第八章-汽輪機運行

1、第七章 汽輪機運行第一節(jié) 汽輪機的熱應力、熱膨脹、熱變形一、汽輪機的熱應力n（一）汽輪機的受熱特點n1、以汽輪機冷態(tài)啟動為例，溫度較高的蒸汽與冷的汽缸內壁接觸，汽缸內壁被加熱，蒸汽對金屬的熱量傳遞方式主要是凝結放熱；當汽缸內壁的金屬溫度高于該蒸汽壓力下的飽和溫度之后，蒸汽向金屬的傳熱方式主要是對流換熱。 n即：即：啟動開始是凝結放熱，啟動開始是凝結放熱，過后是對流放熱。過后是對流放熱。n2、蒸汽的對流放熱系數(shù)遠遠低于凝結放熱系數(shù)，其大小取決于蒸汽的流速和密度，密度又隨壓力和溫度而改變。在通常的流速范圍內，流速越高，放熱系數(shù)越大。流速不變時，高壓蒸汽和濕蒸汽的放熱系數(shù)較大；低壓微過熱蒸汽的放熱系

2、數(shù)較小。n即：啟動初期，要用低壓微過熱蒸汽，加熱比即：啟動初期，要用低壓微過熱蒸汽，加熱比較緩慢，金屬物體的溫差小較緩慢，金屬物體的溫差小。n3、放熱系數(shù)直接影響到汽缸內外壁溫差的大小，放熱系數(shù)越大，蒸汽傳給汽缸內壁的熱量大，汽缸內外壁溫差越大。n因此因此在啟動過程中，應通過改變蒸汽壓力、溫在啟動過程中，應通過改變蒸汽壓力、溫度、流量和流速等方法來控制蒸汽對金屬的放度、流量和流速等方法來控制蒸汽對金屬的放熱量，再輔以暖機熱量，再輔以暖機共同減小汽缸內外壁的共同減小汽缸內外壁的溫差溫差。 n4、汽輪機金屬本身的換熱過程是熱傳導過程。在啟動過程中，加熱蒸汽直接與汽缸內壁相接觸，內壁溫度升高，熱量通

3、過金屬的熱傳導傳遞給外壁，從而形成汽缸內外壁溫差。對汽輪機轉子來說，其外表面與蒸汽接觸直接接觸，且受熱面積大，但轉子中心溫度的升高，仍然是通過熱量從外表面以熱傳導的方式傳遞至中心實現(xiàn)的。因此轉子沿半徑方向也會出現(xiàn)溫度梯度。n停機時，與蒸汽直接接觸的汽缸內壁和轉子外表面被蒸汽冷卻，從而在汽缸內外壁之間、轉子外表面與中心之間形成與啟動時相反的溫差。n即即啟動時蒸汽加熱汽輪機，停機時蒸汽冷啟動時蒸汽加熱汽輪機，停機時蒸汽冷卻汽輪機卻汽輪機。 （二）汽輪機的熱應力n1、汽缸的熱應力n當汽缸材料一定，即線脹系數(shù)、彈性模數(shù)以及泊松比為定值時，汽缸內、外壁的熱應力均與內、外壁溫差成正比。（1）汽輪機在冷態(tài)啟

4、動時n由于汽缸壁被單向加熱，內壁溫高于外壁溫，即t0。汽缸內壁產生壓縮熱應力，汽缸外壁受到拉伸熱應力，且內壁熱應力的絕對值為外壁的2倍。 即啟動時，汽缸內壁溫度高，外壁溫度低，汽缸內壁承受熱壓應力，汽缸外壁受到熱拉應力。（2）在停機過程中n由于汽缸內壁溫度低于外壁溫度，即t 0，因此汽缸內壁產生拉伸熱應力，外壁產生壓縮熱應力。n即停機時，汽缸內壁溫度低，外壁溫度高，汽缸內壁承受熱拉應力，汽缸外壁受到熱壓應力。2、轉子的熱應力n（1）啟動時，轉子表面溫度高，越接近于軸心部分的溫度則越低。轉子截面內的這個徑向溫差使轉子中心產生熱拉應力，而轉子表面產生熱壓應力。n（2）當汽輪機帶到一定負荷處于穩(wěn)定工

5、況后，轉子截面內部溫度趨近平衡，轉子熱應力基本消失。n（3）汽輪機停機時的情況與啟動時的情況剛好相反，轉子表面產生熱拉應力，而中心處產生熱壓應力。3、螺栓的熱應力n在汽輪機啟動過程中，法蘭與螺栓之間存在著較大的溫度差，而且法蘭的溫度高于螺栓的溫度。由于法蘭在厚度方向上的膨脹，螺栓被拉長，此時，螺栓除承受安裝時的拉伸預應力和汽缸內部蒸汽工作壓力而引起的拉伸應力外，又額外地產生附加熱應力。預拉應力蒸汽拉應力溫差拉應力危害：n（1）如上述三種拉應力之和超過螺栓材料的屈服極限，螺栓就發(fā)生塑性變形甚至斷裂。n（2）在螺栓產生熱拉應力的同時，法蘭則相應地受到熱壓應力的作用。若這種應力過大時，法蘭結合面局部

