔内表面间形成温差。传热温差是汽轮机金属部件产生热变形、热应力和胀差，限制机组开启速度。,6,6/66,1汽缸在冷态开启过程中非稳态和稳态传热,汽轮机冷态开启之前，缸壁温度靠近室温，当用蒸汽冲转汽轮机时，与蒸汽直接接触汽缸内表面温度很快升高，但缸壁其余部分保持着原来温度。伴随导热进行，汽缸壁温度由里向外逐步升高。因为进入蒸汽温度和压力在不停上升，汽缸内壁及其它各点温度也连续升高。这种沿壁面温度随时间改变是,非稳定导热过程,。显然，内外壁最大温差会发生在开启过程某一时刻，此时热应力最大。加热越快，内外壁温差越大，热应力越大。,开启结束，到达额定参数与额定负荷时，缸壁中温度分布就渐趋稳定，此时即进入,稳定导热过程,。,汽缸内外壁间温差估算公式为,（10-1）,式中，,为 汽缸壁厚，m；为导温系数，；w为缸壁温升速度，。,7,7/66,由式(101)可知：,汽缸内外壁温差与壁厚平方成正比，与壁面温升速度成正比。,所以，在满足汽缸强度条件下，减薄缸壁厚度，采取合理升温速度。,2蒸汽与汽缸内表面、转子外表面间凝结换热,冷态开启时，汽缸和转子等部件温度低于冲转蒸汽饱和温度。当蒸汽进入后，在金属壁面上就会发生凝结换热。形成一层水膜，产生“膜状凝结”。还有一个形式凝结称为“珠状凝结”，比膜状凝结换热更强烈。,在冷态开启早期阶段，传热温差大，换热猛烈，金属中产生很大温度梯度，很大冲击热应力。所以，经过冲转前进行盘车预热，降低热冲击。,3蒸汽与汽缸内表面、转子外表面间对流换热,当零部件金属表面温度到达该蒸汽压力下饱和温度时，凝结结束，蒸汽以对流换热方式向金属传递热量其换热系数小得多。,8,8/66,（二）热应力、热膨胀和热变形,热应力、热膨胀和热变形是影响汽轮机启、停及变负荷三个主要原因。直接关系到汽轮机安全可靠性及设备使用寿命。,热应力：经过积累，最终以部件裂纹，寿命终止；,热膨胀和热变形：影响汽轮机启、停及变负荷运行能否顺利进行，要求控制好热膨胀和热变形。,1汽轮机运行时热应力,（1）汽缸热应力。,汽轮机开启或升负荷时，蒸汽温度高，汽缸内壁受压应力；,停机减负荷时，受拉伸应力。而且在停机或减负荷中，内壁热拉应力与汽缸内外压差而产生机械拉应力同向叠加，使合成拉应力增大。,另外汽缸在缸内快速冷却时，也会出现较大拉应力，汽轮机快冷比快速加热更危险。,所以热状态汽轮机用低于缸温低温蒸汽进行冲转开启，或突然甩负荷，机组是非常危险。,从额定状态甩半负荷比甩全负荷危险性更大，此时，蒸气温降大。所以，汽轮机对甩负荷带厂用电及甩负荷空转都有严格时间限制。,为了安全运行和降低寿命损耗，在停机和降负荷过程中，汽温或降负荷率应比开启或升负荷时更小。,9,9/66,热应力与汽缸内外壁温差成正比。可经过控制汽缸内、外壁温差来控制热应力。汽缸内外壁最大允许温差为50一70。,在开启和负荷改变时，调整级汽室汽温改变很大，汽缸最大温差经常出现在,调整级对应汽缸壁与法兰螺栓孔处,。必须严格控制调整级汽室蒸汽温度改变率。,（2）螺栓及法兰热应力。,在开启过程中，法兰与螺栓之间存在着较大温差。因为法兰膨胀，螺栓被拉长。此时，螺栓承受安装时,拉伸预应力、汽缸内蒸汽压力引发拉伸应力，又有热应力,。如三种拉应力之和超出螺栓材料屈服极限，螺栓就发生塑性变形甚至断裂。,螺栓产生热拉应力，法兰则受到热压应力。若这种应力过大，法兰结合面产生局部塑性变形，结合面严密性将受到破坏。法兰与螺栓热应力，与法兰与螺栓间温差成正比。,10,10/66,（3）转子热应力。,汽轮机转子在启、停过程中，表面受到加热或冷却。比如，,在开启时，蒸汽加热转子表面，轴心部分温度低。转子截面径向温差，转子中心产生热拉应力，外表面产生热压应力。到一定负荷处于稳定后，转子径向温差逐步减小，热应力基本消失；,停机时情况与开启时相反，转子外表面产生热拉应力，而中心处产生热压应力。,转子热应力是汽轮机安全,监控重点。,最大热应力发生部位通常是在高压缸调整级处，中压缸进汽处，高、中压轴封处。