汽輪機暖機操作過程及存在問題

汽輪機暖機操作過程及存在問題汽輪機組的暖機過程是汽輪機在啟動過程中為了防止材料低溫脆性斷裂和產生過大熱應力而在一定轉速或負荷下維持各項參數(shù)基本不變，以使啟動蒸汽均？蚣尤繞？輪機各部件的一個過程。暖機的分類方法很多，在達到額定轉速前的暖機過程稱為沖轉暖機，一般分為低速暖機、中速暖機、高速暖機，沖轉到額定轉速后，各發(fā)電公司會按照機組啟動情況在不同負荷階段進行暖機，一般這些負荷段都處于額定負荷的，所以又稱此階段為低負荷暖機或初負荷暖機。汽輪機的啟動大致分為冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)、極熱態(tài)這幾種工況，具體的暖機時間要根據(jù)機組的啟動工況而定，不能一概而論。目前,發(fā)電公司在啟動汽輪機時，暖機時間都是根據(jù)運行規(guī)程制定的，嚴格按照規(guī)程上的暖機步驟操作確實能保證機組在啟動過程中的安全性，但是過分強調安全性，過多的安全裕量對于調峰機組的快速啟動是不利的，在實際應用中可能會出現(xiàn)一些問題。.摩擦鼓風汽輪機轉子及動葉在高溫、高壓蒸汽沖轉下高速旋轉，在汽輪機進汽量較少的情況下，緊貼在葉輪兩側和外緣表面上的蒸汽微團的周速度與葉輪面上相應部位的圓周速度基本相同，而處于汽敘和隔板部位的蒸汽微團周速度幾乎為零所以葉輪與汽把、隔板間的蒸板部位的蒸汽微團周速度幾乎為零所以葉輪與汽把、隔板間的蒸汽，沿其不同的距離均有不同的速度。實際蒸汽具有枯性，形成了蒸汽微團間及其與葉輪間的摩擦，同時葉輪與隔板板體的間隙中蒸汽旋轉速度也各不相同，因而在葉輪兩側的子午面內形成了旋禍區(qū)，這種蒸汽的摩擦以及禍流消耗掉部分輪周功，以熱能的方式釋放出來，加熱汽虹內部蒸汽及金屬，使得轉子及汽部位金屬溫度升高。在異常情況下，急劇升高的溫度對轉子、汽短金屬內部組織及動、靜部分的磨擦都帶來一定的危害性。汽輪機在沖轉暖機時，沖轉蒸汽流量較小，此時汽內所通過的蒸汽量不足以帶出敘內蒸汽與各轉動部件摩擦所產生的熱能，使?o內蒸汽溫度上升，同時溫度升高的蒸汽反過來又加熱汽敘隔板及轉子葉輪、葉片，使敘內各處的金屬溫度均升高。在機組帶較高的負荷下運行時，各汽敘內通過足量的蒸汽將摩擦釋放出的熱量及時帶走，最終使摩擦產生的熱能與蒸汽帶走的熱能處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)?？梢娙~輪摩擦鼓風損失與級的容積流量成反比。通過計算，假設所產生的摩擦、鼓風損失僅有被金屬所吸收，那么這些熱量足可以在內使對應部位金屬溫度上升，導致缸內金屬受到巨大的熱沖擊。此外在沖轉到額定轉速這一階段中，蒸汽做功只發(fā)生在前幾級里，即轉子的轉動是前幾級做功的結果，所以前幾級在沖轉以后一方面做功,一方面將蒸汽的熱量傳遞給轉子和汽虹，而其他各級不參與做功，蒸汽流經這些級時，將對轉子起到制動作用，其表現(xiàn)是蒸汽與葉輪端部發(fā)生摩擦鼓風，摩擦鼓風要消耗大量的功率，轉變成熱量，結果使蒸汽溫度反而升高，使葉輪端部溫度高于轉子中心軸，這一現(xiàn)象一直要等到進汽量足夠大時才能消失。由此可見機組與電網并列后，應立即帶上負荷而不宜在空載下運行過長時間。因為在空載時通過汽輪機的蒸汽流量太少，不足以將轉子轉動時摩擦鼓風產生的熱量帶走，會使排汽敘溫度升高直至超過允許值。.加熱效果不明顯汽輪機在沖轉時的低速暖機、中速暖機、高速暖機階段蒸汽流量約為額定負荷下蒸汽流量的左右，主蒸汽溫度和主蒸汽壓力也處于較低的水平，在提高轉子溫度的過程中，若暖機轉速控制得太低，則換熱系數(shù)小，溫度上升太慢，延長了啟動時間，同沖轉。