6、就可能因受到過度壓縮而產生塑性變形，結合面的嚴密性將受到破壞。n螺栓所承受的熱拉應力是隨著法蘭與螺栓溫差的增大而增加的。一般情況下，汽輪機的其它部件在允許的加熱速度下，螺栓的熱應力是不致達到危險程度的，但是，當蒸汽溫度比進汽處的汽缸金屬溫度高很多時，就應注意螺栓熱應力的變化。n（實際機組消除措施：設置法蘭螺栓加熱裝置，或采用螺栓孔內移后的窄法蘭結構） 二、汽輪機的熱膨脹n（一）汽缸和轉子的熱膨脹n汽輪機從冷態(tài)到帶負荷運行過程中，金屬溫度變化量很大，汽輪機各個部件的尺寸必然會產生很大的變化，即發(fā)生熱膨脹。為了滿足汽缸的自由膨脹，設置了滑銷系統(tǒng)。 （二）轉子與汽缸的相對膨脹n汽輪機在啟動、停機和升

7、降負荷過程中，汽缸和轉子分別以各自的死點為基準膨脹，由于轉子和汽缸的結構不同（質面比不同），工作條件不同，使轉子和汽缸之間存在一定的溫差，導致轉子與汽缸間存在膨脹差，把轉子與汽缸沿軸向膨脹之差，即轉子膨脹相對于汽缸膨脹的程度，稱為轉子與汽缸的相對膨脹差，簡稱脹差或差脹。一般規(guī)定，當轉子的軸向膨脹值大于汽缸的軸向膨脹值，即轉子長時，脹差為正值脹差為正值，反之，轉子短時為負負脹差脹差。過大的脹差會導致汽輪機內部因動靜間隙的減小而產生摩擦，摩擦又會導致振動振幅增大，造成汽輪機內部損壞。 n脹差探測器脹差探測器用來監(jiān)視脹差的大小，通常安裝在距離推力軸承盡量遠的地方，以便能探測顯示最大的脹差值，通過對顯

8、示最大的脹差值的監(jiān)視控制，可以保證汽輪機中間各級脹差在允許范圍內。有時也會在中間位置安裝額外的探測器來進行監(jiān)測。 三、汽輪機的熱變形n造成汽輪機熱變形的主要原因有上下缸溫差、汽缸法蘭內外壁溫差和轉子的徑向溫差。 （一）上下汽缸溫差引起的熱變形n汽輪機在啟動、停機過程中，上下汽缸往往出現(xiàn)溫差，表現(xiàn)為上缸溫度高于下缸溫度，其主要原因如下： n（1）上下汽缸具有不同的散熱面積。下缸布置有回熱抽汽管道和本體疏水管道，散熱面積大，因而在相同的保溫條件下，上缸溫度比下缸溫度高。 n（2）在汽缸內，溫度較高的蒸汽上升，而蒸汽釋放熱量轉為凝結水匯集在下缸，在下缸形成水膜，使下缸受熱條件惡化。n（3）停機后汽缸

9、內形成空氣對流，溫度較高的空氣聚集在上缸，下缸內的空氣溫度較低，使上下汽缸的冷卻條件產生差異，從而增大了上下汽缸的溫差。 n（4）下汽缸形狀復雜、管道多，使得下汽缸的保溫不如上缸，運行時，由于振動，下缸保溫材料容易脫落。 n（5）汽輪機在空負荷或低負荷運行時，由于部分進汽僅上部調節(jié)閥開啟，也促使上下汽缸溫差增大。 n（6）下缸是置于溫度較低的運行平臺以下，因空氣對流，使上下汽缸冷卻條件不同，增大了溫差。n由于上述原因，使汽輪機在啟動、停機過程中產生上下汽缸溫差，造成上缸膨脹大于下缸，而使汽缸產生拱背狀變形，造成汽輪機下部動靜部件的徑向間隙和軸向間隙均減小。因此為了防止動靜碰磨，必須限制上下缸溫

10、差。 （二）汽缸內外壁和法蘭內外壁溫差引起的熱變形n啟動、加負荷時，由于汽缸法蘭內壁溫度高于外壁，在內外壁溫差的作用下，法蘭在水平方向產生向內凸進的熱彎曲。從而造成汽缸的中部截面與兩端部截面不同的熱變形：n汽缸中部橫截面變?yōu)榱E圓立橢圓，該處法蘭水平結合面出現(xiàn)內張口內張口變形；而汽缸前后兩端部橫截面變?yōu)闄M橢圓橫橢圓，該處法蘭結合面出現(xiàn)外張口外張口變形。這種汽缸和法蘭的變形不僅會造成相應部位的徑向間隙減小，引起動靜部件的摩擦，法蘭結合面也會因為張口造成運行中漏汽，同時還將使螺栓拉應力增大，導致螺栓拉斷或螺帽結合面壓壞。 n汽缸法蘭產生上述變形的根本原因，是由于內外壁溫差過大所造成的。 （三）轉子

11、的熱彎曲n上、下汽缸由于冷卻速度不同而產生溫差，這時如果上、下汽缸由于冷卻速度不同而產生溫差，這時如果在汽缸內的轉子處于靜止狀態(tài)，那么在轉子的徑向也在汽缸內的轉子處于靜止狀態(tài)，那么在轉子的徑向也會出現(xiàn)溫差，由此產生熱變形稱為轉子的熱彎曲。會出現(xiàn)溫差，由此產生熱變形稱為轉子的熱彎曲。n當上、下汽缸溫差消失后，轉子的徑向溫差和變形若隨之消失，恢復到原來的狀態(tài)，轉子的這種彎曲是暫時的，稱之為彈性彎曲。但是，當轉子徑向溫差過大，其熱應力超過材料的屈服極限時，將造成轉子的永久變形，這種彎曲稱為塑性彎曲。 n當轉子存在較大彈性彎曲時，汽缸拱起也較大，這時汽輪機動靜部件之間的徑向間隙可能消失，如果此時沖轉汽