这些部位蒸汽温度高，变工况时温度改变大，引发热应力大。这些部位还存在结构突变，如叶轮根部、轴肩处过渡圆角及转子上弹性槽等，因为存在较大,热应力集中,，使得热应力成倍增加。,11,11/66,（4）转子低周疲劳和低温脆性,大机组均采取双层汽缸，汽缸及法兰厚度相对减薄，内、外壁温差减小。这么，汽缸热应力就不是主要问题，而转子热应力却成为主要问题。伴随汽轮机容量增大，转子直径也越来越大。在启、停过程中，转子热应力、热变形也就越大。所以，转子,低周疲劳,和,低温脆性,成为关键问题。,低周疲劳：,是指机组屡次重复启、停或升、降负荷时，由交变热应力引发损伤。这种交变热应力改变周期比较长。,脆性转变温度：,金属材料在较低温度下工作时，机械性能发生改变。当温度低于某一定值时，材料从韧性转变为脆性，许用应力下降，材料易发生脆性断裂，通常称这一温度为材料脆性转变温度。惯用转子钢材，脆性转变温度普通为80,140。,为确保转子不发生脆断，汽轮机超速试验以及带大负荷运行，应在定速后经一段时间低负荷运行，待转子被加热到脆性转变温度以上再进行。,12,12/66,（5）热冲击,热冲击是指蒸汽与汽缸、转子等部件在短时间内进行强烈热交换过程。此时金属部件内温差大，热应力大，甚至超出材料屈服极限。严重时，一次严重热冲击就可能造成部件损坏。热冲击主要原因有三种：,1）开启时蒸汽温度与金属温度不匹配。,开启时，要求蒸汽温度高于金属温度，且二者应该匹配，假如相差太大就会对金属部件产生热冲击。通常以调整级处参数来衡量。如：日立250MW汽轮机给出最住匹配温度为：调整级处蒸汽温度比金属温度高2855。对于几个进口600MW汽轮机，要求热态开启时主蒸汽及再热蒸气温度应比第一级金属温度高50100，且有50以上过热度等。,2）极热态开启时造成热冲击,。因为保护误动或故障造成汽轮机短时间事故停机，假如在24h内重新开启，此时高、中压缸第一级处金属温度极高，其开启为极热态开启。极热态开启时，蒸汽到调整级后汽温比该处金属温度低很多，转子外表面先产生拉应力。经过一段时间以后，蒸汽温度高于金属温度，转子表面又转为压应力。这种应力拉压循环，对寿命极为不利。造成转子或汽缸一次疲劳损伤，应尽可能降低汽轮机极热态开启次数。,3）甩负荷造成热冲击。,汽轮机发生大幅度甩负荷，通流部分蒸汽温度急剧改变，在转子和汽缸上产生很大热应力。机组带负荷越多，甩负荷后引发热应力越大。,13,13/66,2汽缸及转子热膨胀,（1）汽缸绝对膨胀,金属受热后，其长、宽、高都要膨胀。大型汽轮机，其轴向长度很长，当从冷态开启到带至额定负荷时，金属温度改变很大，故轴向膨胀量最大，是监控重点之一。,汽缸绝对膨胀：,是指从基准点(死点)开始，沿要求(轴向)方向膨胀或收缩数值。比如，300MW机冷态开启到带额定负荷，高、中压缸总绝对膨胀值可达近40mm。为了确保机组安全，在前轴承箱基架上装有高中压缸绝对膨胀传感器。,滑销系统,合理布置及正常导向，能够确保汽缸在各个方向能自由伸缩，同时确保汽轮发电机组各部件之间相对位置正确。,滑销系统设有纵销、横销、立销和角销,，分别引导汽缸各部分沿轴向、横向和垂直方向自由移动。,汽缸死点：,横销和纵销延长线交点，称为汽缸死点。当代大型多缸汽轮机普通都有两个以上汽,缸绝对死点,和多个汽缸,相对死点,。,14,14/66,（2）转子绝对膨胀转子相对死点：,推力轴承与转子推力盘接触面是转子死点。转子轴向位置由推力轴承决定。,转子绝对膨胀：,转子以该相对死点为起点，沿转子轴向膨胀称转子绝对膨胀。,（3）汽缸与转子相对膨胀,汽轮机启、停和工况改变时，转子和汽缸分别以各自死点为基准沿轴向膨胀（收缩）。因为汽缸与转子结构不一样，材料不一样，汽缸质量大于转子，而汽缸与蒸汽接触面积又小于转子与蒸汽接触面积，使得蒸汽对汽缸加热（冷却）比对转子加热（冷却）来得慢。所以，在开启（停机）过程中汽缸与转子绝对膨胀值是不等，二者之差称为,相对膨胀（,胀差）。