第五章 汽輪機(jī)啟動(dòng)

1、汽輪機(jī)的啟動(dòng)和停運(yùn)汽輪機(jī)的啟動(dòng)和停運(yùn) 汽輪機(jī)組的啟動(dòng)過程是將汽輪機(jī)從轉(zhuǎn)子靜止或盤車狀態(tài)升速至額定轉(zhuǎn)速，與電網(wǎng)并列后，將負(fù)荷逐步地加到額定負(fù)荷的過程。而停運(yùn)是它的逆過程。 在啟動(dòng)過程中，汽輪機(jī)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(jī)的啟動(dòng)和停運(yùn)汽輪機(jī)的啟動(dòng)和停運(yùn) 汽輪機(jī)組啟動(dòng)的基本技術(shù)要求是在機(jī)組的啟動(dòng)運(yùn)行過程中，不得有摩擦現(xiàn)象，甚至引起機(jī)組過大的振動(dòng)和彎軸故障的發(fā)生，同時(shí)也要考慮研究機(jī)組啟動(dòng)方式的機(jī)動(dòng)性和經(jīng)濟(jì)性。汽輪機(jī)啟動(dòng)的分類汽輪機(jī)啟動(dòng)的分類 按設(shè)備金屬溫度分類按設(shè)備金屬溫度分類(1)冷態(tài)啟動(dòng)。金屬溫度為滿負(fù)荷時(shí)溫度的

2、40左右或金屬溫度低于150180以下者，或停機(jī)72小時(shí)（一周時(shí)間）為冷態(tài)啟動(dòng)。(2)溫態(tài)啟動(dòng)。金屬溫度在滿負(fù)荷時(shí)溫度的4080或金屬溫度處于180350之間者或停機(jī)1072h為溫態(tài)啟動(dòng)。(3)熱態(tài)啟動(dòng)。金屬溫度為滿負(fù)荷時(shí)溫度的80左右或金屬溫度高于350450或停機(jī)10h為熱態(tài)啟動(dòng)。(4)極熱態(tài)啟動(dòng)。金屬溫度高于450以上時(shí)，或停機(jī)1h為極熱態(tài)啟動(dòng)。汽輪機(jī)啟動(dòng)的分類汽輪機(jī)啟動(dòng)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(dòng)。這種啟動(dòng)方式蒸汽與汽輪機(jī)金屬部件間的初始溫差大，調(diào)節(jié)級(jí)后溫度變化劇烈，零部件受到較大的熱沖擊，沖轉(zhuǎn)流量小，調(diào)節(jié)閥節(jié)流損失大。單元制汽輪機(jī)不宜采用這種啟動(dòng)方式?；瑓?shù)啟動(dòng)：

3、鍋爐參數(shù)達(dá)到一定值時(shí)就啟動(dòng)汽輪機(jī)，鍋爐的啟動(dòng)與暖管、暖機(jī)和汽輪機(jī)的啟動(dòng)基本上同時(shí)進(jìn)行。當(dāng)鍋爐出口蒸汽參數(shù)以及蒸發(fā)量達(dá)到額定值時(shí)，汽輪機(jī)也剛好帶上額定負(fù)荷，啟動(dòng)程序即告終結(jié)?；瑓?shù)啟動(dòng)滑參數(shù)真空法啟動(dòng)：真空一直可以抽到鍋爐汽包。鍋爐點(diǎn)火后產(chǎn)生的蒸汽隨即通往汽輪機(jī)沖動(dòng)轉(zhuǎn)子，升速并網(wǎng)。此后，按照汽輪機(jī)的要求，鍋爐繼續(xù)升溫、升壓直至正常運(yùn)行。 滑參數(shù)壓力法啟動(dòng) ：待自動(dòng)主汽閥前蒸汽參數(shù)達(dá)到一定值時(shí)沖動(dòng)轉(zhuǎn)子，沖轉(zhuǎn)、升速直至定速一般均由調(diào)節(jié)汽閥控制，鍋爐保持蒸汽參數(shù)不變。并網(wǎng)后，全開調(diào)節(jié)汽閥，轉(zhuǎn)入滑壓運(yùn)行，由鍋爐控制升壓、升溫過程，汽輪機(jī)隨主蒸汽參數(shù)提高自動(dòng)增加負(fù)荷。沖轉(zhuǎn)參數(shù)有低壓和中壓之分。汽輪機(jī)啟動(dòng)的