12、輪機，轉子彎曲部位就會與靜止部件發(fā)生碰摩，摩擦產生的熱量使轉子彎曲部位溫度升高，從而進一步加大轉子的彎曲，使動靜部件摩擦加劇，機組振動增大。如此惡性循環(huán)，甚至發(fā)生轉子永久彎曲事故。因此汽輪機在啟動前盤車過程中，必須測量轉子彎曲情況，同時注意傾聽通流部分內部有無異音，并密切監(jiān)視盤車電流，以判斷機組內部有無動靜碰摩。確認轉子確認轉子彎曲值在允許范圍內，無通流部分動靜摩擦方可彎曲值在允許范圍內，無通流部分動靜摩擦方可啟動沖轉。啟動沖轉。 四、汽輪機的壽命及金屬溫度變化率n（一）汽輪機的壽命及損傷n1、汽輪機的壽命n汽輪機的壽命取決于其最危險部件的壽命。汽輪機的壽命取決于其最危險部件的壽命。n汽輪機轉

13、子是最危險的部件。汽輪機轉子是最危險的部件。因為其工作環(huán)境惡劣，熱應力變化大，運行溫度高，旋轉速度高，應力集中部位多，還會引起低周波疲勞損傷和高溫蠕變損傷，一旦出現(xiàn)裂紋后很難阻止其繼續(xù)擴展，且不易修復，還會造成動不平衡。n汽輪機壽命指的就是轉子壽命。n轉子壽命分為無裂紋壽命和剩余壽命。n無裂紋壽命是指轉子從初次投入運行到轉子出現(xiàn)第一條工程裂紋（約0.5mm長，0.15mm深）期間所能承受的交變載荷次數(shù)。n剩余壽命是指從產生第一條工程裂紋開始直到裂紋擴展到臨界裂紋所經歷的交變載荷次數(shù)。2、汽輪機的壽命損傷n包括：受到高溫和工作應力作用而產生的蠕變損傷和受到交變應力作用引起的低周疲勞損傷。n汽輪機

14、每啟動、停機一次和負荷變化一次都是一個熱循環(huán)，在啟停和負荷變化過程中汽輪機部件所承受的是交變熱應力（由于其變化周期長，頻率低低周波應力），在這種交變熱應力的作用下，經過一定的循環(huán)周期，就會在金屬表面出現(xiàn)疲勞裂紋。n在穩(wěn)定工況運行期間，汽缸、轉子和閥門上的壓應力與熱應力都維持在相對較小的數(shù)值。然而，在不穩(wěn)定的運行過程中，例如啟動、停機、負荷變化及事故情況下，汽缸和閥門上由于熱狀態(tài)的變化，在壓應力的基礎上疊加了很大的熱應力；對轉子來說，疊加在壓應力上的還有離心應力和熱應力，嚴重的可能產生屈服，損耗零部件一定百分數(shù)的疲勞壽命。 3、汽輪機的壽命管理n就是正確評價汽輪機部件的壽命，合理分配機組各種工況

15、下的壽命損耗率。n汽輪機的壽命管理包括：壽命分配和壽命監(jiān)測。（1）壽命分配（三菱350MW機組）運行方式溫度變化量溫度變化時間min極限循環(huán)次數(shù)每次壽命損耗%30年內使用次數(shù)30年壽命損耗%應力控制極限MPa冷態(tài)啟動500300100000.011001.0460溫態(tài)啟動300200100000.01100010.0460熱態(tài)啟動200100110000.009300027.3440極熱態(tài)啟動1803035000.029100.3690正常停機10060500000.00240008.0290合計46.6（2）壽命監(jiān)測n離線監(jiān)測：定期統(tǒng)計轉子的蠕變壽命損耗根據溫度變化量和溫度變化率等參數(shù)計算出

16、壽命損耗率。n在線監(jiān)測：應用DEH的應力計算壽命損耗模塊進行統(tǒng)計。（二）溫度變化與壽命損耗n1、壽命損耗總量取決于每次運行過程的疊加應力的大小。其中，運行人員可以控制的是啟停過程中產生的熱應力。而熱應力的大小取決于溫度變化率和時間的長短，而時間與溫度變化率的乘積即為溫度變化量，所以熱應力是溫度變化率與溫度變化量的函數(shù)。因而，通過控制啟、停和負荷變化時的溫度變化速率，可以將這些應力限制在允許范圍內。 n2、每臺汽輪機都可以繪出第一級汽缸處蒸汽溫度與負荷百分率關系曲線，根據機組所帶負荷的多少，可以查出不同負荷時第一級汽缸處的蒸汽溫度，即在該負荷下穩(wěn)定運行時的金屬溫度，從而查出啟、停和負荷變化時的金

17、屬溫度變化量。根據不同的溫度變化率（縱坐標）與溫度變化量（橫坐標），即可繪出不同工況下的轉子低周疲勞壽命損耗曲線。運行人員可據此確定每次汽輪機啟停的轉子壽命損耗百分比，也可由選定的壽命損耗百分比在曲線上查得應選用的溫升(降)率。 n3、啟、停時在汽輪機轉子壽命損耗曲線圖上，按照沖轉前金屬溫度確定轉子金屬溫度變化量后，除可由選定的溫升(降)率在曲線上查得本次啟停的轉子壽命損耗百分比外，也可由選定的壽命損耗百分比在曲線上查得應選用的溫升(降)率。 五、低溫脆性與超速試驗n轉子的低溫脆性斷裂是指金屬材料在低溫條件下工作時，機械性能發(fā)生變化，即從韌性轉變?yōu)榇嘈裕牧系脑S用應力下降，當溫度低至某一值時，