胀差过大（或失控）就会使汽轮机轴向动静间隙消失，造成动静摩碰和振动事故。,胀差是制约汽轮机启、停一个主要原因，运行中要亲密监视和控制。当胀差超限时，汽轮机保护动作，跳闸停机。比如国产300MW冲动式汽轮机，在高压转子前端(前轴承箱内)和低压转子后端(低压后轴承箱内)各装有一个胀差传感器，可实时监控机组胀差。,15,15/66,（4）胀差改变规律,正胀差：,冷态开启前，要预热，轴封供汽，此时出现是,正胀差,（即转子膨胀值大于汽缸膨胀值）。从冲转到定速阶段，转子加热快，正胀差呈上升趋势。当采取中压缸开启，则这阶段胀差改变主要发生在中压缸。当并网带负荷后，蒸汽温度和流量深入提升，蒸汽与汽缸、转子热交换加剧，正胀差增加较大。当进入准稳态区或开启结束时，正胀差值到达最大。因为在开启过程中要进行屡次,暖机,，汽缸有足够膨胀时间，可缓解胀差大矛盾。,汽轮机稳定运行时，转子和汽缸金属温度靠近同位置蒸汽温度。,负胀差：,当甩负荷或停机时，流过汽轮机蒸汽温度会低于金属温度，一样地，转子比汽缸冷却快、收缩快，所以出现,负胀差,。,汽轮机打闸停机后，在转子情走阶段胀差有所增加。其主要原因是：打闸后调整阀关闭，没有蒸汽进入通流部分，转子摩擦鼓风热量使转子温度升高；,泊松效应：,转子高速旋转时，受离心力作用，转子发生变形，在径向变粗和轴向变短（即力学中泊松效应）。当转速降低时，离心力作用减小，大轴变细变长，使胀差向正方向增加。对于低压转子，因为其直径大，泊松效应更显著。,热态开启时转子、汽缸金属温度较高，若冲转时蒸汽温度偏低，则蒸汽对转子和汽缸将起到冷却作用，出现负胀差。,16,16/66,（5）影响膨胀原因及控制办法,1）汽轮机滑销系统,。滑销系统是为了确保对汽轮机正常热膨胀，运行中应注意定时往滑动面注油，确保滑动面润滑及自由移动。,2）蒸汽温升（温降）和流量改变速度,。蒸汽温升或流量改变越大，转子与汽缸胀差也越大。所以，在启、停过程中，要控制蒸汽温度和流量改变速度。,3）轴封供汽温度。,轴封供汽直接与汽轮机大轴接触，其温度改变直接影响转子伸缩。热态开启时，假如高中压轴封汽源来自温度较低汽源，就会造成前轴封段大轴急剧冷却收缩，过大时，将造成动静部分摩擦。大型机组轴封供汽除了低温汽源外，还设置了高温汽源。,4）汽缸法兰、螺栓加热装置,。在启、停过程中使使用方法兰和螺栓加热装置，能够有效地减小汽缸内外壁、法兰内外、汽缸与法兰、法兰与螺栓温差，加紧汽缸膨胀（收缩），起到控制膨胀和胀差目标。但现在生产机组，因为汽缸采取窄、高型法兰，取消了汽缸法兰、螺栓加热装置。西门子产汽轮机高压缸为整体圆筒形，取消了汽缸法兰，使汽缸温度改变能更加好地与转子同时。,17,17/66,5）凝汽器真空。,开启过程中，当机组转速或负荷一定时，改变真空能够调整胀差。当真空降低时，欲保持机组转速或负荷不变，应增加进汽量，使高压转子受热加紧，高压缸正胀差增大。因为进汽量增大，中、低压缸摩擦鼓风热轻易被蒸汽带走，因而转子被加热程度减小，正胀差减小。当凝汽器真空升高时，过程恰好相反。,6）汽缸保温和疏水。,若汽缸保温不好，会造成汽缸温度分布不均匀且偏低，从而影响汽缸充分膨胀，也使胀差增大。汽缸疏水不畅可能造成下缸温度偏低，影响汽缸膨胀，并轻易引发汽缸变形。,18,18/66,3汽轮机热变形,汽轮机开启、停机和负荷改变时，汽缸和转子内外壁出现温差，产生热应力、热变形。假如热变形过大，可能造成通流部分动静间隙消失而碰摩。若汽封碰摩，其径向间隙扩大，增大漏汽量，使经济性降低。另外动静部件碰摩，会引发机组振动，甚至产生大轴弯曲事故。,（1）上下缸温差引发汽缸热翘曲。,在启、停过程中，会出现上缸温度高于下缸温度，造成上缸膨胀大于下缸，从而使汽缸产生向上拱起热翘曲变形。上下缸温差产生原因主要有四个。,1）上下缸散热面积不一样,，下缸布置有回热抽汽管道和疏水管道，散热面积大。