汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)及運行控制原理.

1、 一 認(rèn)識汽機(jī)專業(yè) 1 1、 汽機(jī)專業(yè)的任務(wù)： 用鍋爐送來的蒸汽，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 2、 汽機(jī)專業(yè)的系統(tǒng) （1 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 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) 三汽輪機(jī)本體蒸汽的流動對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生推力 1 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 2 2、 汽輪機(jī)本體的間隙問題 軸瓦

2、軸 推力盤 蒸汽的流動對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生推力 汽輪機(jī)本體軸向間隙問題 1 1 示意圖（軸向位移又叫竄軸） 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)本體軸向間隙問題 2 2 示意圖（差脹） 小結(jié)： 動靜間隙太大，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。 動靜間隙太小，容易發(fā)生動靜摩擦，產(chǎn)生機(jī)組振動，嚴(yán)重 時造成汽輪機(jī)汽圭寸、大軸、葉片損壞事故。 既要經(jīng)濟(jì)性又要安全性， 間隙控制在一定范圍內(nèi) （幾十微 米） 汽輪機(jī)是精密設(shè)備，必須防止動靜接觸（防碰磨） ， 發(fā)生碰磨

3、時，反應(yīng)碰磨的保護(hù)（振動、軸向位移、差脹） 動作，跳機(jī)機(jī)頭手動停機(jī)(危急保安器) 3 3、汽輪機(jī)汽封: 1 r 軸封供汽 軸端汽封示意圖 汽封：盡量減少漏汽，提高熱效率 軸封：防止缸內(nèi)蒸汽外泄，防止外部空氣進(jìn)入缸內(nèi) 軸封供汽不能中斷 4 4、軸瓦：通入潤滑油，在一定轉(zhuǎn)速下軸瓦和軸頸之間 形成穩(wěn)定油膜，實現(xiàn)油摩擦。 汽輪機(jī)運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)生事故時停機(jī)。 軸加風(fēng)機(jī) 汽輪機(jī)軸 （1 1） 高主、中主門的控制示意圖機(jī)頭手動停機(jī)(危急保安器) (2(2) 高、中壓調(diào)門控制示意圖 (3(3) ASTAST 控制油 (4(4) OPC

4、OPC 油 OPC空制油 ASTAST 油 五 關(guān)于汽輪機(jī)本體的保護(hù) 1 1、 超速保護(hù)： 103%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/min3090r/min，關(guān)閉高、中調(diào)門，待轉(zhuǎn)速降到 3000r/min 3000r/min 以 下時，重新打開各調(diào)門，如轉(zhuǎn)速又超 3090r/min3090r/min，會再動作。 防止出現(xiàn)更高的超速 ASTAST 空制油主機(jī)潤滑油 隔膜閥 危急保安器（機(jī)頭手動停機(jī)） 到各調(diào)節(jié)閥 OPCOPC 接口 *回油 OPCOPC 電磁閥，接受汽輪機(jī) 103%103%超速信號 110%110%超速：DEH TSIDEH TSI、ETSETS 三

5、套，動作于 ASTAST 電磁閥， 跳機(jī)。機(jī)械超速，動作后卸掉隔膜閥上油壓，再卸掉 AST AST 油壓停機(jī)。 汽輪機(jī)超速事故會造成大軸斷裂、軸瓦損壞、甚至飛車 等惡性后果 , , 必須嚴(yán)防。 2 2、 高壓缸保護(hù)： 北重機(jī)組因結(jié)構(gòu)原因 , , 低負(fù)荷時因蒸汽流量太小，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)備會因 過熱而損壞， 故采用中壓缸啟動， 待蒸汽流量達(dá)到一定值后 切回高缸進(jìn)汽。 冷態(tài)啟動過程中高缸需要得到充分暖缸， 在 1020rpm 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 3、 凝汽器低真空保護(hù) 凝

6、汽器真空低（排汽壓力高） ，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，會造成汽輪機(jī)振 動、動靜摩擦、末級葉片斷裂、金屬變形、凝汽器鋼管泄漏 等后果。 4 4、 潤滑油壓低保護(hù) 防斷油燒瓦。 5 5、 EHEH 油壓低保護(hù) EH EH 油壓降低，高中主調(diào)各門會發(fā)生不可控動作，必須停 機(jī)。 6 6、 軸承振動保護(hù) 汽輪機(jī)動靜摩擦、 轉(zhuǎn)子質(zhì)量平衡破壞 （如葉片斷裂等） 軸承故障（如 潤滑不良、磨損等） 、聯(lián)軸器故障等原因會造 成機(jī)組振動。 7 7、 軸向位移保護(hù) 防動靜摩擦。 & & DEHDEH 失電跳機(jī)保護(hù) 機(jī)組失去監(jiān)控，必須停機(jī)。 9 9、 軸承溫度高保護(hù) 防

7、軸承、軸頸損壞 1010、 汽輪機(jī)差脹保護(hù) 防動靜摩擦 1111、 汽 機(jī)手動跳閘保護(hù)按鈕 發(fā)生汽輪機(jī)保護(hù)無法反應(yīng)的危急情況（如危及人身安 全、著火等）以及保護(hù)拒動時。機(jī)頭有危急保安器，按下后 實現(xiàn)機(jī)頭停機(jī)，類似輔機(jī)事故按鈕。 1212、 鍋爐 MFTMFT 動作后聯(lián)跳汽機(jī)保護(hù) 鍋爐 - - 汽機(jī) - - 發(fā)電機(jī)是一個統(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 MFTMFT 不跳機(jī)。 1313、 主、

