汽輪機運行講課教案課件

1、汽輪機運行教學目標: 使學生了解汽輪機啟動與停機過程中的熱應力、熱膨脹及熱變形的基本特點；汽輪機啟動與停機的基本方式；汽輪機冷態(tài)滑參數啟動過程以及汽輪機停機過程。知識點：轉子與汽缸熱應力、熱膨脹、熱變形的產生原因及變化特點；汽輪機的啟動與停機；汽輪機冷態(tài)滑參數啟動。重 點：汽輪機的啟動與停機；冷態(tài)滑參數啟動基本過程。難 點：汽輪機的啟動與停機中的參數控制。第一節(jié) 汽輪機主要零部件的熱應力、熱膨脹和熱變形一、汽輪機部件內的熱應力汽輪機啟停機或變負荷過程中，其零部件由于溫度變化而產生膨脹或收縮變形。熱變形熱應力熱變形受到外部約束或內部金屬纖維間的約束時，在零件內部產生應力，這種由于溫度或溫差引起的

2、應力稱為溫度應力或熱應力。產生熱應力的根本原因：零部件內溫度分布不均勻或零部件變形受到約束。熱壓冷拉轉子啟動停機轉子表面熱壓應力轉子中心孔表面熱拉應力轉子表面熱拉應力轉子中心孔表面熱壓應力汽缸啟動停機汽缸內壁面熱壓應力汽缸外壁面熱拉應力汽缸內壁面熱拉應力汽缸外壁面熱壓應力交變熱應力低周疲勞轉子易出現裂紋法蘭啟動停機法蘭內側面熱壓應力法蘭外側面熱拉應力法蘭內側面熱拉應力法蘭外側面熱壓應力法蘭螺栓加熱裝置三、汽輪機部件內的熱變形當轉子或汽缸周向溫度不均、膨脹量不同時，產生熱變形。迫使汽缸拱曲和橢圓變形、轉子彎曲，使汽封的徑向間隙變化。1 上下汽缸溫差引起的熱變形 啟動、停機過程中上下汽缸的溫差，造

3、成上缸膨脹大于下缸，而使上缸向上拱起，下汽缸底部動靜部分徑向間隙減少 （3）停機后汽缸內形成空氣對流，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； （2）汽缸內部因溫度較高的蒸汽上升，凝結放熱大于凝結水下流的放熱，而蒸汽凝結的疏水流至下缸經疏水管排出，疏水水膜降低了下缸受熱條件；（4）一般情況下，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；（5）上下汽缸冷卻條件不同，下缸置于溫度較低的運行平臺以下并造成空氣對流，增大了溫差。 （1）上下汽缸質量和散熱面積不同。下缸比上缸質量大，且下缸布置有回熱抽汽管道和疏水管道，散熱

4、面積大，因而，在同樣保溫、加熱或冷卻條件下，上缸溫度比下缸溫度高； 汽輪機在啟動、停機過程中，上下汽缸往往出現溫差，即上缸溫度高于下缸溫度，其主要原因如下：為控制上下汽缸溫差啟動過程嚴格控制溫升速度高加滑啟保證汽缸疏水暢通維修方面采用較好的保溫結構和選用優(yōu)質保溫材料，并可適當加厚保溫層加裝擋風板，以減少空氣對流2 法蘭熱翹曲當汽缸法蘭內壁溫度高于外壁溫度時，內壁金屬伸長較多，外壁金屬伸長較少，這樣就會使法蘭在水平面內產生熱彎曲。溫差過大，塑性變形。變形前汽缸前后兩端變形汽缸中間段變形法蘭內外壁溫差的極限不大于100（沒有法蘭螺栓加熱裝置）或30(有法蘭螺栓加熱裝置)3 轉子熱彎曲如果上下缸溫差

5、作用在靜止的轉子上，引起轉子的熱彎曲，向上缸拱起，彈性彎曲，溫差過大引起塑性彎曲第二節(jié) 汽輪機的啟動與停機第二節(jié) 汽輪機啟停概述一、 啟動方式分類機組狀態(tài)變化最為劇烈的運行工況是啟停工況。溫度、應力的變化疲勞、蠕變損傷，機組的壽命損耗 汽輪機啟動方式大致可分為四類：1.按新汽參數分類 額定參數啟動滑參數啟動整個啟動過程中電動主閘門前的蒸汽參數（壓力、溫度）始終保持額定額定參數啟動的缺點： 沖轉參數高，機爐分開啟動，啟動時間長；冷態(tài)或溫態(tài)啟動時，進汽溫度高，溫差大，參數高進汽量小，汽缸和轉子受熱不均勻，調門節(jié)流大，調節(jié)級后溫度變化劇烈，熱應力大，為減少熱應力，進一步延長啟動時間；機爐分開啟動，延