,2）在汽缸内，温度较高蒸汽上升，而冷却后凝结水流至下,缸，形成水膜，使下缸温度下降。,3）停机后汽缸内形成空气对流，,温度较高空气上升回到上缸，下缸内空气温度较低，增大了上下汽缸温差。,4）运行中，下缸保温层易脱落，,而且下缸是置于温度较低运行平台以下并造成空气对流，使上下汽缸冷却条件不一样，增大了温差。,19,19/66,上下缸温差最大值往往出现在调整级附近，所以，汽缸热翘曲值最大部位也在调整级附近。因为汽缸变形上拱，使下部动静部件径向间隙减小，同时隔板和叶轮也偏离正常情况下所在垂直平面，而使轴向间隙改变。所以汽轮机开启时，上下汽缸温差普通要求控制在3550范围内。,在开启过程中，为了控制上下汽缸温差在，必须严格控制温升速度，同时要使高压加热器一起开启。在开启过程中还要确保汽缸疏水通畅，不要有积水；在维修方面，下汽缸要采取很好保温结构和优质保温材料，适当加厚保温层或者加装挡风板，以降低空气对流。,（2）汽缸内外壁和法兰内外壁温差引发热变形。,大容量汽轮机汽缸和法兰厚度大。在启、停和负荷改变时，假如控制不妥，可能会出现较大温差，使汽缸和法兰产生较大热应力，造成汽缸水平结合面法兰内凹或外凸变形。汽缸横截面变形对汽缸径向间隙、法兰水平结合面和法兰螺栓影响以下。,20,20/66,1）汽缸横截面呈椭圆变形及对汽缸内部径向间隙影响。,在汽缸中间横截面上，将产生立椭圆变形，引发该处垂直方向动静部件间径向间隙增大，使漏汽增大；在汽缸两端，产生横椭圆变形，引发该处垂直向动静部件间径向间隙减小或消失，造成汽缸内部顶部和底部摩擦；该处水平向动静部件间径向间隙增大，造成漏汽增大。,2）汽缸横截面呈椭圆变形对汽缸法兰水平结合面影响。,当汽缸横截面出现立椭圆变形时，汽缸法兰水平结合面将出现内张口，在螺栓压紧力作用下，结合点局部压应力增大。结合面金属将产生塑性变形，使结合面密封性能下降，造成汽缸漏汽。同理，当汽缸横截面出现横椭圆变形时，汽缸法兰水平结合面将出现外张口，造成一样危害。,3）汽缸横截面呈椭圆变形对法兰螺栓受力影响。,当汽缸横截面产生椭圆变形时，造成螺栓拉断或螺帽结合面压坏等事故发生。,法兰及汽缸产生上述变形根本原因，是因为内外壁温差过大所致。大型汽轮机采取双层缸、窄高形法兰，能有效减小法兰内外温差，减小汽缸热变形。,在启、停过程中，要求将调整级处法兰内外温差控制在30100左右。,21,21/66,（3）转子热弯曲,上拱热变形：,转子位于汽缸内，当汽缸出现上下温差时，转子温度分布也会受到影响。转子静止时，就会出现上部温度高于下部，上部膨胀大于下部，造成转子产生上拱热变形。,弹性弯曲：,当汽缸上下温度趋于平稳，温差消失，转子径向温差和弯曲变形消失，恢复原状。转子这种暂态弯曲，称为弹性弯曲或暂态弯曲。,塑性弯曲：,当转子径向温差过大，其热应力超出材料屈服极限时，将造成转子塑性弯曲或称永久性弯曲。转子产生永久性弯曲属于恶性事故，应尽可能防止。,自然弯曲：,转子在没有温差情况下支承在两轴承之间，因为重力作用会自然下垂弯曲，称为自然弯曲或原始弯曲。,当转子出现上下温差时，其弯曲值就是原始弯曲与热弯曲值之和。汽轮机冷态开启前，转子仅有自然弯曲，而热态开启前是两种弯曲叠加。汽轮机盘车装置一个作用就是经过低速盘动转子，消除转子上下温差，从而减小转子热弯曲值。,22,22/66,转子热弯曲值,与温差成正比，与转轴中部直径成反比。弯曲引发转子质量中心偏移而产生不平衡离心力。不平衡离心力是引发转子振动主要原因之一，假如在弯曲情况下进行开启，将产生强烈振动。,转子弯曲过大会引发,转子振动、通流部分、前后轴封、隔板汽封及叶顶汽封径向间隙，产生动静摩擦，深入助长振动。同时，大轴局部可能与汽封体严重摩擦，产生永久变形或裂纹。转子最大弯曲值普通在调整级附近。,因为转子弯曲引发危害很大，故在冲转开启之前，应对转子热弯曲进行严密监视及控制。合格后才能冲转，不然应继续盘车。