第五章 汽輪機啟動

1、汽輪機的啟動和停運汽輪機的啟動和停運 汽輪機組的啟動過程是將汽輪機從 轉子靜止或盤車狀態(tài)升速至額定轉 速，與電網(wǎng)并列后，將負荷逐步地 加到額定負荷的過程。而停運是它 的逆過程。 在啟動過程中，汽輪機各金屬部件格受 到高溫蒸汽的加熱，從室溫、大氣壓力 狀態(tài)或從較低的溫度、壓力狀態(tài)逐步過 渡到額定的溫度、壓力狀態(tài)。 汽輪機的啟動和停運汽輪機的啟動和停運 汽輪機組啟動的基本技術要求是在機組 的啟動運行過程中，不得有摩擦現(xiàn)象， 甚至引起機組過大的振動和彎軸故障的 發(fā)生，同時也要考慮研究機組啟動方式 的機動性和經濟性。 汽輪機啟動的分類汽輪機啟動的分類 按設備金屬溫度分類按設備金屬溫度分類 (1)冷態(tài)啟

2、動。金屬溫度為滿負荷時溫度的40左 右或金屬溫度低于150180以下者，或停機 72小時（一周時間）為冷態(tài)啟動。 (2)溫態(tài)啟動。金屬溫度在滿負荷時溫度的40 80或金屬溫度處于180350之間者或 停機1072h為溫態(tài)啟動。 (3)熱態(tài)啟動。金屬溫度為滿負荷時溫度的80 左右或金屬溫度高于350450或停機10h為 熱態(tài)啟動。 (4)極熱態(tài)啟動。金屬溫度高于450以上時， 或停機1h為極熱態(tài)啟動。 汽輪機啟動的分類汽輪機啟動的分類 按蒸汽參數(shù)分類按蒸汽參數(shù)分類 額定參數(shù)啟動。這種啟動方式蒸汽與汽 輪機金屬部件間的初始溫差大，調節(jié)級 后溫度變化劇烈，零部件受到較大的熱 沖擊，沖轉流量小，調節(jié)閥

3、節(jié)流損失大。 單元制汽輪機不宜采用這種啟動方式。 滑參數(shù)啟動：鍋爐參數(shù)達到一定值時就啟 動汽輪機，鍋爐的啟動與暖管、暖機和汽 輪機的啟動基本上同時進行。當鍋爐出口 蒸汽參數(shù)以及蒸發(fā)量達到額定值時，汽輪 機也剛好帶上額定負荷，啟動程序即告終 結。 滑參數(shù)啟動 滑參數(shù)真空法啟動：真空一直可以抽到鍋爐汽 包。鍋爐點火后產生的蒸汽隨即通往汽輪機沖 動轉子，升速并網(wǎng)。此后，按照汽輪機的要求， 鍋爐繼續(xù)升溫、升壓直至正常運行。 滑參數(shù)壓力法啟動 ：待自動主汽閥前蒸汽參數(shù) 達到一定值時沖動轉子，沖轉、升速直至定速 一般均由調節(jié)汽閥控制，鍋爐保持蒸汽參數(shù)不 變。并網(wǎng)后，全開調節(jié)汽閥，轉入滑壓運行， 由鍋爐控制

4、升壓、升溫過程，汽輪機隨主蒸汽 參數(shù)提高自動增加負荷。沖轉參數(shù)有低壓和中 壓之分。 汽輪機啟動的分類汽輪機啟動的分類 按沖轉時進汽方式分類按沖轉時進汽方式分類 (1)高中壓缸啟動。蒸汽同時進入高壓缸和中壓缸沖動轉子，可使 高中壓合缸汽輪機的分缸處均勻加熱，減少熱應力。 (2)中壓缸啟動。汽輪機沖轉時高壓缸不進汽，而是中壓缸進汽沖 動轉子，待轉子轉速升至15002800rmin后或并網(wǎng)后，才逐 漸向高壓缸進汽。 中壓缸啟動優(yōu)點：中壓缸和中壓轉子加熱均勻，隨同再熱器的壓 力升高對高壓缸進行暖缸，高壓缸和高壓轉子的受熱也比較均勻， 在中速暖機結束后，高、中壓轉子的溫度一般都升至150以上， 這樣就使

5、高、中壓轉子提前渡過脆性轉變溫度，提高了機組在高 速下的安全性，縮短了機組的啟動時間，提高了經濟性。 汽輪機啟動的分類汽輪機啟動的分類 按控制進汽流量的閥門分類按控制進汽流量的閥門分類 汽輪機沖轉時，可以使用調速汽閥、自 動主汽閥或電動主汽閥，也可以使用它 們的旁路閥來控制進入汽輪機的蒸汽量 。 (1)調速汽閥啟動； (2)自動主汽閥或電動主閘閥啟動； (3)自動主汽閥或電動主閘閥的旁路閥啟動。 汽輪機啟停的熱力過程汽輪機啟停的熱力過程 一、汽輪機的熱應力一、汽輪機的熱應力 蒸汽的加熱或冷卻，在金屬部件內或不 同金屬部件之間會產生溫差，使汽輪機 的零部件產生熱應力。例如啟動時： t E l i