6、長了啟動時間，增大了燃料損耗。真空法啟動壓力法啟動額定參數啟動適用于母管制機組滑參數啟動啟動過程中，電動主閘門前的蒸汽參數隨機組轉速和負荷的變化而逐漸升高。真空法啟動 鍋爐點火前從鍋爐汽包到汽輪機之間的蒸汽管道上的所有閥門均全部開啟，機組熱力系統上的空氣閥、疏水閥全部關閉，汽輪機盤車抽真空一直抽到鍋爐汽包，然后鍋爐點火后產生蒸汽后，送入汽輪機暖機，蒸汽參數達到一定值，汽輪機被沖動旋轉，并隨蒸汽參數的逐漸升高而升速、帶負荷。全部啟動過程由鍋爐進行控制。不常用壓力法啟動 抽真空投盤車時，汽輪機主汽閥和調節(jié)閥門是關閉狀態(tài)。鍋爐點火，蒸汽升溫升壓，待主汽閥前蒸汽參數達到一定值時，例如：壓力升至0.98

7、1.47MPa，溫度為240 250，開始沖轉升速，這一過程中，為了使汽壓和汽溫穩(wěn)定，鍋爐不宜進行過大的燃燒調整。利用調節(jié)閥門或主汽閥控制轉速，增加進汽量，進行沖轉、升速、和并網帶少量負荷，蒸汽壓力值由旁路閥控制保持不變，允許汽溫按規(guī)律升高，在旁路閥關閉后，再通過加強鍋爐燃燒提高主蒸汽參數，增加機組負荷至滿負荷。常用2按沖轉時進汽方式分類 （1）高中壓缸啟動：蒸汽同時進入高、中壓缸沖動轉子，高中、壓缸同時受熱，可以使汽缸和轉子所受熱沖擊較小(相對額定參數啟動)，加熱均勻，降低熱應力，縮短啟動時間。但是，對于高中、壓缸反向布置的機組，控制相對脹差不利。再熱汽溫低，造成中壓缸升溫速度慢，限制了啟動

8、速度。（2）中壓缸啟動：沖轉時，高壓缸不進汽，處于暖缸狀態(tài)，主蒸汽經高壓旁路進入再熱器，當再熱蒸汽參數達到機組沖轉要求的數值后，開中壓主汽門，用中調門控制進汽沖轉，待轉速升至25002600rpm或并網帶一定負荷后，再切換為高、中壓缸同時進汽。對控制機組相對脹差有利，可以將高壓缸的相對脹差排除在外?？墒乖贌嵴羝麉等菀走_到沖轉要求，同時高壓缸在暖缸過程中可以提高金屬溫度水平使進汽時金屬溫度與主蒸汽溫度匹配，解決了汽輪機啟動沖轉時主蒸汽、再熱蒸汽溫度與高、中壓缸金屬溫度難以匹配問題，具有降低高、中壓轉子的壽命損耗，改善汽缸熱膨脹和縮短啟動時間等優(yōu)點。但要求啟動參數的選擇合理，以避免高壓缸進汽時產

9、生較大的熱沖擊。（3）高壓缸啟動。機組啟動沖轉時，高、低壓旁路閥門關閉，中壓主汽閥和調節(jié)閥全開，由高壓主汽閥和調節(jié)閥控制進汽沖轉、升速、并網、帶負荷。機組沖轉前，3按啟動前汽輪機金屬溫度水平分類高壓缸啟動時按調節(jié)級處金屬溫度劃分；中壓缸啟動時按中壓第一壓力級處金屬溫度劃分 (1)冷態(tài)啟動：金屬溫度低于滿負荷時金屬溫度的40%左右或150180以下稱為冷態(tài)啟動。(2)溫態(tài)啟動：金屬溫度在滿負荷時金屬溫度的40%-80%之間或低于 180350之間稱為溫態(tài)啟動。(3)熱態(tài)啟動：金屬溫度高于滿負荷時金屬溫度的80%或在350以上，稱為熱態(tài)啟動。 有時熱態(tài)又分為熱態(tài)（350450）和極熱態(tài)（450以上