,23,23/66,二、汽轮机开启方式及冲转参数确实定,汽轮机开启过程是将机组从静止状态经过盘车、冲转升速抵达额定转速、并网并逐步升负荷到额定值加热过程。开启操作关键就是依据开启前汽轮机金属温度水平和开启要求，采取科学合理加热方式，要安全可靠、寿命损耗合理，用较短时间及较少资源花费，依序开启各主、辅机及系统，将汽缸及转子金属温度提升到额定负荷所对应温度水平。,汽轮机启停要综合考虑转子寿命、热变形和胀差各方面原因，经过分析计算及试验确定最正确冲转参数和温升率。,（一）汽轮机开启方式,1按新蒸汽参数分类,（1）额定参数开启。,额定参数开启时，从冲转到带额定负荷，汽轮机前蒸汽参数一直保持额定值。额定参数开启，新蒸汽压力和温度高，蒸汽管道、阀门和本体金属部件会产生很大热应力和热变形，使胀差增大。所以，采取额定参数开启，必须延长升速和暖机时间。,24,24/66,（2）滑参数开启,滑参数开启时，汽轮机前蒸汽参数随机组转速和负荷增加而逐步升高。滑参数开启有真空法和压力法两种方式。,1）真空法滑参数开启,：锅炉点火前，锅炉到汽轮机蒸汽管道上全部阀门全部开启，抽真空设备投入，真空直达锅炉汽包或汽水分离器。锅炉点火产生一定蒸汽后，转子即被自动冲转。今后，汽轮机升速和升负荷全部由锅炉来调整控制。,2）压力法滑参数开启：,冲转前汽轮机前含有一定新蒸汽压力，冲转和升速由汽轮机主汽阀或调整汽阀控制实现。冲转、升速、带初始负荷过程中，锅炉维持一定压力，汽温则按一定规律升高。抵达一定初始负荷以后，锅炉汽温、汽压同时开始滑升，逐步增加机组负荷。当前大多数高参数大容量汽轮机均采取压力法滑参数开启。,25,25/66,2按冲转时进汽方式分类,(1)高、中压缸联合开启,联合开启时，蒸汽同时进入高、中压缸冲动转子。因为再热汽温滞后于主汽温，使高、中压缸产生一定温差。对于高、中压分缸布置机组，其膨胀不易控制。对于高、中压合缸机组，其结合部同时加热，热应力小，并能缩短开启时间。,(2)中压缸开启,开启时，高压缸不进汽，由中压缸进汽冲转。待转速升到,2500rmin或机组带上10,15负荷后，切换成高、中压缸同时进汽。这种方式对控制胀差有利。,3按开启前汽轮机金属温度分类,(1)冷态开启。,汽缸金属温度在150以下时开启，称为冷态开启。,(2)温态开启。,汽缸金属温度在150,300之间开启时，称为温态开启。,(3)热态开启。,汽缸金属温度在300以上开启时，称为热态开启。热态开启又可分为,热态,(300,400)和,极热态,(400以上)开启两种。,普通情况下，停机一周后开启为冷态开启；停机48h后开启为温态开启；停机8h后开启为热态开启；停机2h后开启为极热态开启。,26,26/66,4按开启时控制进汽阀门分类,(1)高、中压调整汽阀同时控制开启,。高、中压调整汽阀控制开启时，高、中压自动主汽阀全开，进入汽轮机蒸汽量由调整汽阀控制。这种开启方式优点是对转速或负荷轻易控制，节流损失相对较小。,(2)高压缸自动主汽阀内旁通门控制开启,。开启前，调整汽阀全开进入汽轮机蒸汽量由高压自动主汽阀内旁通门控制。这种开启方式优点是汽轮机第一级为全周进汽，汽缸及转子周向加热均匀。,(3)中压调整阀控制开启。,此方式下高压缸先不进汽，由中压调整阀控制冲转开启。,27,27/66,(二)冲转参数确实定,大型汽轮机采取压力法滑参数开启时，应依据开启前缸温合理确定冲转参数，使开启过程热应力、寿命损耗控制在允许范围，同时也确保有尽可能快开启速度。,冲转参数与缸温关系是：缸温高则冲转参数高，反之则低。确定冲转参数方法是先依据缸温状态和开启方式确定蒸汽压力。如某300MW汽轮机高中压缸联合开启蒸汽压力为：冷态3.45MPa、温态6.9MPa、热态9.81MPa、极热态11.76MPa。再依据缸温及所采取阀门调整方式进行热力计算，确定与之匹配主汽温、再热汽温和对应温升率。计算时，也能够预先将相关计算结果绘制成曲线备查。,工程实例，,某300MW汽轮机冷态开启参数确实定（略）,28,28/66,三、滑参数开启,滑参数开启与额定多数开启相比，其优点以下所述。