汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行控制原理

1、一 認(rèn)識(shí)汽機(jī)專(zhuān)業(yè)1、 汽機(jī)專(zhuān)業(yè)的任務(wù)：用鍋爐送來(lái)的蒸汽，維持汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速（未并網(wǎng)）或負(fù)荷（并網(wǎng)），將做完工的乏汽凝結(jié)成水，利用抽汽加熱后再送回鍋爐。2、 汽機(jī)專(zhuān)業(yè)的系統(tǒng)（1） 汽輪機(jī)本體：將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，維持高速旋轉(zhuǎn)。（2） 輔助系統(tǒng)：汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)所必須的支持系統(tǒng)；為了提高熱效率而設(shè)置的回?zé)嵯到y(tǒng)(把水加熱后再送回鍋爐)；輔機(jī)、發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)。二 汽機(jī)主系統(tǒng)高缸再熱器中、低壓缸凝汽器除氧器高加鍋爐軸加低加循環(huán)水 汽機(jī)熱力系統(tǒng)簡(jiǎn)圖三 汽輪機(jī)本體1、 汽輪機(jī)本體：轉(zhuǎn)子葉輪、葉片 靜止部分：隔板、噴嘴、汽缸、 其他：汽封、軸瓦為達(dá)到應(yīng)有的功率，有若干級(jí)2、 汽輪機(jī)本體的間隙問(wèn)題汽缸汽封軸瓦新蒸汽

2、來(lái)排乏汽軸噴嘴 葉輪汽輪機(jī)本體徑向間隙示意圖軸瓦軸推力軸瓦推力盤(pán)蒸汽的流動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生推力軸向間隙 汽輪機(jī)本體軸向間隙問(wèn)題1示意圖（軸向位移又叫竄軸）軸瓦軸推力軸瓦推力盤(pán)汽缸受熱膨脹方向滑銷(xiāo)，汽缸死點(diǎn)轉(zhuǎn)子死點(diǎn)轉(zhuǎn)子受熱膨脹方向軸向間隙汽缸、轉(zhuǎn)子的膨脹方向不一樣，膨脹的程度不一樣，從而使軸向間隙較冷態(tài)下發(fā)生變化，即脹差。汽輪機(jī)本體軸向間隙問(wèn)題2示意圖（差脹）小結(jié)：u 動(dòng)靜間隙太大,蒸汽不做功漏掉,不經(jīng)濟(jì),汽輪機(jī)將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率降低,也即每發(fā)一度電所耗的熱能（熱耗），所需的蒸汽（汽耗）增加。u 動(dòng)靜間隙太小,容易發(fā)生動(dòng)靜摩擦，產(chǎn)生機(jī)組振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)造成汽輪機(jī)汽封、大軸、葉片損壞事故。u 既要經(jīng)濟(jì)

3、性又要安全性，間隙控制在一定范圍內(nèi)（幾十微米）u 汽輪機(jī)是精密設(shè)備，必須防止動(dòng)靜接觸（防碰磨），發(fā)生碰磨時(shí)，反應(yīng)碰磨的保護(hù)（振動(dòng)、軸向位移、差脹）動(dòng)作，跳機(jī)3、 汽輪機(jī)汽封：軸封供汽軸加風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)軸汽缸體供汽腔抽汽（氣）腔 軸端汽封示意圖u 汽封：盡量減少漏汽，提高熱效率u 軸封：防止缸內(nèi)蒸汽外泄，防止外部空氣進(jìn)入缸內(nèi)。u 軸封供汽不能中斷4、 軸瓦：通入潤(rùn)滑油，在一定轉(zhuǎn)速下軸瓦和軸頸之間形成穩(wěn)定油膜，實(shí)現(xiàn)油摩擦。汽輪機(jī)運(yùn)行中任何情況下都不能斷油。四 汽輪機(jī)的控制、安保系統(tǒng)：控制汽輪機(jī)的負(fù)荷（轉(zhuǎn)速），發(fā)生事故時(shí)停機(jī)。（1） 高主、中主門(mén)的控制示意圖AST控制油DEH高壓油回油彈簧油缸快速泄荷

4、閥試驗(yàn)電磁閥（2） 高、中壓調(diào)門(mén)控制示意圖OPC控制油DEH高壓油回油彈簧油缸快速泄荷閥電液伺服閥DEH調(diào)節(jié)信號(hào)（3） AST控制油機(jī)頭手動(dòng)停機(jī)（危急保安器）危急保安器(機(jī)頭手動(dòng)停機(jī))AST控制油回油AST電磁閥，接受汽輪機(jī)各保護(hù)信號(hào)、控制盤(pán)手動(dòng)停機(jī)主機(jī)潤(rùn)滑油隔膜閥機(jī)械超速停機(jī)到高、中主閥AST接口（4） OPC油到各調(diào)節(jié)閥OPC接口OPC電磁閥，接受汽輪機(jī)103%超速信號(hào)回油AST油OPC控制油五 關(guān)于汽輪機(jī)本體的保護(hù)1、 超速保護(hù): 103%超速:因電網(wǎng)原因機(jī)組甩負(fù)荷，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速超3090r/min，關(guān)閉高、中調(diào)門(mén)，待轉(zhuǎn)速降到3000r/min以下時(shí)，重新打開(kāi)各調(diào)門(mén)，如轉(zhuǎn)速又超3090r/