暖機相比，并網后為額定轉速，此時由于蒸汽流量增大，調節(jié)級蒸汽壓力亦上升，因此蒸汽對轉子，汽敘的換熱系數(shù)比沖轉暖機時大得多。同時蒸汽流量的增大，傳給轉子、汽敘的熱量亦增多，熱量增多和換熱系數(shù)增大，這兩個因素使轉子、汽虹內部溫度梯度變大。此時最容易出現(xiàn)較大的金屬溫差及差脹，所以機組并網后，需要帶一段時間的初始負荷，進一步進行暖機。.不同轉速下動靜碰摩根據(jù)轉子動力學原理，轉速小于一階臨界轉速時.轉子振動高點與一階不平衡質量夾角小于90°；轉速等于一階臨界轉速時，轉子振動高點與一階不平衡質量夾角等于90°；轉速小于一階臨界轉速時，轉子振動高點與一階不平衡質量夾角大于90當發(fā)生動靜碰摩時轉子局部發(fā)熱，向碰摩位置方向彎曲。實踐證明，汽輪機高中壓轉子動靜碰摩時摩擦響應主要呈一階振型。當轉速低于一階臨界轉速時，轉子熱彎曲和振動高點矢量和大于轉子熱彎曲量，動靜碰摩進一步加劇。摩擦引起的轉子熱彎曲不斷積累增大；反之，當轉速高于一階臨界轉速時，摩擦引起的轉子熱彎曲不能積累：當轉速接近一階臨界轉速時。轉子熱彎曲和振動高點矢量和也大于轉子熱彎曲量，由于一階臨界轉速區(qū)摩擦熱彎曲引起的振動響應大，動靜碰摩法向力遠高于前2種轉速，導致摩擦發(fā)熱功率加大，摩擦熱彎曲加快，形成惡性循環(huán)。特別是高中壓轉子，由于阻尼小，一階臨界轉速區(qū)，振幅放大因子很大，動靜碰摩可能在極短時間內導致轉子熱彎曲達到很高的水平，如轉子局部應力超過材料屈服極限將導致轉子發(fā)生永久彎曲，這一過程發(fā)展極快，往往是人工不可控的同。.啟動過程轉子受到的應力汽輪機轉子在啟動過程中，受到離心力、扭矩、彎曲振動、溫度差、動靜碰摩等引起的應力作用網。正常情況下，離心力在額定工況下轉子受力中比重較小，2000r/min時轉子受離心力不到額定轉速的1/2。這是部分汽輪機廠選擇在2000r/min附近長時間暖機的原因之一。升速過程中轉子受到的扭矩也很小。彎曲振動在一階臨界轉速區(qū)可以引起較大的轉子應力，因此，部分汽輪機廠通過盤車預暖、低速暖機、中速暖機，提高轉子的抗脆性破壞能力。部件溫度不均勻引起部件的溫度差應力增大。根據(jù)傳熱學原理,汽輪機溫度上升越快，部件溫度梯度越大，溫度差應力也越大。實驗證明，低速、中速、高速暖機時汽輪機調節(jié)級金屬溫度上升較慢。不會引起過大的溫度差應力。動靜碰摩引起碰撞、摩擦、支承效應，理論和實踐證明，對于大型汽輪機，主要是摩擦效應，摩擦引起轉子局部溫度升高，溫度向周圍傳導形成的溫度梯度產生溫度差應力網。.造成能源浪費聯(lián)合循環(huán)一般？用滑參數(shù)啟動，余熱鍋爐汽輪機的滑參數(shù)啟動一般都？用機爐聯(lián)合啟動的方式，就是在啟動過程中，余熱鍋爐蒸汽參數(shù)逐漸升高，汽輪機就用參數(shù)逐漸升高的蒸汽來暖管、暖機、升速、帶負荷，直至蒸汽參數(shù)達到額定值。對于具有高壓和中、低壓兩級旁路的系統(tǒng)，在汽輪機沖轉之前，通常是高壓旁路全開，中、低壓旁路開，當再熱汽壓力升到時，關閉再熱器空氣門及疏水門。汽輪機沖轉后，隨著汽輪機用汽量的增加，逐漸關小高壓和中、低壓旁路。而在汽輪機沖轉時低速、中速、高速暖機階段都要求主蒸汽參數(shù)基本保持不變，高中低壓各旁路閥的關閉就被滯后，余熱鍋爐產生的多余的蒸汽都通過旁路系統(tǒng)進入凝汽器，造成熱源損失。出于機組運行靈活方便的目的，聯(lián)合循環(huán)機組都設有煙氣旁路，余熱鍋爐啟動、升壓，逐步調節(jié)煙氣旁通閥的擋板開度，控制進入余熱鍋爐的燃氣量，進而使蒸汽系統(tǒng)啟動，可見在汽輪機沖轉階段設置太多的沖轉暖機