18、由于許用應力的下降，金屬材料發(fā)生脆性斷裂。通常稱這一溫度為脆性轉變溫度（FATT）。n大容量汽輪機一般不允許冷態(tài)啟動剛定速就進行超速試驗。因為轉子剛定速后，不僅因其表面與中心存在著較大的溫差，受到較大的熱應力作用，而且因為在剛定速后，轉子中心處的溫度低于材料的脆性轉變溫度。此時若進行超速試驗，各項疊加的應力會造成轉子材料的破壞。為了避免轉子中心溫度過低而產生較大的熱應力，并防止金屬材料低溫脆性斷裂，在運行規(guī)程中一般規(guī)定：大容量機組在定速后，應帶部分負荷運行數(shù)小時，再將負荷減到零，解列發(fā)電機，然后進行汽輪機的超速試驗。因為汽輪機經過數(shù)小時的低負荷運行，轉子中心的熱拉應力大大減小，同時轉子內部溫度

19、高于金屬材料的脆性轉變溫度，許用應力大大提高，有利于改善轉子的工作條件。 復習思考題：n1、能夠分析汽輪機的熱應力、熱變形和熱膨脹情況。n2、了解汽輪機的壽命損耗。n3、知道低溫脆性溫度對汽輪機的影響。第二節(jié) 汽輪機的啟動n將汽輪機從盤車轉速開始進行沖轉升速到額定轉速，并網后將負荷逐步增加到額定值的全過程稱為汽輪機的啟動。n汽輪機的啟動過程中，汽輪機各金屬部件將受到蒸汽的加熱。 一、啟動方式分類n1、按新蒸汽參數(shù)分類n按啟動過程中主蒸汽參數(shù)是否變化，可分為額定參數(shù)啟動和滑參數(shù)啟動兩種。n（1）額定參數(shù)啟動n額定參數(shù)啟動時，在整個啟動過程中，主汽閥前在整個啟動過程中，主汽閥前的主蒸汽參數(shù)始終保持

20、額定值。這種啟動方式采的主蒸汽參數(shù)始終保持額定值。這種啟動方式采用小流量、高參數(shù)蒸汽沖轉汽輪機，用小流量、高參數(shù)蒸汽沖轉汽輪機，沖轉時蒸汽與汽輪機金屬部件間的溫差大，調節(jié)級后溫度變化劇烈，零部件受到較大的熱沖擊，調節(jié)閥節(jié)流損失大。單元制汽輪機不宜采用這種啟動方式。單元制汽輪機不宜采用這種啟動方式。（2）滑參數(shù)啟動n滑參數(shù)啟動是在汽輪機啟動過程中，高壓主汽閥前的在汽輪機啟動過程中，高壓主汽閥前的蒸汽參數(shù)隨機組轉速和負荷的變化而逐漸升高。對噴蒸汽參數(shù)隨機組轉速和負荷的變化而逐漸升高。對噴嘴調節(jié)的汽輪機，定速后調節(jié)汽閥保持全開位置。嘴調節(jié)的汽輪機，定速后調節(jié)汽閥保持全開位置。n優(yōu)點：避免了啟動時蒸汽

21、在調節(jié)汽閥中的節(jié)流損失，而且調節(jié)級后圓周方向加熱均勻，蒸汽與金屬部件之間的溫差較小等，在現(xiàn)代大機組啟動中得到了廣泛的應用。n滑參數(shù)啟動分為滑參數(shù)真空法啟動和滑參數(shù)壓力法啟滑參數(shù)啟動分為滑參數(shù)真空法啟動和滑參數(shù)壓力法啟動兩種方式。動兩種方式?；瑓?shù)真空法啟動n滑參數(shù)真空法啟動鍋爐點火前，從鍋爐汽包到汽輪機調節(jié)級噴嘴前所有的閥門全部開啟，投入抽氣器后整臺汽輪機和鍋爐汽包都處于真空狀態(tài)。n這種啟動方法由于真空一直要建立到汽包，抽真空的時間太長，而且由鍋爐控制沖轉、升速、升負荷，在啟動初期易發(fā)生水沖擊事故，故目前很少采用目前很少采用。 滑參數(shù)壓力法啟動n滑參數(shù)壓力法啟動滑參數(shù)壓力法啟動沖轉前汽輪機具有

22、一定的蒸沖轉前汽輪機具有一定的蒸汽壓力和溫度，沖轉和升速是由汽輪機調節(jié)汽閥來汽壓力和溫度，沖轉和升速是由汽輪機調節(jié)汽閥來實現(xiàn)的。實現(xiàn)的。n對滑參數(shù)壓力法啟動，在鍋爐點火前，將汽輪機自動主汽閥和調節(jié)汽閥置于關閉狀態(tài)，只對汽輪機抽真空。鍋爐點火后，待自動主汽閥前蒸汽參數(shù)達到一定值時即沖轉汽輪機。在啟動過程中，鍋爐產生的蒸汽參數(shù)及流量隨汽輪機暖機、升速和帶負荷而逐漸變化。當鍋爐出口蒸汽參數(shù)以及蒸發(fā)量達到額定值時，汽輪發(fā)電機組也基本帶上額定負荷。 n滑參數(shù)啟動方式由于采用大容積流量、低參數(shù)的蒸汽來加熱低溫金屬部件，金屬內部溫度梯度減小。同時在蒸汽大容積流量下，調節(jié)閥全開，使汽輪機受熱更加均勻，也不會產