,(1),额定参数开启时，锅炉点火升压至蒸汽参数到额定值，普通需要25h，其后方可暖管、冲转。暖机还要分阶段暖机。滑参数开启时，锅炉点火后，可用低参数蒸汽预热主蒸汽管道，对高压缸预暖。当锅炉压力、温度升到一定值后，就可冲转、升速、并网接带负荷。伴随锅炉汽温、汽压逐步提升，机组负荷自然滑升，直至带到额定负荷。这么缩短了开启时间,。,(2),滑参数开启冲转时使用低参数蒸汽加热管道和汽轮机金属，温差小，金属热应力小，,改进机组加热条件,。,(3),滑参数开启时，蒸汽体积流量大，,便于控制和调整汽轮机转速与负荷,。,(4),额定参数开启时，工质和热量损失大。滑参数开启时，锅炉不对空排汽，全部蒸汽及其热能用于暖管、暖机，降低了工质损失，,提升了电厂经济性。,29,29/66,(5)滑参数开启升速和带负荷时，调整汽阀全开，加热均匀，,降低金属部件温差和热应力。,(6)滑参数开启时，经过汽轮机蒸汽流量大，可有效地冷却低压段，使排汽温度不致升高，,有利于排汽缸正常工作。,(7)开启操作相对简单。,（一）冷态滑参数开启关键点,(1)轴封供汽时机及温度,。为快速建立真空,降低开启能量消耗，应提前向轴封供汽。轴封供汽应尽可能用低温辅助汽源，注意检验轴封抽汽器和轴封加热器工作是否正常，以预防轴封蒸汽外泄、进入轴承，造成润滑油质恶化。,(2)冷态开启冲转前高压缸及自动主汽阀预暖,。为防止冲转时产生过大热冲击，降低汽缸、阀门及转子寿命损耗，要求蒸汽温度要与汽缸、转子金属温度相匹配。大机组对高压缸采取,盘车预暖,方式，即在盘车状态下正向或逆向对高压缸通入o.4,O.8MPa、200,250辅助或本机蒸汽，预暖转子、汽缸金属部件，使金属温度尽可能升高到低温脆性转变温度以上。,30,30/66,(3)冲转和升速中应注意问题,冲转前要严格核查主、再热蒸汽参数是否到达冲转要求；,汽轮机各项主要热力参数及机械监控参数(如进汽参数、真空度、润滑油压力和温度、高中压缸金属温度、绝对膨胀、胀差以及大轴弯曲度等)是否符合冲转条件。,视机组实际情况选取开启方式和冲转时进汽调整方式(单阀或次序阀)；适时投入汽缸夹层加热以控制胀差。,合理选定冲转早期摩擦检验转速(普通为500rmin)和升速率100(rmin)min。冲动后，应暂时关闭冲转汽门，在转子惰转过程中，用专用设备检验倾听汽缸内有没有动静摩擦。,31,31/66,确认无异常后，重新开启冲转汽门，维持在摩检转速下，对机组进行全方面检验，确认无问题后升到中速，进行中个速暖机。,中速暖机时，要注意避开临界转速，引发机组强烈振动。,中速暖机完后应检验汽缸各点金属温度、各对应点金属温升、汽缸膨胀、胀差、机组振动等值是否符合要求。,继续升转速到高速，进行高速暖机。要快速而平稳地经过临界转速，切忌在临界转速下停留。,中速暖机和高速或额定转速下暖机目标：即预防材料脆性破坏和预防产生过大热应力。,32,32/66,(4)并网和带负荷中暖机及胀差控制,机组并网后带初始负荷不能低于额定负荷10。假如进汽量小，高中压缸加热迟缓、低压缸因摩擦鼓风而升温过大，造成机组胀差及振动过大。,带初始负荷暖机应保持适当时间，使机组充分加热。这一阶段对胀差和汽缸绝对膨胀要严密监控。,低负荷暖机结束，逐步开大调整汽阀，机组进入滑压运行。锅炉加强燃烧，按冷态开启曲线升温升压，增加负荷。,当主蒸汽、再热蒸汽到达额定参数后，机组进入定压运行。汽轮机逐步开大调整阀，直到额定负荷。,(5)辅机调整操作,在升负荷过程中，要进行相关辅机调整操作。除氧器，端部汽封，凝结水泵，给水泵等辅机。,低压加热器都采取随汽轮机开启投入，高压加热器是在机组带至一 定负荷或抽汽压力高于大气压力后投入。,33,33/66,(6)开启过程中安全监控。,开启过程中，应加强安全监控。