4、分類汽輪機(jī)啟動(dòng)的分類按沖轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)汽方式分類按沖轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)汽方式分類 (1)高中壓缸啟動(dòng)。蒸汽同時(shí)進(jìn)入高壓缸和中壓缸沖動(dòng)轉(zhuǎn)子，可使高中壓合缸汽輪機(jī)的分缸處均勻加熱，減少熱應(yīng)力。(2)中壓缸啟動(dòng)。汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)時(shí)高壓缸不進(jìn)汽，而是中壓缸進(jìn)汽沖動(dòng)轉(zhuǎn)子，待轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升至15002800rmin后或并網(wǎng)后，才逐漸向高壓缸進(jìn)汽。中壓缸啟動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：中壓缸和中壓轉(zhuǎn)子加熱均勻，隨同再熱器的壓力升高對(duì)高壓缸進(jìn)行暖缸，高壓缸和高壓轉(zhuǎn)子的受熱也比較均勻，在中速暖機(jī)結(jié)束后，高、中壓轉(zhuǎn)子的溫度一般都升至150以上，這樣就使高、中壓轉(zhuǎn)子提前渡過脆性轉(zhuǎn)變溫度，提高了機(jī)組在高速下的安全性，縮短了機(jī)組的啟動(dòng)時(shí)間，提高了經(jīng)濟(jì)性。汽輪機(jī)啟動(dòng)的分類

5、汽輪機(jī)啟動(dòng)的分類按控制進(jìn)汽流量的閥門分類按控制進(jìn)汽流量的閥門分類汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)時(shí)，可以使用調(diào)速汽閥、自動(dòng)主汽閥或電動(dòng)主汽閥，也可以使用它們的旁路閥來控制進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽量 。(1)調(diào)速汽閥啟動(dòng)；(2)自動(dòng)主汽閥或電動(dòng)主閘閥啟動(dòng)；(3)自動(dòng)主汽閥或電動(dòng)主閘閥的旁路閥啟動(dòng)。 汽輪機(jī)啟停的熱力過程汽輪機(jī)啟停的熱力過程 一、汽輪機(jī)的熱應(yīng)力一、汽輪機(jī)的熱應(yīng)力 蒸汽的加熱或冷卻，在金屬部件內(nèi)或不同金屬部件之間會(huì)產(chǎn)生溫差，使汽輪機(jī)的零部件產(chǎn)生熱應(yīng)力。例如啟動(dòng)時(shí)： tEli132tEl1310汽缸內(nèi)壁壓應(yīng)力汽缸外壁拉應(yīng)力啟動(dòng)加熱時(shí)轉(zhuǎn)子端面內(nèi)熱應(yīng)力和合成應(yīng)力分布 啟停時(shí)轉(zhuǎn)子溫度變化與熱應(yīng)力的關(guān)系 （a）冷態(tài)啟動(dòng) （

6、b）熱態(tài)啟動(dòng)1新蒸汽溫度 2第一級(jí)后汽溫 3轉(zhuǎn)子表面溫度4轉(zhuǎn)子中心孔溫度 5中心孔應(yīng)力 6表面應(yīng)力 7殘余應(yīng)力汽輪機(jī)的熱膨脹汽輪機(jī)的熱膨脹 脹差:轉(zhuǎn)子與汽缸間發(fā)生的熱膨脹差值稱為汽輪機(jī)相對(duì)膨脹，簡稱脹差。若轉(zhuǎn)子軸向膨脹大于汽缸值，則稱為正脹差；反之，稱為負(fù)脹差。由于汽缸與轉(zhuǎn)子傳熱速度不同，正常汽缸的重量較轉(zhuǎn)子重，而且在運(yùn)行中汽缸的受熱面積又較轉(zhuǎn)子受熱面積小，因此轉(zhuǎn)子隨蒸汽溫度的變化膨脹或收縮都更為迅速，使它們的熱膨脹也出現(xiàn)差別。 NC30016.7537/537型汽輪機(jī)汽缸和轉(zhuǎn)子膨脹系統(tǒng)圖汽輪機(jī)的熱變形汽輪機(jī)的熱變形在啟停和帶負(fù)荷運(yùn)行工況變動(dòng)時(shí)，由于各零部件受熱不均產(chǎn)生溫差，引起熱變形，使通流

7、部分等地方的間隙產(chǎn)生變形，可能發(fā)生動(dòng)靜部分摩擦、漏汽等現(xiàn)象。轉(zhuǎn)子的熱彎曲轉(zhuǎn)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(shí)間；（2）正確投入盤車裝置；（3）啟動(dòng)時(shí)采用全周進(jìn)汽；（4）啟動(dòng)中充分疏水，減少保持上下缸溫差。汽輪機(jī)的啟動(dòng)汽輪機(jī)的啟動(dòng) 汽輪機(jī)的啟動(dòng)過程通常分為幾個(gè)階段，即啟動(dòng)前的準(zhǔn)備工作、熱力系統(tǒng)管道的預(yù)熱、沖動(dòng)轉(zhuǎn)子、暖機(jī)和升速、并列、帶負(fù)荷暖機(jī)及提升負(fù)荷等階段。 熱力系統(tǒng)管道的預(yù)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(jié)放熱，將熱量傳給金屬管壁，蒸汽凝結(jié)成水，這些水應(yīng)及時(shí)疏排掉。 在暖管之前應(yīng)依次投運(yùn)下列設(shè)備，即先投運(yùn)循環(huán)水泵，隨