23、生節(jié)流損失。鍋爐升溫升壓的同時，汽輪發(fā)電機組沖轉、升速、并網帶負荷，可以縮短啟動時間，提高了機組的負荷適應性。而且沒有達到額定參數(shù)的蒸汽可以全部進入汽輪機，減小了工質損失和熱損失。在低壓下，由于蒸汽容積流量大、流速高，使鍋爐過熱器和再熱器得到充分地冷卻，鍋爐的水循環(huán)也得到改善，因此滑參數(shù)啟動比額定參數(shù)啟動時的安全性大大提高。目前國內投產的高參數(shù)、大容量機組都采用了滑參數(shù)壓力法啟動。 2、按設備金屬溫度分類n（1）一種是以停機后至再啟動時的時間長短來劃分的，即 停機停機1周為冷態(tài)啟動周為冷態(tài)啟動， 停機停機48h為溫態(tài)啟動，為溫態(tài)啟動， 停機停機8h為熱態(tài)啟動，為熱態(tài)啟動， 停機停機2h為極熱態(tài)

24、啟動。為極熱態(tài)啟動。 （2）另一種是以啟動前設備金屬溫度水平來劃分的。n通常規(guī)定汽輪機第一級汽室金屬溫度低于（150180，有的為320 ）時為冷態(tài)啟動冷態(tài)啟動；n溫度在（180350，有的為320420 ）之間時，為溫態(tài)啟動溫態(tài)啟動；n溫度在（大于350，有的為420445 ）為熱態(tài)熱態(tài)啟動；啟動；n溫度高于450（有的為445）以上為極熱態(tài)啟極熱態(tài)啟動。動。（3）若汽輪機采用中壓缸沖轉時，也可以根據中壓缸進口處汽缸內壁溫度作為劃分依據：n缸壁溫度305，稱為冷態(tài)啟動冷態(tài)啟動；n305缸壁溫度420，為溫態(tài)啟動溫態(tài)啟動；n420缸壁溫度490，為熱態(tài)啟動熱態(tài)啟動；n490缸壁溫度，極熱態(tài)啟動

25、極熱態(tài)啟動。 不論采用哪種劃分方式，大都可以把啟動不論采用哪種劃分方式，大都可以把啟動分為冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)和極熱態(tài)啟動四種。分為冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)和極熱態(tài)啟動四種。3、按沖轉時的進汽方式分類n對于中間再熱式汽輪機，按沖轉時的進汽方式不同，可分為高、中壓缸啟動和中壓缸啟動兩種方式。 n（1）高、中壓缸啟動時，蒸汽同時進入高壓缸和中壓缸沖動轉子。高中壓合缸的汽輪機采用這種啟動方式可使分缸處均勻加熱，減少熱應力并能縮短啟動時間。 n（2）中壓缸啟動方式是指在汽輪機沖轉時高壓缸不進汽，利用高、低壓旁路系統(tǒng)直接從中壓缸進汽啟動汽輪機，待汽輪機轉速或負荷達到一定水平之后，才逐漸向高壓缸進汽的方式。n中壓缸啟

26、動具有如下優(yōu)點：有利于脹差，且可以不考慮高壓缸的脹差問題，達到安全啟動的目的；若進汽參數(shù)選擇合理，可以保證高壓缸進汽時沒有大的熱沖擊；為了防止高壓缸的鼓風摩擦發(fā)熱，高壓缸內必須抽真空或通入冷卻汽體；可以克服中壓缸溫升大大滯后于高壓缸溫升的問題，加快啟動速度，縮短啟動時間。東汽超臨界600MW汽輪機沖轉方式啟動狀態(tài) 沖轉方式 沖轉參數(shù)（/MPa） 沖轉至額定轉速時間 并網至帶額定負荷時間 每次循環(huán)的壽命損耗 冷態(tài)啟動中壓缸啟動 380/8.73 701400.03溫態(tài)啟動中壓缸啟動 380/8.73 20600.0095熱態(tài)啟動中壓缸啟動 450/10 10400.0027極熱態(tài)啟動中壓缸啟動

27、480/10 10200.024、按控制進汽流量的閥門分類n用調節(jié)汽閥啟動用調節(jié)汽閥啟動啟動時自動主汽閥全開，進入汽輪機的蒸汽流量由調節(jié)汽閥進行控制。n用主汽閥啟動用主汽閥啟動啟動前，調節(jié)汽閥全開，進入汽輪機的蒸汽流量由主汽閥進行控制。二、冷態(tài)滑參數(shù)啟動（一）啟動條件的確定1、冷態(tài)啟動沖轉參數(shù)的選擇n（1）啟動參數(shù)的選擇主要是考慮部件的熱應力。因為熱應力是制約汽輪機啟動速度的關鍵因素，只有把熱應力控制在合理的范圍內，才能減少部件的疲勞損傷。n熱應力的大小主要取決于蒸汽與金屬部件之間的溫度和放熱系數(shù)?！鹃_始階段是凝結放熱，蒸汽溫度越高，加熱越劇烈，溫差越大，會產生過大的熱應力；凝結放熱后是對流放

28、熱，放熱系數(shù)小，加熱緩慢，溫差小?！恳虼?，冷態(tài)啟動時，采用冷態(tài)啟動時，采用低壓微過熱蒸汽沖動汽輪機將有利于汽輪機部件低壓微過熱蒸汽沖動汽輪機將有利于汽輪機部件的加熱。的加熱。n（2）選擇啟動參數(shù)時，還應考慮調節(jié)級后蒸汽的溫度與金屬溫度的匹配?？紤]因素：主蒸汽對主汽閥、調節(jié)汽閥、導汽管的加熱及各部件的散熱損失；考慮調節(jié)汽閥對主蒸汽的節(jié)流影響及蒸汽流經調節(jié)級噴嘴的膨脹做功等。一般蒸汽溫度的一般蒸汽溫度的選擇要保證有選擇要保證有50以上的過熱度，以上的過熱度，因此由確定的主蒸汽溫度就可決定對應的汽壓。n（3）還要考慮進行汽輪機啟動操作時，希望蒸汽壓力能滿足通過臨界轉速，到達全速的要求，并且在汽輪機的