在以下情况下禁止汽轮机开启或运行：,主蒸汽和再热蒸汽参数没有到达冲转要求；,危急保安器动作不正常，自动主汽阀、调整汽阀、抽汽逆止门卡涩不能关闭严密；,调整系统不能维持汽轮机空负荷运行或机组甩负荷后不能维持转速在危急保安器动作转速以内；,汽轮机转子弯曲超出原始值0.03mm；,高、中压外缸上、下缸温差超出50，内缸上、下缸温差超出35；,盘车时，汽轮机内部有显著金属摩擦声；,任何一台油泵或盘车装置失灵；,油质不合格，油箱油位或油温低于要求值；,汽轮机各系统有严重泄漏，设备保温不合格或不完整；,主要保护装置或主要电动门失灵，主要仪表失灵(转速表、挠度表、振动表，热膨胀表、胀差表、轴向位移表、各轴承瓦块合金及回油温度表、润滑油压表及金属温度表等)。,34,34/66,为了顺利开启，预防加热不均使部件产生过大热应力、热变形以及动静摩擦，,应控制好下面几个指标,：,蒸汽温升率小于11.5min，金属温升率小于1.52min；,上下缸温差小于50；,汽缸内外壁温差小于35；,法兰内外壁温差小于80；,汽缸与转子相对胀差在要求范围以内。,汽轮机冷态滑参数开启中，在冲转、并网后加负荷过程中，金属加热比较猛烈。尤其是低负荷阶段，汽缸与转子之间温差较大，胀差大。出现较大胀差时，应停顿升温、升压，进行暖机。要注意振动情况，禁止硬闯临界转速和降速暖机；按要求曲线控制蒸汽温度改变，当汽温在10min内下降50及以上时，应打闸停机。,35,35/66,(二)热态滑参数开启关键点,热态开启时，高、中压转子中心温度已超出脆性转变温度。在升速过程中不需要暖机，但应预防在低速和空载下汽缸被冷却，应尽快并网升负荷到对应缸温工况。热态开启时金属温度较高，存在温差，尤其是上下缸温差和转子径向温差。所以要注意把握以下关键点。,(1)控制上、下缸温差在允许范围,开启时，上、下缸温差超限会改变动静间径向间隙，造成轴封与转子摩擦。严重时会造成转子局部过热、热变形和胀差。,汽轮机停机方式分,为正常停机和故障停机两大类。,正常停机,是指有计划停机。比如，检修停机，停机时间大于7天，再次开启时为冷态开启；热备用停机，停机时间为12天，再次开启时为热态开启。,故障停机,指机组发生异常，保护装置动作或人为紧急停机。在停机过程中，应注意监视以下参数：主、再热蒸汽压力和温度减温率，轴承振动，胀差，上、下缸温差，汽缸金属减温率，低压缸排汽温度，轴向位移，轴承金属温度等。,正常停机,又分为,额定参数停机,和,滑参数停机,两种方式。,36,36/66,(一)额定参数停机,额定参数停机普通用于短期(调峰或抢修)正常暂时停机。停机过程中，蒸汽压力和温度保持额定值，用调整阀控制减负荷。停机后汽缸温度较高。大容量再热汽轮机组减负荷过程中，要让锅炉一直维持额定参数很大困难，同时也造成燃料浪费。所以，应视机组实际情况选取这种停机方式。,(二)滑参数停机,滑参数停机是指在调整阀全开，借助锅炉降低蒸汽参数来减小汽轮机负荷和冷却机组停机方式。因为全周进汽，金属部件冷却均匀，停机后汽缸金属温度较低，大大缩短汽缸冷却时间。滑参数停机多用于大、小修计划停机。滑参数停机时温降率应严格限制，普通以调整级处蒸汽温度比该处金属温度低2050为宜。,37,37/66,滑参数停机两种不一样方式。,(1)定温滑压方式,依据停机后对汽缸金属温度水平不一样要求，能够按定温滑压方式，保持调整汽阀全开，主、再热蒸汽温度不变，逐步降低主蒸汽压力，使负荷逐步下降。采取该方法是为了调峰要求再次开启时，汽轮机与锅炉金属温度都较高，使在较大温升率时，汽缸和转子热应力不超出允许值，缩短再次开启时间，增加机组运行灵活性。,(2)汽温和汽压同时滑变方式,该方式下滑参数分阶段进行，每减到一定负荷稳定,后，保持汽压不变降低主蒸汽温度(普通降温率为：主蒸汽115min，再热蒸汽2min，高中压缸内缸金属温降率小于40h)。当汽缸金属温度下降迟缓，且蒸汽过热度靠近50时，即可降低主蒸汽压力，滑减到所需负荷，再降温，这么交替进行。