5、min，會(huì)再動(dòng)作。防止出現(xiàn)更高的超速。 110%超速:DEH、TSI、ETS三套,動(dòng)作于AST電磁閥，跳機(jī)。機(jī)械超速，動(dòng)作后卸掉隔膜閥上油壓，再卸掉AST油壓停機(jī)。 汽輪機(jī)超速事故會(huì)造成大軸斷裂、軸瓦損壞、甚至飛車(chē)等惡性后果,必須嚴(yán)防。2、 高壓缸保護(hù)：北重機(jī)組因結(jié)構(gòu)原因,低負(fù)荷時(shí)因蒸汽流量太小，不能有效帶走缸內(nèi)因鼓風(fēng)摩擦損失而產(chǎn)生的熱量,缸內(nèi)設(shè)備會(huì)因過(guò)熱而損壞，故采用中壓缸啟動(dòng)，待蒸汽流量達(dá)到一定值后切回高缸進(jìn)汽。冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中高缸需要得到充分暖缸，在1020rpm以上為了不產(chǎn)生鼓風(fēng)摩擦熱量，高缸必須抽成真空。 高缸保護(hù)就是為達(dá)到上述目的而設(shè)。3、 凝汽器低真空保護(hù) 凝汽器真空低（排汽壓力高

6、），也即排汽溫度升高，使低壓缸、低壓轉(zhuǎn)子葉片、凝汽器溫度升高，會(huì)造成汽輪機(jī)振動(dòng)、動(dòng)靜摩擦、末級(jí)葉片斷裂、金屬變形、凝汽器鋼管泄漏等后果。4、 潤(rùn)滑油壓低保護(hù) 防斷油燒瓦。5、 EH油壓低保護(hù) EH油壓降低，高中主調(diào)各門(mén)會(huì)發(fā)生不可控動(dòng)作，必須停機(jī)。6、 軸承振動(dòng)保護(hù) 汽輪機(jī)動(dòng)靜摩擦、轉(zhuǎn)子質(zhì)量平衡破壞（如葉片斷裂等）、軸承故障（如潤(rùn)滑不良、磨損等）、聯(lián)軸器故障等原因會(huì)造成機(jī)組振動(dòng)。7、 軸向位移保護(hù) 防動(dòng)靜摩擦。8、 DEH失電跳機(jī)保護(hù) 機(jī)組失去監(jiān)控，必須停機(jī)。9、 軸承溫度高保護(hù) 防軸承、軸頸損壞10、 汽輪機(jī)差脹保護(hù)防動(dòng)靜摩擦11、 汽機(jī)手動(dòng)跳閘保護(hù)按鈕 發(fā)生汽輪機(jī)保護(hù)無(wú)法反應(yīng)的危急情況（如危

7、及人身安全、著火等）以及保護(hù)拒動(dòng)時(shí)。機(jī)頭有危急保安器，按下后實(shí)現(xiàn)機(jī)頭停機(jī)，類(lèi)似輔機(jī)事故按鈕。12、 鍋爐MFT動(dòng)作后聯(lián)跳汽機(jī)保護(hù)鍋爐-汽機(jī)-發(fā)電機(jī)是一個(gè)統(tǒng)一單元，鍋爐不正常，防止事故波及到汽輪機(jī)，汽輪機(jī)應(yīng)停止進(jìn)汽。但為了減少機(jī)組非停，提高經(jīng)濟(jì)性（即使是機(jī)組熱起，損失也是很大的），目前做停爐不停機(jī)邏輯和預(yù)案，除個(gè)別直接危及汽輪機(jī)安全的（如汽包高水位、汽溫直降等）情況外，鍋爐MFT，不跳機(jī)。13、 主、再熱蒸汽溫度下降跳汽機(jī)保護(hù) 主、再熱蒸汽溫度下降預(yù)示著蒸汽帶水，汽輪機(jī)有水沖擊的危險(xiǎn)，而水沖擊可造成汽缸變形、轉(zhuǎn)子彎曲、動(dòng)靜摩擦等嚴(yán)重后果。14、 發(fā)電機(jī)主保護(hù)動(dòng)作聯(lián)跳汽機(jī)保護(hù)發(fā)電機(jī)跳閘，汽輪機(jī)失去