29、啟動過程中，減少對鍋爐和旁路系統(tǒng)的調整，簡化操作。例如：東汽超臨界600MW汽輪機的沖轉參數(shù)為：n主蒸汽壓力8.73MPa左右，主蒸汽溫度380 左右；n再蒸汽壓力1.1MPa左右，再熱蒸汽溫度330 左右。2、凝汽器的真空n選擇依據：n（1）減小汽輪機轉動時的鼓風摩擦損失；n（2）增大進汽的作功能力，減小汽耗量，降低低壓缸的排汽溫度；n（3）可以避免沖轉時凝汽器內產生正壓而引起排大氣安全門動作或排汽室溫度過高所出現(xiàn)的嚴重后果。n（數(shù)值：一般要求沖轉前的真空應大于一般要求沖轉前的真空應大于25kPa）3、大軸晃動n對大軸晃動度，不僅要監(jiān)視其絕對值，還要注意其相對值，即以大修后冷態(tài)所測得的值為基

30、數(shù)，以便進行比較。n各個機組晃動表安裝部位不同，其規(guī)定值也不同，但超過規(guī)定值禁止啟動汽輪機。4、油壓n要達到規(guī)定的潤滑油壓和EH油壓。5、冷油器出口油溫n潤滑油系統(tǒng)的冷油器出口油溫應維持在3845 。（二）啟動過程n包括啟動前的準備、鍋爐點火與暖管、沖動轉啟動前的準備、鍋爐點火與暖管、沖動轉子、升速暖機、并網與帶負荷子、升速暖機、并網與帶負荷等階段。復習思考題：n1、什么是汽輪機的啟動？熟悉汽輪機的啟動方式。n2、能夠看明白汽輪機的啟動曲線。第三節(jié) 汽輪機的停機n定義：汽輪機從帶負荷的運行狀態(tài)卸去全部負荷，解列發(fā)電機，切斷進汽，到轉子靜止下來的過程。n停機過程是對汽輪機的冷卻過程（因為進汽參數(shù)

31、逐漸降低）。一、停機方式n（一）正常停機n汽輪機根據電網調度的停機稱為正常停機。n分為滑參數(shù)停機和額定參數(shù)停機。1、滑參數(shù)停機n即在停機過程中調節(jié)汽閥全開，依靠新蒸汽壓力和溫度的逐漸降低，將機組的負荷逐漸減到零直至轉子靜止下來的過程稱為滑參數(shù)停機。n用于：小修、大修的計劃停機，停機后要使汽輪機的金屬溫度降低到較低的水平，以利于汽輪機的檢修、縮短工期。n這種停機方式，還可以利用鍋爐的余熱進行發(fā)電。2、額定參數(shù)停機n在減負荷過程中，新蒸汽參數(shù)一直維持在額定值不變，只通過關小調節(jié)汽閥減少進汽量的方法減負荷，使汽輪機在短時間內均勻地將負荷減到零直至停機的過程稱為額定參數(shù)停機。n用于：短時間消缺后需迅速

32、啟動并網汽輪機，停機后要求汽輪機金屬溫度保持在較高水平，以便再次啟動。（二）事故停機n汽輪機運行時，若出現(xiàn)各種異常情況操作人員操作“停機”按鈕，或保護動作而發(fā)生的停機，稱為事故停機。n事故停機分為一般故障停機、緊急故障停機。n一般故障停機：由于機組故障會影響到汽輪機的經濟及安全運行所進行的停機。n緊急故障停機：由于故障嚴重影響到設備的安全而必須破壞真空的被迫停機。二、滑參數(shù)停機n（一）停機前的準備n（1）及時聯(lián)系化學、燃料、灰控及脫硫等運行崗位，做好停機前的準備工作。n（2）對系統(tǒng)進行全面的檢查，對設備缺陷進行記錄，做好停機準備。n（3）做好交流潤滑油泵和直流潤滑油泵的空負荷試驗；頂軸油泵及盤

33、車裝置的電動機試驗，它們的聯(lián)鎖位置正確。n（4）做好軸封、除氧器備用汽源的暖管，備好輔助汽源。n（5）旁路系統(tǒng)處于暖管備用狀態(tài)。n（6）熟悉滑參數(shù)停機曲線和停機程序等。（二）減負荷過程n1、一般概述n（1）滑參數(shù)停機開始時，按照機組滑參數(shù)停機曲線降壓降溫。減負荷初期采用協(xié)調控制。n（2）滑參數(shù)停機是分段進行的，通過逐漸降壓降溫來減負荷。每降到一定負荷后穩(wěn)定一段時間，保持壓力不變降低蒸汽溫度，當主蒸汽接近50的過熱度時，再開始降低壓力，滑減到所需要的負荷，再降溫，這樣交替進行，一直將負荷降到比較低的數(shù)值。n（3）減負荷時，根據停機曲線，先設定目標負荷值，再設定負荷變化率，然后開始減負荷。n（4）