6、 13 2 t E l 13 1 0 汽缸內壁壓應力 汽缸外壁拉應力 啟動加熱時轉子端面內熱應力 和合成應力分布 啟停時轉子溫度變化與熱應力 的關系 （a）冷態(tài)啟動 （b）熱態(tài)啟動 1新蒸汽溫度 2第一級后汽溫 3轉子表面溫度 4轉子中心孔溫度 5中心孔應力 6表面應力 7殘余應力 汽輪機的熱膨脹汽輪機的熱膨脹 脹差:轉子與汽缸間發(fā)生的熱膨脹差值稱為汽 輪機相對膨脹，簡稱脹差。若轉子軸向膨脹大 于汽缸值，則稱為正脹差；反之，稱為負脹差。 由于汽缸與轉子傳熱速度不同，正常汽缸的重 量較轉子重，而且在運行中汽缸的受熱面積又 較轉子受熱面積小，因此轉子隨蒸汽溫度的變 化膨脹或收縮都更為迅速，使它們的

7、熱膨脹也 出現(xiàn)差別。 NC30016.7537/537型汽輪機汽缸和轉子膨脹系統(tǒng)圖 汽輪機的熱變形汽輪機的熱變形 在啟停和帶負荷運行工況變動時，由于 各零部件受熱不均產生溫差，引起熱變 形，使通流部分等地方的間隙產生變形， 可能發(fā)生動靜部分摩擦、漏汽等現(xiàn)象。 轉子的熱彎曲 轉子的熱彎曲不允許超過0.03-0.04mm， 減少的方法有： （1）控制好軸封供氣的溫度和時間； （2）正確投入盤車裝置； （3）啟動時采用全周進汽； （4）啟動中充分疏水，減少保持上下缸溫 差。 汽輪機的啟動汽輪機的啟動 汽輪機的啟動過程通常分為幾個階段， 即啟動前的準備工作、熱力系統(tǒng)管道的 預熱、沖動轉子、暖機和升速、

8、并列、 帶負荷暖機及提升負荷等階段。 熱力系統(tǒng)管道的預熱 暖管初始，高溫蒸汽與溫度較低的金屬管壁接 觸，蒸汽凝結放熱，將熱量傳給金屬管壁，蒸 汽凝結成水，這些水應及時疏排掉。 在暖管之前應依次投運下列設備，即先投運循 環(huán)水泵，隨后投運凝結水泵、抽氣系統(tǒng)等，相 應地依序投運盤車裝置，向軸封送密封汽，加 快建立凝汽器內較高的真空。 沖動轉子和低速檢查 升速和暖機 ； 當轉速達到2800 并網(wǎng)和帶負荷并網(wǎng)和帶負荷 初負荷暖機：汽輪機組從空負荷到帶滿負荷， 在低負荷下停留一段時間進行低負荷暖機是必 要的，需要重視的，一般只取額定負荷的5 10進行。 高壓以上汽輪機的加負荷速度大約為每分鐘1 2額定負荷

9、。 隨著汽輪機負荷的增加，各抽汽口的蒸汽壓力 正比例地上升，此時應及時地投入除氧器，并 根據(jù)蒸汽壓力的升高依序投入高壓加熱器。 N200130/535/535型汽輪機冷態(tài)滑參數(shù)啟動曲線 熱態(tài)啟動熱態(tài)啟動 熱態(tài)啟動特點是啟動前機組金屬溫度水 平高，汽輪機進汽的沖轉參數(shù)高，時間 短。 單元機組熱態(tài)啟動的方法：熱態(tài)啟動前， 盤車裝置保持連續(xù)運行，先向軸端汽封 供汽，后抽真空，再通知鍋爐點火，這 是與冷態(tài)啟動操作方法的主要區(qū)別之一。 1 1轉子熱彎曲轉子熱彎曲 轉子的彎曲一般用與之相對應的轉子軸 頸晃度作指標。啟動前轉子的撓度超過 規(guī)定值時，應先消除轉子的熱彎曲，一 般方法是延長連續(xù)盤車的時間。如果大

10、 軸晃度有增大趨勢，并有金屬摩擦聲， 應采取手動盤車180的方法調直。 2. 2. 上下缸溫差在允許范圍上下缸溫差在允許范圍 一般監(jiān)視調節(jié)級處上下汽缸溫差不得超 過50C。 p39 注意先向軸封供汽后抽真空，真空可以 很快建立。 在軸封供汽前要充分暖管疏水，合理 利用高低溫汽源給軸封供汽。 在熱態(tài)啟動時，凝汽器真空應保持高一 些。 p40 （1）高于調節(jié)級溫度50100C，并保 持過熱度不低于100C。 （2）根據(jù)冷態(tài)啟動曲線而定，由金屬溫 度確定對應的溫度和壓力。 單元機組的停運單元機組的停運 機組的停運是指機組從帶負荷運行狀態(tài)， 到減去全部負荷、鍋爐熄火、發(fā)電機解 列、汽輪發(fā)電機惰走、投入