8、后投運(yùn)凝結(jié)水泵、抽氣系統(tǒng)等，相應(yīng)地依序投運(yùn)盤車裝置，向軸封送密封汽，加快建立凝汽器內(nèi)較高的真空。 沖動(dòng)轉(zhuǎn)子和低速檢查 升速和暖機(jī) ；當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到2800并網(wǎng)和帶負(fù)荷并網(wǎng)和帶負(fù)荷 初負(fù)荷暖機(jī)：汽輪機(jī)組從空負(fù)荷到帶滿負(fù)荷，在低負(fù)荷下停留一段時(shí)間進(jìn)行低負(fù)荷暖機(jī)是必要的，需要重視的，一般只取額定負(fù)荷的510進(jìn)行。高壓以上汽輪機(jī)的加負(fù)荷速度大約為每分鐘12額定負(fù)荷。隨著汽輪機(jī)負(fù)荷的增加，各抽汽口的蒸汽壓力正比例地上升，此時(shí)應(yīng)及時(shí)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(jī)冷態(tài)滑參數(shù)啟動(dòng)曲線 熱態(tài)啟動(dòng)熱態(tài)啟動(dòng)熱態(tài)啟動(dòng)特點(diǎn)是啟動(dòng)前機(jī)組金屬溫度水平高，汽輪機(jī)進(jìn)汽

9、的沖轉(zhuǎn)參數(shù)高，時(shí)間短。單元機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)的方法：熱態(tài)啟動(dòng)前，盤車裝置保持連續(xù)運(yùn)行，先向軸端汽封供汽，后抽真空，再通知鍋爐點(diǎn)火，這是與冷態(tài)啟動(dòng)操作方法的主要區(qū)別之一。 1 1轉(zhuǎn)子熱彎曲轉(zhuǎn)子熱彎曲轉(zhuǎn)子的彎曲一般用與之相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子軸頸晃度作指標(biāo)。啟動(dòng)前轉(zhuǎn)子的撓度超過規(guī)定值時(shí)，應(yīng)先消除轉(zhuǎn)子的熱彎曲，一般方法是延長連續(xù)盤車的時(shí)間。如果大軸晃度有增大趨勢，并有金屬摩擦聲，應(yīng)采取手動(dòng)盤車180的方法調(diào)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(diào)節(jié)級(jí)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

10、。 在熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，凝汽器真空應(yīng)保持高一些。p40（1）高于調(diào)節(jié)級(jí)溫度50100C，并保持過熱度不低于100C。（2）根據(jù)冷態(tài)啟動(dòng)曲線而定，由金屬溫度確定對(duì)應(yīng)的溫度和壓力。單元機(jī)組的停運(yùn)單元機(jī)組的停運(yùn)機(jī)組的停運(yùn)是指機(jī)組從帶負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，到減去全部負(fù)荷、鍋爐熄火、發(fā)電機(jī)解列、汽輪發(fā)電機(jī)惰走、投入盤車裝置、輔機(jī)停運(yùn)等全部過程。 滑參數(shù)正常停機(jī)滑參數(shù)正常停機(jī)(1)高壓電動(dòng)油泵及交直流潤滑油泵試驗(yàn)。如果有汽動(dòng)油泵，還要做汽動(dòng)油泵的低轉(zhuǎn)速試驗(yàn)。(2)盤車裝置的空轉(zhuǎn)試驗(yàn)。(3)自動(dòng)主汽閥和電動(dòng)主汽閥的活動(dòng)試驗(yàn)。P41先把負(fù)荷降低到8085，然后把蒸汽參數(shù)降低到與負(fù)荷相對(duì)應(yīng)的數(shù)值。調(diào)整燃燒并用噴水減溫的辦法降

11、低汽溫。使調(diào)節(jié)級(jí)的溫度低于該處金屬溫度的3050C。應(yīng)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(fù)荷隨著繼續(xù)下降。每當(dāng)新蒸汽溫度和汽缸或法蘭金屬溫度的差值超過35C時(shí)，就重復(fù)上述操作，逐漸降溫，降壓，降負(fù)荷。 當(dāng)機(jī)組負(fù)荷降低到零后，發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)解列，然后汽輪機(jī)自動(dòng)主汽門和調(diào)速汽門關(guān)閉后，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子由于慣性仍然繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間才能靜止下來，這段時(shí)間稱為惰走時(shí)間。 新投產(chǎn)機(jī)組投入運(yùn)行一段時(shí)間后，要在停機(jī)時(shí)測繪惰走時(shí)間曲線。汽輪機(jī)惰走曲線4.停機(jī)后的若干工作停機(jī)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(shè)備的操作當(dāng)凝