34、注意減負荷過程中，輔機需要進行切換。n（5）根據運行情況及時投入旁路系統(tǒng)，并注意低壓缸噴水冷卻系統(tǒng)的投入等。n轉子惰走時間：從主汽閥和調節(jié)汽閥關閉時起到轉子完全靜止下來所需要的時間。n轉子惰走曲線：描述轉子惰走時間與轉速下降關系的曲線。n打閘后開始記錄轉子的惰走時間。（四）測量轉子惰走時間的意義n（1）若轉子的惰走時間比標準惰走時間短，說明汽輪機的動靜部分有摩擦或軸承工作惡化等。 n（2）若轉子的惰走時間比標準惰走時間長，說明調節(jié)汽閥或抽汽逆止閥關閉不嚴，導致蒸汽漏到汽輪機內繼續(xù)做功所致。 三、維護停機曲線四、停機后的快速冷卻n1、原因：為了盡快進行檢修，提高機組的年利用系數(shù)。n2、冷卻工質n

35、（1）蒸汽強制冷卻：利用低參數(shù)的蒸汽來冷卻汽輪機。n（2）空氣強制冷卻：利用強制通風來冷卻汽輪機。五、汽輪機的事故停機n（一）事故停機處理原則n事故處理應以保證人身安全，不損壞或盡量減少設備的損壞為原則。n機組設備發(fā)生故障時，應立即停止故障設備的運行，并采取措施防止事故的進一步擴大立即停機。n要求：動作迅速、判斷準確、處理果斷。n記錄：對現(xiàn)象、運行參數(shù)和所有操作進行完整、準確的記錄，便于分析事故原因時參考。（二）機組緊急事故停機的條件n（1）機組ETS不能正常發(fā)出信號，導致參數(shù)超過動作值時而未動作。n（2）超速保護未動作。n（3）汽輪機發(fā)生水沖擊等。n（4）發(fā)電機冒煙、著火、漏氫和氫氣爆炸等。

36、n（5）DCS系統(tǒng)異常，無法進行監(jiān)視。n（6）汽輪機油系統(tǒng)著火等（三）機組緊急事故停機的操作n（1）在集控室手動按下“停機”按鈕或就地手拉汽輪機跳閘手柄，確認發(fā)電機解列，所有閥門關閉。n（2）停真空泵，開真空破壞門，關閉排汽裝置的所有疏水和低壓旁路。n（3）檢查汽輪機本體和管道上的疏水閥開啟。n其它操作與正常停機相同。（四）一般故障停機n（1）機組保護裝置動作或出現(xiàn)異常手動打閘停機，確認發(fā)電機解列，所有閥門關閉。n（2）停真空泵。n（3）轉速降到300r/min時，開真空破壞閥破壞真空。n其它操作與正常停機相同。六、機組發(fā)生重大事故的注意事項n1、汽輪機事故停機時，應特別注意轉子的惰走時間。主

37、要檢查有無摩擦。n2、汽輪機轉速降到零后，必須立即投入盤車，注意盤車電流。n3、機組運行時發(fā)生任何報警，都應及時發(fā)現(xiàn)，并進行檢查、分析原因，做出判斷，決定采取的停機方法。n4、事故停機后應查找原因，加以消除。n5、事故停機后若盤車不能自動投入，不允許強行投入，但油系統(tǒng)必須工作正常。過一段時間，手動試盤，若能夠盤得動，將轉子盤動180。，過一段時間后，再將轉子盤動180。，直到盤車能夠自動投入連續(xù)運行。n6、事故停機過程中，若軸封供汽因故中斷，應立即破壞真空。復習思考題：n1、什么是汽輪機的停機？了解滑參數(shù)的停機過程。n2、什么是轉子的惰走時間？測量轉子的惰走時間有何意義？第四節(jié)第四節(jié) 汽輪機的

38、典型事故處理汽輪機的典型事故處理發(fā)生事故的原因：發(fā)生事故的原因：n（1）機組本身存在缺陷。如結構缺陷、材料）機組本身存在缺陷。如結構缺陷、材料缺陷、制造缺陷、安裝缺陷、檢修缺陷。缺陷、制造缺陷、安裝缺陷、檢修缺陷。n（2）運行操作不當。）運行操作不當。發(fā)生事故的危害：發(fā)生事故的危害：n設備損壞、機組停機，需要相當長的時間才能設備損壞、機組停機，需要相當長的時間才能恢復發(fā)電。恢復發(fā)電。事故處理原則：事故處理原則：n（1）發(fā)生事故時，應按“保人身、保電網、保設備”的原則進行處理。 n（2）發(fā)生事故時，在值長統(tǒng)一指揮下正確處理，單元長應在值長的直接領導下，帶領全機組人員迅速按規(guī)程規(guī)定處理事故。值長的

39、命令除明顯可能對人身、設備有直接危害外，均應立即執(zhí)行，否則應申明理由，拒絕執(zhí)行。值長堅持時，應向上級領導匯報。 n（3）發(fā)生事故時，運行人員應迅速弄清事故發(fā)生原因，消除對人身和設備的威脅，同時努力保證非故障設備的正常運行。事故處理中應周全考慮好各步操作對相關系統(tǒng)的影響，防止事故擴大。緊急停機首先設法保證廠用電，尤其事故保安電源的可靠性。n（4）當發(fā)生本規(guī)程以外的事故及故障時，值班人員應作出正確判斷，主動采取對策，迅速進行處理。時間允許時，請示值長、單元長，并在值長、單元長的指導下進行事故處理。 n（5）事故處理中，達到停機條件而保護未動作時，應立即手動打閘。輔機達到緊急停運條件而保護未動作時，