,38,38/66,(三)复合变压停机,首先保持主蒸汽温度和调整阀开度不变，汽轮机负荷随主蒸汽压力下降而滑降，待负荷降到某一定值后，则保持主蒸汽压力和温度不变，经过关小高压调整阀和中压调整阀使汽轮机负荷深入减小。汽轮机负荷靠近零时，解列发电机、脱扣汽轮机。这种方式称为复合变压停机。,(四)故障停机,故障停机可分为紧急故障停机和普通故障停机。,紧急故障停机，,是指故障对设备造成严重威胁，必须马上打闸、解列、破坏真空，尽快停机。,普通故障停机，,依据故障不一样性质，尽可能做好联络或协调工作，按规程要求稳妥地把机组停下来。当出现故障停机情况时，运行人员应准确判明是紧急故障还是普通故障，然后快速按不一样方式处理。,(1)紧急故障停机及处理。,当出现直接威胁汽轮机及发电机本体安全、必须马上停机紧急情况时，应作为紧急故障停机处理。这些情况包含：机组强烈振动和摩擦撞击、水冲击及汽温骤降、轴承断油冒烟、轴向位移超出跳闸值而保护末动、机组超速而保护未动等。,39,39/66,当正确判明是紧急故障后应按如,下步骤处理,：,1)主控打闸或就地打闸后,，确认机组转速下降，同时监视下述自动操作是否动作，不然手操完成：,高中压主汽阀及调速汽门快决速关闭；,各段抽汽逆止门和高压缸排汽逆止门快速关闭；,高压和低压加热器进汽电动门联动关闭；,疏水门自动联开；,旁路系统动作正常；,给水泵连锁动作；,轴封汽源切换正常等。,2)马上开启交流润滑油泵。,3)全开真空破坏门，停顿真空泵运行,。,4)按紧急停机规程对机组进行监视和操作，,在自动操作不能成功时，手动完成操作。,40,40/66,(2)普通故障停机及处理,普通故障是指不直接或即刻危及汽轮发电机本体安全，但必须在一定时限内停机事故情况。如国产300MW机组要求，下述情况属普通故障：,循环水中止不能马上恢复；,凝汽器压力升至19.7kPa以上；,凝结水泵故障，凝汽器水位急剧上升，备用水泵不能投入；,在额定负荷下，主、再热蒸汽温度升到557或降到430，经调整无效；,抗燃油压下降至9.8MPa以下或抗燃油箱油位低到l00mm以下；,油系统严重漏油无法维持运行；,高压缸排汽温度大于或等于420；,调整保安系统故障无法维持正常运行；,机组甩负荷后空转或带厂用电超出15min；,高中压缸、低压缸账差增大，调整无效超出极限值等。,41,41/66,当判明是普通故障情况时，应做不破坏真空停机处理，处理方法以下：,1)非保护动作停机，,在条件允许情况下先降负荷至零，开启交流油泵并确认运行正常后，再打闹、解列停机，,2)除不破坏真空，,其它操作均按紧急停机过程处理。,42,42/66,第三节 汽轮机正常运行维护,汽轮机正常运行维护是经常性细致工作。机组能否长久安全、经济运行，除了做好开启、停顿、事故预防和处理之外，大量工作则是日常运行维护和调整。,一、汽轮机正常运行维护工作内容,汽轮机正常运行维护工作内容有：,(1)监视相关仪表，,对运行参数进行分析，跟踪检验机组运行安全及经济情况；,(2)调整相关运行参数和运行方式,，落实负荷经济分配标准，尽可能使设备在最正确工况下运行，降低热耗率和厂用电率，提升机组运行经济性；,(3)加强对缺点设备、故障系统和特殊运行方式下设备监视，,预防事故发生和扩大，提升设备利用率，确保设备长久安全运行；,(4)定时进行各种保护试验,及辅助设备正常试验和切换工作。,43,43/66,大型汽轮机自动调整和自动保护功效已十分完善，但因为系统复杂性和运行工况多变性，机组正常运行仍需采取运行值班方式。运行人员必须随时亲密关注和跟踪机组运行工况，对出现异常情况及时进行人工干预，确保机组安全、经济、稳定运行。,(一)监盘与运行分析,监盘主要是经过控制盘上各种仪表和计算机监视器对设备运行情况进行监视和分析，并做必要调整，以保持各项参数在允许范围内。,监盘时把安全和经济摆在同等主要位置。直接包括汽轮机,运行安全机械参数,(如各轴承振动、轴向位移、转速、转子偏心度、汽缸热膨胀及胀差等)、直接包括,运行经济性热工参数,(如