12、汽器內(nèi)無任何水源進(jìn)入后，才可以停止凝結(jié)水泵的運(yùn)行。當(dāng)排汽溫度下降且低于50對(duì)方可停止循環(huán)冷卻水泵運(yùn)行。 潤滑油泵運(yùn)行期間冷油器也需運(yùn)行，使?jié)櫥蜏囟炔桓哂?0，到一定階段后可以減少冷油器冷卻水量，當(dāng)冷油器出口油溫低于35以下時(shí)可以停止冷油器冷卻水。 300MW機(jī)組滑參數(shù)停機(jī)曲線 1.當(dāng)凝汽器無任何水源進(jìn)入后，才可停止凝結(jié)水泵的運(yùn)行。2.排汽溫度下降到低于50C時(shí)可停止循環(huán)泵運(yùn)行3.當(dāng)冷油器出口油溫低于35C以下可以停止冷油器冷卻水。機(jī)組快冷 由于機(jī)組采用了良好的保溫材料，汽輪機(jī)金屬部件在停機(jī)后的冷卻速度減慢了，從而延長了檢修工期。如果設(shè)法縮短這一冷卻時(shí)間，對(duì)縮短槍修工期是十分有利的。 200M

13、W汽輪機(jī)停機(jī)后，按要求高壓缸金屬溫度下降到150才能停止盤車，進(jìn)行檢修工作。采用滑參數(shù)停機(jī)，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(shí)。如果是故障停機(jī)，缸壁溫度達(dá)400以上，自然冷卻到150，約需100110h。p46汽輪機(jī)快冷技術(shù)真空抽吸空氣法。此時(shí)開啟鍋爐過熱器對(duì)空排汽門及電動(dòng)主閘閥，高、中壓調(diào)速汽閥，使冷空氣由高溫過熱器向空排汽管進(jìn)入，經(jīng)主汽管、主汽閥、調(diào)速汽閥、汽缸，最后進(jìn)入凝汽器。 強(qiáng)制通風(fēng)冷卻法。強(qiáng)制通風(fēng)冷卻法就是用壓縮空氣對(duì)停機(jī)后的汽輪機(jī)進(jìn)行強(qiáng)迫冷卻。根據(jù)冷卻空氣與工作蒸汽流動(dòng)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(dòng)主汽閥后

14、疏水管引入，經(jīng)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(jī)通流部分。 鄰機(jī)抽汽快速冷卻法。通過鄰機(jī)抽汽，逐級(jí)降低壓力冷卻。主要步驟： 先將機(jī)組的負(fù)荷降低，將負(fù)荷速度需滿足機(jī)組金屬溫度降低速度不超過11.5C/min.待負(fù)荷降接近于零時(shí)，拉開發(fā)電機(jī)斷路器使之與電網(wǎng)解列。啟動(dòng)輔助油泵，將自動(dòng)主汽門關(guān)小一半，然后打閘斷汽，最后關(guān)閉電動(dòng)主閘閥將機(jī)爐隔離。非正常停機(jī)又可分為故障停機(jī) 設(shè)備或系統(tǒng)缺陷需要進(jìn)行處理，只需要短時(shí)間停機(jī)缺陷處理后即可恢復(fù)運(yùn)行，這時(shí)要求停機(jī)后保持機(jī)組金屬溫度保持較高水平可采取額定參數(shù)停機(jī)，在停機(jī)減負(fù)荷過程中，蒸汽參數(shù)進(jìn)本上保持為額定值。緊急停機(jī) 機(jī)組發(fā)生嚴(yán)重問題?？刹捎茫?）破壞真空法停機(jī)；（2）不破壞真空法停機(jī)。以較快的速度降低負(fù)荷，在3060分鐘內(nèi)減負(fù)荷，注意金屬溫度的變化，脹差的變化，以及軸瓦振動(dòng)情況。 并依次進(jìn)行必要的系統(tǒng)切換和停止有關(guān)輔助設(shè)備。故障停機(jī)注意問題1減負(fù)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(fù)荷過程中，蒸汽壓力禁忌大起大落，引起汽溫的劇烈波動(dòng)，便汽輪機(jī)部件熱變形不均勻，造成動(dòng)靜磨損事故。同時(shí)，也可能導(dǎo)致疏水量的驟增聚積，有的汽輪機(jī)因此發(fā)