40、應立即停止輔機運行。n（6）若出現(xiàn)機組突然跳閘情況，事故原因已查清，故障處理完后，應盡快恢復機組運行。n（7）在機組發(fā)生故障和處理事故時，運行人員不得擅自離開工作崗位。如果事故處理發(fā)生在交接班時間，應延期交班。在未辦理交接手續(xù)前，準備交班人員應繼續(xù)工作，直到事故處理完畢或告一段落。接班人員應主動協(xié)助進行事故處理。n（8）事故處理過程中，無關人員禁止圍聚在集控室或停留在故障發(fā)生地。事故發(fā)生時的處理要點：事故發(fā)生時的處理要點：n（1）根據各參數(shù)變化、CRT顯示、設備聯(lián)動、屏幕報警、光字牌報警、故障錄波及故障打印和機組外部現(xiàn)象等情況，確定機組故障性質。n（2）迅速消除對人身和設備的威脅，必要時應立即

41、解列發(fā)生故障的設備，防止事故蔓延。n（3）迅速查清原因，查清故障的性質、發(fā)生的地點和范圍，然后進行處理和匯報。n（4）保持非故障設備的正常運行。n（5）事故處理的每一階段，都要盡可能迅速匯報單元長和值長，以便及時匯報中調，正確地采取對策，防止事故蔓延。密切配合，迅速按規(guī)程規(guī)定處理。n（6）當判明是系統(tǒng)與其它設備故障時，則應采取措施，維持機組運行，以便有可能盡快恢復整套機組的正常運行。n（7）處理事故時應當迅速、準確。n（8）事故處理完畢，值班人員應立刻如實向上級領導反映事故發(fā)生及處理情況，并將所觀察到的現(xiàn)象、事故發(fā)展的過程和對應時間及采取的處理措施等進行詳細的記錄，并將事故發(fā)生及處理過程中的有

42、關數(shù)據記錄收集備齊，以備故障分析。一、真空下降一、真空下降n（一）危害（一）危害n（1）導致排汽壓力升高，蒸汽的作功能力減??；）導致排汽壓力升高，蒸汽的作功能力減??；n（2）排汽缸和低壓軸承座溫度升高，軸承受力變化、）排汽缸和低壓軸承座溫度升高，軸承受力變化、振動加劇；振動加?。籲（3）凝汽器變形、泄漏等；）凝汽器變形、泄漏等；n（4）排汽容積減小，末級出現(xiàn)蒸汽的脫流和旋渦；）排汽容積減小，末級出現(xiàn)蒸汽的脫流和旋渦；n（5）負荷不變時，蒸汽量增大使軸向推力增大和葉）負荷不變時，蒸汽量增大使軸向推力增大和葉片過負荷。片過負荷。（二）現(xiàn)象（二）現(xiàn)象n（1）真空表指示下降；）真空表指示下降；n（2）

43、低壓缸排汽溫度升高；）低壓缸排汽溫度升高；n（3）凝汽器端差明顯增大；）凝汽器端差明顯增大；n（4）凝結水過冷度增大；）凝結水過冷度增大；n（5）在調節(jié)汽門開度不變情況下，負荷降低。）在調節(jié)汽門開度不變情況下，負荷降低。（三）真空急劇下降的原因與處理（三）真空急劇下降的原因與處理n1、冷卻風機停運（循環(huán)水中斷）、冷卻風機停運（循環(huán)水中斷）n2、抽氣器工作失常、抽氣器工作失常n3、排氣裝置水位過高（凝汽器滿水）、排氣裝置水位過高（凝汽器滿水）n4、低壓軸封供汽中斷、低壓軸封供汽中斷n5、真空管道系統(tǒng)泄漏、真空管道系統(tǒng)泄漏n6、夏季時的高溫、夏季時的高溫（四）真空緩慢下降的原因與處理（四）真空緩慢

44、下降的原因與處理n1、冷卻風量不足、冷卻風量不足n2、排氣裝置水位（凝汽器水位）升高、排氣裝置水位（凝汽器水位）升高n3、抽氣器工作水溫升高、抽氣器工作水溫升高n4、真空系統(tǒng)管道及閥門不嚴泄漏、真空系統(tǒng)管道及閥門不嚴泄漏n5、凝汽器冷卻管束結垢或臟污、凝汽器冷卻管束結垢或臟污n6、冷卻風溫上升過高、冷卻風溫上升過高（五）預防措施（五）預防措施n（1）加強對凝結水泵、真空泵的維護工作，）加強對凝結水泵、真空泵的維護工作，確保正常運行；確保正常運行；n（2）軸封壓力自動、凝汽器水位自動可靠，）軸封壓力自動、凝汽器水位自動可靠，并加強監(jiān)視，保證正常工作；并加強監(jiān)視，保證正常工作；n（3）對凝結水泵、

45、真空泵等設備的自啟動裝）對凝結水泵、真空泵等設備的自啟動裝置定期試驗，確?？煽客度?；置定期試驗，確?？煽客度?；n（4）對通往凝汽器的水封設備加強監(jiān)視，防）對通往凝汽器的水封設備加強監(jiān)視，防止水封設備損壞而漏入空氣。止水封設備損壞而漏入空氣。二、汽輪機進水二、汽輪機進水n（一）危害（一）危害n（1）使葉片受到水沖擊而損傷或斷裂；）使葉片受到水沖擊而損傷或斷裂；n（2）使汽輪機發(fā)生強烈振動、汽缸變形、脹）使汽輪機發(fā)生強烈振動、汽缸變形、脹差急劇變化，導致動靜部分碰磨；差急劇變化，導致動靜部分碰磨；n（3）導致汽缸結合面處漏汽而變形；）導致汽缸結合面處漏汽而變形；n（4）導致軸向推力增大，致使推力軸承超載）導致軸向推力增大，致使推力軸承超載而損壞。