汽輪機的啟動和停運

汽輪機的啟動和停運第1頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月啟動和停運概述啟動：汽輪機從靜止?fàn)顟B(tài)到工作狀態(tài)的過程。

啟動前的準備→沖轉(zhuǎn)→升速→并網(wǎng)→帶負荷停機：汽輪機從工作狀態(tài)到靜止（或帶盤車）狀態(tài)。

減負荷→解列→轉(zhuǎn)子惰走→投盤車啟動是加熱過程，而停機則是降溫過程。對汽輪機而言，一次起停（負荷變化）經(jīng)歷一次應(yīng)力交變，造成低周疲勞損傷，最后導(dǎo)致裂紋。第2頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月啟動方式分類按新汽參數(shù)分：額定參數(shù)啟動滑參數(shù)啟動相對于額定參數(shù)啟動，滑參數(shù)啟動的進汽參數(shù)低、流量大，對汽輪機加熱均勻，減小熱應(yīng)力、脹差；進汽參數(shù)低，可減少啟動汽水損失，縮短啟動時間，提高啟動經(jīng)濟性；流量大，防止末級超溫。第3頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

高壓缸啟動：中壓缸啟動:啟動時蒸汽不經(jīng)過高壓缸，直接從中壓缸進汽沖轉(zhuǎn)。為維持高壓缸溫度水平，可采用通風(fēng)閥或倒暖的方式。當(dāng)轉(zhuǎn)速升到一定轉(zhuǎn)速或并網(wǎng)帶一定負荷（如5%負荷）后再切換到高壓缸進汽。高中壓缸聯(lián)合啟動2.按沖轉(zhuǎn)方式分：第4頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第5頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月1）高壓缸啟動：

不帶旁路

冷態(tài)（或熱態(tài)）中壓調(diào)門，中壓主汽門全開。盤車至2900轉(zhuǎn)/分，TV控制，GV全開2900至3000轉(zhuǎn)/分，GV控制，TV全開。第6頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2）高、中壓缸聯(lián)合啟動：

帶旁路

冷態(tài)或熱態(tài)中壓調(diào)門，中壓主汽門全開；TV:盤車-2900轉(zhuǎn)/分；GV：2900—3000轉(zhuǎn)/分啟動曲線中負荷與中壓缸進汽壓力的配合關(guān)系由低壓旁路控制。第7頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月600MW上海汽輪機

高、中壓缸聯(lián)合啟動

(汽輪機運行說明書）

盤車轉(zhuǎn)速-600轉(zhuǎn)/分，TV全關(guān)，GV全開，IV控制轉(zhuǎn)速。此工作方式稱轉(zhuǎn)速IC方式。600-2900轉(zhuǎn)/分，TV，IV一定按流量比例（通常為1）同時開啟此工作方式稱轉(zhuǎn)速TC-IC方式。到2900轉(zhuǎn)/分后，保持4分鐘，系統(tǒng)記錄IV開度。2900轉(zhuǎn)/分至并網(wǎng)，IV維持此開度。第8頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2900-2950轉(zhuǎn)/分，IV開度保持，TV控制轉(zhuǎn)速。此工作方式稱轉(zhuǎn)速TC方式。2950-3000轉(zhuǎn)/分，TV全開，IV開度保持，GV控制轉(zhuǎn)速，接受AS裝置控制。此工作方式稱轉(zhuǎn)速GC方式。并網(wǎng)初始負荷—35%MCR，GV，IV控制負荷，35%MCR后IV全開。35%MCR—額定負荷，GV控制負荷。第9頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3）中壓缸啟動：

帶旁路、熱態(tài)啟動高壓調(diào)門全開，高壓主汽門全關(guān)盤車至2600轉(zhuǎn)/分，IV；保持4分鐘產(chǎn)生IV記憶開度2600轉(zhuǎn)/分至2900轉(zhuǎn)/分，TV；IV保持記憶開度2900轉(zhuǎn)/分至3000轉(zhuǎn)/分，GV。IV保持記憶開度第10頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3.按啟動前汽輪機金屬溫度分：冷態(tài)啟動（150~180°C）停機時間大于72小時（汽缸金屬溫度約低于該測點滿負荷溫度的40%）溫態(tài)啟動（180~350°C）停機10—56小時（汽缸金屬溫度約在該測點滿負荷溫度的40%～80%）熱態(tài)啟動

（>350°C）停機小于10小時（汽缸金屬溫度約高于該測點滿負荷溫度的80%）極熱態(tài)啟動

停機小于1小時按照汽輪機轉(zhuǎn)子溫度是否在低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度以上劃分低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度：轉(zhuǎn)子材料在該溫度以下體現(xiàn)出冷脆性，容易產(chǎn)生裂紋本機高中壓缸:FATT<100度低壓缸:FATT<15度第11頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月4.按控制進汽的閥門分：調(diào)節(jié)汽門啟動自動主汽門電動主閘門（旁路門）啟動第12頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)容簡介第一節(jié)冷態(tài)滑參數(shù)啟動的主要步驟第二節(jié)冷態(tài)啟動曲線第三節(jié)極熱態(tài)啟動第四節(jié)單元機組的停運第13頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)冷態(tài)滑參數(shù)啟動的