8、負(fù)荷，會(huì)發(fā)生超速，因此發(fā)電機(jī)跳閘聯(lián)動(dòng)汽輪機(jī)跳閘，關(guān)閉各主、調(diào)門(mén)，切斷汽輪機(jī)動(dòng)力。六 高、低壓旁路高缸再熱器中、低壓缸凝汽器鍋爐循環(huán)水高旁低旁1、 將高壓缸旁路掉的叫高旁,將中低壓缸旁路掉的叫低旁。2、 高低旁的作用：（1） 蒸汽參數(shù)不滿(mǎn)足要求或汽輪機(jī)不允許進(jìn)汽時(shí)，給鍋爐產(chǎn)生的蒸汽提供通道流過(guò)再熱器，避免再熱器干燒。蒸汽流動(dòng)將爐內(nèi)熱量帶出，同時(shí)可采取措施對(duì)蒸汽參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。（2） 泄壓。當(dāng)鍋爐壓力突升，高旁打開(kāi)卸掉部分壓力，防止鍋爐超壓。3、 高低旁啟動(dòng)模式（1） 高旁冷態(tài)啟動(dòng)模式機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，使用該方式，其自動(dòng)控制閥門(mén)開(kāi)度及主蒸汽壓力如下圖： 10%40%1Mpa4Mpat高旁開(kāi)度主汽壓力最

9、小開(kāi)度控制(閥位不變，壓力上升)最低壓力控制(壓力不變,閥位開(kāi)大)最大閥位控制(閥位不變，壓力升高)定壓控制(壓力不變,閥位開(kāi)大)切缸后，滑壓控制（高旁關(guān)閉）切缸過(guò)程：蒸汽走高缸，高旁為維持壓力逐漸自動(dòng)關(guān)閉（2） 低旁冷態(tài)啟動(dòng)模式低旁啟動(dòng)過(guò)程中控制過(guò)程與高旁類(lèi)似，可投自動(dòng),壓力人為設(shè)置。起初手動(dòng)打開(kāi)一定開(kāi)度： 凝汽器抽真空時(shí)可以直接抽到鍋爐汽包，有助于鍋爐過(guò)熱器、再熱器內(nèi)存水蒸發(fā)，消除水封，也有利于汽包水蒸發(fā)，盡早建立鍋爐水循環(huán)。 給蒸汽提供通道，保護(hù)再熱器； 低旁開(kāi)大有利于提升主、再熱汽溫； 隨著再熱汽溫的上升，調(diào)整低旁開(kāi)度，逐漸提升再熱汽壓力，達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)壓力后可將低旁投壓力自動(dòng)，穩(wěn)定壓力進(jìn)行

10、機(jī)組沖轉(zhuǎn)，并網(wǎng)后隨著增加負(fù)荷，再熱蒸汽走中、低汽缸，低旁自動(dòng)關(guān)閉。（3） 旁路非冷態(tài)啟動(dòng)模式（鍋爐有一定的壓力） 非冷態(tài)啟動(dòng)，高旁不能投啟動(dòng)模式 非冷態(tài)啟動(dòng)模式，鍋爐點(diǎn)火后應(yīng)及時(shí)打開(kāi)高、低旁，給蒸汽提供通道，保護(hù)再熱器。 高低旁的控制應(yīng)根據(jù)鍋爐燃燒情況（也即主再熱蒸汽壓力上升情況）調(diào)整高低旁開(kāi)度，逐步提升壓力和溫度。注意：在調(diào)整過(guò)程中如果汽機(jī)還沒(méi)有掛閘，高旁開(kāi)度小于2%，鍋爐會(huì)發(fā)生MFT。 4、 正常運(yùn)行模式 高低旁正常運(yùn)行必須嚴(yán)密關(guān)閉； 高旁滑壓模式運(yùn)行（當(dāng)前實(shí)際壓力加一定偏置作為定壓控制值，確保其關(guān)閉） 低旁滑壓模式，其給定值由調(diào)節(jié)級(jí)壓力折算而來(lái)，確保大于實(shí)際壓力，使其關(guān)閉5、 有關(guān)高低旁

11、保護(hù)（1） 防止蒸汽帶水，高旁先開(kāi)減壓閥，才能開(kāi)減溫閥；（2） 防止凝汽器熱沖擊，低旁先開(kāi)減溫閥，才能開(kāi)減壓閥;（3） 為保護(hù)再熱器,高旁后溫度超過(guò)一定值后,高旁快關(guān);（4） 為保護(hù)凝汽器,低真空、凝汽器水位高、低旁減溫水壓力低、凝汽器溫度高低旁快關(guān)。6、 高旁快開(kāi) 高旁快開(kāi)高溫高壓蒸汽對(duì)高旁后管道造成強(qiáng)大的機(jī)械、熱沖擊（如高旁暖管不良會(huì)更嚴(yán)重），曾經(jīng)發(fā)生過(guò)高旁快開(kāi)造成管道破裂事故，因此高旁快開(kāi)功能被取消。7、 正常運(yùn)行中高旁為了實(shí)現(xiàn)其作用（泄壓、保護(hù)再熱器），在幾種情況下自動(dòng)打開(kāi)20%： l高壓缸切中壓缸瞬間 l機(jī)前壓力大于規(guī)定值 l機(jī)前壓力上升速率超規(guī)定8、 正常運(yùn)行中低旁在再熱汽壓力超4