11、盤車裝置、 輔機停運等全部過程。 滑參數(shù)正常停機滑參數(shù)正常停機 (1)高壓電動油泵及交直流潤滑油泵試驗。 如果有汽動油泵，還要做汽動油泵的低 轉速試驗。 (2)盤車裝置的空轉試驗。 (3)自動主汽閥和電動主汽閥的活動試驗。 P41 先把負荷降低到8085，然后把蒸汽參數(shù)降低到 與負荷相對應的數(shù)值。 調整燃燒并用噴水減溫的辦法降低汽溫。使調節(jié)級的 溫度低于該處金屬溫度的3050C。應控制金屬溫度 的下降速度（不超過1.5C/min）。 待金屬溫度降低減緩后，開始降低蒸汽壓力。負荷隨 著繼續(xù)下降。 每當新蒸汽溫度和汽缸或法蘭金屬溫度的差值超過 35C時，就重復上述操作，逐漸降溫，降壓，降負荷。 當

12、機組負荷降低到零后，發(fā)電機與電網(wǎng)解列， 然后汽輪機自動主汽門和調速汽門關閉后， 汽輪機轉子由于慣性仍然繼續(xù)轉動一段時間 才能靜止下來，這段時間稱為惰走時間。 新投產機組投入運行一段時間后，要在停機 時測繪惰走時間曲線。 汽輪機惰走曲線 4.停機后的若干工作停機后的若干工作 1.投入盤車，連續(xù)盤車直到汽缸金屬溫度低于150C以下。 2. 輔助設備的操作 當凝汽器內無任何水源進入后，才可以停止凝結水泵的 運行。當排汽溫度下降且低于50對方可停止循環(huán)冷 卻水泵運行。 潤滑油泵運行期間冷油器也需運行，使?jié)櫥蜏囟炔?高于40，到一定階段后可以減少冷油器冷卻水量， 當冷油器出口油溫低于35以下時可以停止

13、冷油器冷 卻水。 300MW機組滑參數(shù)停機曲線 當凝汽器無任何水源進入后，才可停止凝結水泵的 運行。 排汽溫度下降到低于50C時可停止循環(huán)泵運行 1.當冷油器出口油溫低于35C以下可以停止冷油器冷 卻水。 機組快冷 由于機組采用了良好的保溫材料，汽輪機金屬 部件在停機后的冷卻速度減慢了，從而延長了 檢修工期。如果設法縮短這一冷卻時間，對縮 短槍修工期是十分有利的。 200MW汽輪機停機后，按要求高壓缸金屬溫度 下降到150才能停止盤車，進行檢修工作。 采用滑參數(shù)停機，一般高壓缸金屬溫度滑至 250左右，自然冷卻到150需要20多小時。 如果是故障停機，缸壁溫度達400以上，自 然冷卻到150，

14、約需100110h。 p46 汽輪機快冷技術 真空抽吸空氣法。此時開啟鍋爐過熱器對空排汽門及電動 主閘閥，高、中壓調速汽閥，使冷空氣由高溫過熱器向空排汽管 進入，經主汽管、主汽閥、調速汽閥、汽缸，最后進入凝汽器。 強制通風冷卻法。強制通風冷卻法就是用壓縮空氣對停機 后的汽輪機進行強迫冷卻。根據(jù)冷卻空氣與工作蒸汽流動方向的 異同可分為逆流和順流兩種冷卻方式。順流冷卻方式即高壓缸冷 卻空氣由自動主汽閥后疏水管引入，經高壓缸排汽缸疏水管排出。 逆流冷卻方式即冷卻空氣相逆工作蒸汽流向流過汽輪機通流部分。 鄰機抽汽快速冷卻法。通過鄰機抽汽，逐級降低壓力冷 卻。 主要步驟： 先將機組的負荷降低，將負荷速度

15、需滿足機 組金屬溫度降低速度不超過11.5C/min.待 負荷降接近于零時，拉開發(fā)電機斷路器使之 與電網(wǎng)解列。啟動輔助油泵，將自動主汽門 關小一半，然后打閘斷汽，最后關閉電動主 閘閥將機爐隔離。 非正常停機又可分為 故障停機 設備或系統(tǒng)缺陷需要進行處理，只需要短時間停 機缺陷處理后即可恢復運行，這時要求停機后保 持機組金屬溫度保持較高水平可采取額定參數(shù)停 機，在停機減負荷過程中，蒸汽參數(shù)進本上保持 為額定值。 緊急停機 機組發(fā)生嚴重問題?？刹捎茫?）破壞真空法停機； （2）不破壞真空法停機。 以較快的速度降低負荷，在3060分鐘 內減負荷，注意金屬溫度的變化，脹差 的變化，以及軸瓦振動情況。 并依次進行必要的系統(tǒng)切換和停止有關輔 助設備。 故障停機注意問題 1減負荷過程的脹差變化 2避免大的溫降率 3蒸汽壓力切忌大起大落 減負荷過程中，蒸汽壓力禁忌大起大落， 引起汽溫的劇烈波動，便汽輪機部件熱 變形不均勻，造成動靜磨損事故。同時， 也可能導致疏水量的驟增聚積，有的汽 輪機因此發(fā)