8、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，而水沖擊可造成汽缸變形、轉(zhuǎn)子彎曲、動靜摩擦 等嚴(yán)重后果。 1414、 發(fā)電機(jī)主保護(hù)動作聯(lián)跳汽機(jī)保護(hù) 發(fā)電機(jī)跳閘，汽輪機(jī)失去負(fù)荷，會發(fā)生超速，因此發(fā)電 機(jī)跳閘聯(lián)動汽輪機(jī)跳閘，關(guān)閉各主、調(diào)門，切斷汽輪機(jī)動 力。 六高、低壓旁路 1 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 2、 高低旁的作用： （1 1） 蒸汽參數(shù)不滿足要求或汽輪機(jī)不允許進(jìn)汽 時，給鍋爐產(chǎn)生的蒸汽提供通道流過再熱器，避免再 熱器干燒。蒸汽流動將爐內(nèi)熱量帶出，同時可采取措 施對蒸汽參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。 （2 2） 泄壓。當(dāng)鍋爐壓

9、力突升，高旁打開卸掉部分 壓力，防止鍋爐超壓。 3 3、 高低旁啟動模式 （1 1） 高旁冷態(tài)啟動模式 循環(huán)水 機(jī)組啟動過程中，使用該方式，其自動控制閥門開度 及主蒸汽壓力如下圖： （ 2 2） 低旁冷態(tài)啟動模式 低旁啟動過程中控制過程與高旁類似， 可投自動 , , 壓力人為設(shè)置。起初手動打開一定開度： 凝汽器抽真空時可以直接抽到鍋爐汽包， 有助于鍋 爐過熱器、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， 穩(wěn)定壓力

10、進(jìn)行機(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，低旁自動關(guān)閉。 （ 3 3） 旁路非冷態(tài)啟動模式（鍋爐有一定的壓力） 非冷態(tài)啟動，高旁不能投啟動模式 非冷態(tài)啟動模式，鍋爐點火后應(yīng)及時打開高、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)整高低旁開度，逐步提升壓 力和溫度。 注意：在調(diào)整過程中如果汽機(jī)還沒有掛閘，高旁開度小 于 2%2%，鍋爐會發(fā)生 MFTMFT。 4 4、 正常運行模式 高低旁正常運行必須嚴(yán)密關(guān)閉； 高旁滑壓模式運行 （當(dāng)前實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)級壓力折

11、算而來， 確保大于實際壓力，使其關(guān)閉 5 5、 有關(guān)高低旁保護(hù) （ 1 1） 防止蒸汽帶水， 高旁先開減壓閥，才能開減 溫閥； （ 2 2） 防止凝汽器熱沖擊， 低旁先開減溫閥，才能 開減壓閥 ; ; （ 3 3 ） 為保護(hù)再熱器 , , 高旁后溫度超過一定值后 , , 高 旁快關(guān) ; ; （4 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 6、 高旁快開 高旁快開高溫高壓蒸汽對高旁后管道造成強(qiáng)大的機(jī) 械、熱沖擊（如高旁暖管不良會更嚴(yán)重） ，曾經(jīng)發(fā)生過高旁 快開造成管道破裂事故，因此 高旁快開功能被取消 。 7 7、 正常運行中高旁為了實

12、現(xiàn)其作用 （泄壓、保護(hù)再熱器） ， 在幾種情況下自動打開 20%20%： 高壓缸切中壓缸瞬間 機(jī)前壓力大于規(guī)定值 機(jī)前壓力上升速率超規(guī)定 8 8、 正常運行中低旁在再熱汽壓力超 4.4Mpa4.4Mpa 情況下自動 打開泄壓。 9 9、 正常運行中應(yīng)注意檢查高低旁是否投自動，否則會發(fā) 生拒動。 七發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng) 1 1、作用：供給發(fā)電機(jī)密封瓦，在密封瓦與軸之間形成油 氫。 發(fā)電機(jī)密封瓦示意圖 2 2 密封油正常運行方式 （主油泵工作）示意圖（紫色為供油，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 大氣 密封油 密封瓦 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 油膜 壓力氫氣 空側(cè)回油腔室 空側(cè)回油 氫側(cè)回油 氫

13、側(cè)回油腔室，由圖可 以看出： 1 1、 氫側(cè)回油必須帶 有一 藍(lán)色為回油） 至密封瓦 氫側(cè)回油 連接到發(fā)電機(jī) 氫系統(tǒng) 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 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 主油泵 3 3 主密封油故障，備用油泵運行方式 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 至密封瓦 回主油箱 氣 體 分 離 氫側(cè)回油 連接到發(fā)電機(jī) 氫系統(tǒng) 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 逆止閥 潤滑油來 備用油泵 主油泵 潤滑油來 4 4 主、備用油泵均失去時的運行方式：靠潤滑油作為密封 油油，因其壓力低（

14、0.16MPa0.16MPa）, ,發(fā)電機(jī)內(nèi)壓力必須低于 0.10.1， 也即需緊急排氫，降壓 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 至密封瓦 氫側(cè)回油 回主油箱 氣 體 分 離 連接到發(fā)電機(jī) 氫系統(tǒng) 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 逆止閥 5 5 潤滑油中斷運行方式: 至密封瓦 回主油箱 氣 體 分 離 氫側(cè)回油 連接到發(fā)電機(jī) 氫系統(tǒng) 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 潤滑油來 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 八 關(guān)于暖熱力設(shè)備（汽輪機(jī)、管道、泵等） 1 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； 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 2 管道產(chǎn)生振動的原因及消除 振動是由水錘造成的，即前面的積水（原來的 積水或通進(jìn)去的蒸汽遇冷凝結(jié)形成）在蒸汽的 推動下撞向后面的積水或擁堵物（例如關(guān)閉的 閥門、管道堵頭等） ； 汽（氣）液兩相 在管道內(nèi)同時存在是產(chǎn)生振動 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。 暖管時防止