12、.4Mpa情況下自動(dòng)打開(kāi)泄壓。9、 正常運(yùn)行中應(yīng)注意檢查高低旁是否投自動(dòng)，否則會(huì)發(fā)生拒動(dòng)。七 發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng):1、 作用：供給發(fā)電機(jī)密封瓦，在密封瓦與軸之間形成油膜，將氫氣封在發(fā)電機(jī)內(nèi)。密封油不能中斷，否則應(yīng)緊急排氫。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子密封瓦油膜密封油壓力氫氣空側(cè)回油氫側(cè)回油大氣氫側(cè)回油腔室，由圖可以看出：1、 氫側(cè)回油必須帶有一定壓力；2、 氫側(cè)回油直接和氫氣接觸空側(cè)回油腔室發(fā)電機(jī)密封瓦示意圖2 密封油正常運(yùn)行方式（主油泵工作）示意圖（紫色為供油，藍(lán)色為回油）氣體分離真空油箱；維持真空，分離油中雜質(zhì)氣體，防止機(jī)內(nèi)氫氣污染壓力油箱：其內(nèi)是發(fā)電機(jī)內(nèi)氫壓，以維持氫側(cè)回油腔室壓力連接到發(fā)電機(jī)氫系統(tǒng)逆止閥至

13、密封瓦氫側(cè)回油潤(rùn)滑油來(lái)主油泵備用油泵回主油箱3主密封油故障，備用油泵運(yùn)行方式氣體分離真空油箱；維持真空，分離油中雜質(zhì)氣體，防止機(jī)內(nèi)氫氣污染壓力油箱：其內(nèi)是發(fā)電機(jī)內(nèi)氫壓，以維持氫側(cè)回油腔室壓力連接到發(fā)電機(jī)氫系統(tǒng)至密封瓦氫側(cè)回油逆止閥備用油泵主油泵回主油箱潤(rùn)滑油來(lái)4 主、備用油泵均失去時(shí)的運(yùn)行方式:靠潤(rùn)滑油作為密封油油，因其壓力低（0.16MPa）,發(fā)電機(jī)內(nèi)壓力必須低于0.1，也即需緊急排氫，降壓氣體分離真空油箱；維持真空，分離油中雜質(zhì)氣體，防止機(jī)內(nèi)氫氣污染壓力油箱：其內(nèi)是發(fā)電機(jī)內(nèi)氫壓，以維持氫側(cè)回油腔室壓力連接到發(fā)電機(jī)氫系統(tǒng)至密封瓦回主油箱氫側(cè)回油逆止閥潤(rùn)滑油來(lái)5 潤(rùn)滑油中斷運(yùn)行方式：氣體分離真

14、空油箱；維持真空，分離油中雜質(zhì)氣體，防止機(jī)內(nèi)氫氣污染壓力油箱：其內(nèi)是發(fā)電機(jī)內(nèi)氫壓，以維持氫側(cè)回油腔室壓力連接到發(fā)電機(jī)氫系統(tǒng)至密封瓦回主油箱氫側(cè)回油逆止閥潤(rùn)滑油來(lái)八 關(guān)于暖熱力設(shè)備（汽輪機(jī)、管道、泵等）1 作用 排盡設(shè)備內(nèi)的積水、空氣、雜質(zhì)，以免產(chǎn)生振動(dòng)； 讓設(shè)備溫度緩慢升高，避免溫度突升，金屬內(nèi)外、局部受熱不均而產(chǎn)生裂紋，損壞設(shè)備；2 管道產(chǎn)生振動(dòng)的原因及消除 振動(dòng)是由水錘造成的，即前面的積水（原來(lái)的積水或通進(jìn)去的蒸汽遇冷凝結(jié)形成）在蒸汽的推動(dòng)下撞向后面的積水或擁堵物（例如關(guān)閉的閥門(mén)、管道堵頭等）； 汽（氣）液兩相在管道內(nèi)同時(shí)存在是產(chǎn)生振動(dòng)的根本原因 高加旁路切主路，如果主路暖管不充分，主、旁路水有溫差，也即有密度差，混合后水的總體積縮小，在管道內(nèi)產(chǎn)生間隙，會(huì)發(fā)生后面的水撞擊前面水的情況，從而使管道產(chǎn)生振動(dòng)。 暖管