10、）。有的國家按停機時間的長短分類 （1）停機一周或一周以上，稱為冷態(tài)啟動。（2）停機兩晝夜（48小時），稱為溫態(tài)啟動。（3）停機8小時稱為熱態(tài)啟動。（4）停機2小時稱為極熱態(tài)啟動。4按沖轉時的控制進汽閥分類（1）調節(jié)汽閥啟動：啟動時，電動主汽門和自動主汽閥處于全開位置，進入汽輪機的蒸汽流量由依次開啟的調節(jié)閥門控制。這種控制方式由于調節(jié)閥門較小易于控制流量，但由于調節(jié)門依次開啟，汽機頭部進汽不勻，易造成受熱不勻。（2）自動主汽門啟動：啟動時，電動主汽門和調節(jié)閥處于全開位置，由自動主汽閥控制進入汽輪機的蒸汽流量，控制汽機轉速。當轉速達到2900rpm時，切換為調節(jié)閥進汽方式（即由TV方式切換為GV

11、方式），繼續(xù)升速到定值。（3）電動主閘門的旁路閥啟動：啟動前，調節(jié)閥門全開，用電動主汽門的旁路門控制蒸汽流量。由于該旁路門流量較小，便于控制?，F代大容量單元機組，由于設備可靠性提高，為了簡化系統，現在大都取消了該閥門。三、啟動過程的主要階段(1)啟動前的準備階段。為機組啟動準備相應的條件，主要包括設備、系統和儀表的檢查及試驗；輔助設備、系統的檢查和啟動；油系統的檢查和試驗；投入盤車；調節(jié)保護系統校驗；汽源準備等工作。(2)沖轉升速階段。在確保機組安全的條件下，當沖轉條件滿足后，汽輪機進汽沖轉，將轉子由靜止狀態(tài)逐步升速到額定轉速的過程。(3)定速并網階段。當轉速穩(wěn)定在同步轉速，經全面檢查確認設備

12、運轉正常,并網功率運行。(4)帶負荷階段。在機組并網后，將機組的輸出電功率逐漸增加至額定值，或某一要求的負荷穩(wěn)定運行。四、滑參數啟動的特點滑參數啟動與額定參數啟動相比有以下的優(yōu)缺點:（1） 縮短了機組啟動時間，提高了機組的機動性。（2）滑參數啟動可在較小的熱沖擊下得到較大的金屬加熱速度，從而改善了機組加熱的條件。（3）滑參數啟動時，容積流量大，可較方便地控制和調節(jié)汽輪機的轉速與負荷，且不至造成金屬溫差超限。（4）減少了工質的損失，提高了電廠運行的經濟性（5）滑參數啟動升速和接帶負荷時，可做到調節(jié)汽門全開全周進汽。（6）滑參數啟動時，通過汽輪機的蒸汽流量大，可有效地冷卻低壓段。（7）滑參數啟動可

13、事先做好系統的準備工作，使啟動操作大為簡化五、汽輪機的停機汽輪機停機是指機組由帶負荷運行狀態(tài)到卸去全部負荷、發(fā)電機從電網中解列、汽輪發(fā)電機組轉子由轉動至靜止的過程。汽輪機停機過程是金屬部件逐漸冷卻的過程。1停機方式的分類1）正常停機：是根據機組或外負荷的情況，主動進行的停機，它又分為滑參數停機和額定參數停機 。滑參數停機多用于需進行大修或小修而進行的停機額定參數停機多用于調峰停機或短時間消缺2）事故停機：事故停機是指機組監(jiān)視參數超限，保護裝置動作或手動打閘，機組從運行負荷瞬間降至零負荷，發(fā)電機與電網解列，汽輪機轉子進入惰走階段的停機過程。事故停機根據事故的嚴重程度又分為一般事故停機和緊急事故停機，其主要區(qū)別在于機組解列時是否立即打開真空破壞閥。緊急事故停機在停機信號發(fā)出后，立即破壞真空。2停機過程中應注意的問題汽輪機的停機過程是機組從熱態(tài)到冷態(tài)，從額定轉速到零轉速的動態(tài)過程。在這個過中，如果運行操作不當，就會造成設備的損