主要步驟1）啟動前的準備工作2）抽真空：3）暖管

4）沖轉(zhuǎn)、升速和定速暖機5)并列接待初始負荷

6）加負荷至額定值第14頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月1）啟動前的準備工作疏水門全開，油泵試轉(zhuǎn)供油正常，盤車馬達試運轉(zhuǎn)正常。油泵、給水泵、凝結(jié)水泵聯(lián)動試驗。真空系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)檢查。重要表計正常：轉(zhuǎn)速、晃動、汽缸金屬溫度、水位計等。除氧器水位2/3，凝結(jié)器水位3/4，油箱油位2/3。第15頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月油循環(huán)（油系統(tǒng)分析）目的：提高油溫，維持冷油器出口,軸承入口35-45℃(油溫過高,粘度低,油膜薄,軸承易干磨,油易老化,油溫過低,粘度大,油膜厚,穩(wěn)定性差,油膜振蕩引發(fā)振動增大)。主要操作：投啟動油泵，開冷油器油側(cè)進、出口門，水側(cè)進口門開、出口門關(guān)注意油箱油位變化。第16頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月調(diào)節(jié)系統(tǒng)和保護裝置試驗試驗內(nèi)容：ETS通道試驗；執(zhí)行機構(gòu)試驗;超速（飛環(huán)）試驗試驗?zāi)康模簷z測自動主汽門動作是否靈活，各保護回路是否連通。第17頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2）抽真空：目的：創(chuàng)造暖管、沖轉(zhuǎn)條件操作順序：投循環(huán)水投凝結(jié)水、投盤車投抽氣器投汽封

(防止軸承油中帶水）軸封供汽過熱度大于14度。供汽壓力用啟動曲線推薦值。第18頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月注意事項1、必須在盤車狀態(tài)下，才能投入軸封供汽。2、冷態(tài)啟動，應(yīng)該先投入抽氣器和軸封加熱器，后投入軸封供汽。3、熱態(tài)啟動，應(yīng)該先投入軸封供汽，后投入抽氣器和軸封加熱器。第19頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3）暖管暖管內(nèi)容：主、再熱蒸汽管道，輔助用汽管道。暖管溫升速度：不大于3∽5℃/min。暖管時間：10-15min暖管目的：防止蒸汽帶水進入汽輪機減小管道熱應(yīng)力第20頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月注意事項1）疏水及時排放。2）暖管前，投循環(huán)水（因暖管疏水排至凝汽器），投凝結(jié)水系統(tǒng)，投抽氣器。3）旁路投運后，控制排汽室溫度在60-70℃，不得超過120℃。第21頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月沖轉(zhuǎn)條件：真空450-500mmHg。過低，出現(xiàn)正壓，大氣安全門動作，D↑,熱沖擊大；過高，抽真空時間↑，D↓，暖機時間↑，開機時間↑。主汽參數(shù)，溫度高于金屬溫度50-100度（不應(yīng)大于426度），過熱度50度以上。壓力過低，加熱效果差，暖機時間長，過高，熱沖擊大，且D↓，暖機時間↑，開機時間↑。兩側(cè)主汽溫度差小于17度；高、中壓缸合缸，主、再熱蒸汽溫度差一般為28度，短時可允許在42度，不得大于80度。油溫35-45度?；蝿幼兓?0.02mm。第22頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月4）沖轉(zhuǎn)、升速和定速暖機

主要內(nèi)容和基本操作：沖轉(zhuǎn)、升速，調(diào)速汽門或主汽門沖轉(zhuǎn)，停盤車，本體疏水門檢查。盤車不能自動脫扣，打閘停機。600轉(zhuǎn)/分摩檢（300MW機組，200MW機組為500轉(zhuǎn)/分），切斷進汽，5min內(nèi)完成檢查，確認無金屬聲后，迅速沖轉(zhuǎn)至600轉(zhuǎn)/分，升速率100轉(zhuǎn)/分。第一次定速暖機，投排汽缸冷卻水，排汽缸溫度維持在65度左右，超過120度，停機。振動檢查，軸承溫度,油溫檢查，冷油器水側(cè)投運。注意脹差。第23頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月1000轉(zhuǎn)/分（隨機組不同有變化），第二次定速暖機。1200轉(zhuǎn)/分停頂軸油泵。快速、平穩(wěn)過臨界轉(zhuǎn)速。升速到3000轉(zhuǎn)/分，定速暖機，向電氣發(fā)出備好信號第24頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月沖轉(zhuǎn)過程基本要求升速率小于100r/min;汽缸金屬溫升率小于2-2.5度/min,快速平穩(wěn)過臨界轉(zhuǎn)速中速（第一階臨界轉(zhuǎn)速以前）軸承振動小于0.03mm。第25頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月5)并列接待初始負荷初始負荷3-5%，防止逆功率保護動作初始負荷暖機時間：30min。在此期間主汽溫度每升高2度，增加暖機時間1分鐘。凝結(jié)水回收，凝結(jié)水放水門關(guān)，至除氧器門開。第26頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月6）加負荷至額定值隨負荷增加逐漸關(guān)小再循環(huán)門15%負荷，停排汽缸冷卻水負荷60-80%，投高加或隨機組啟動投高加升負荷速率，主、再熱汽溫升率不得大于規(guī)定值（規(guī)程或啟動曲線）。第27頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月7）超速試驗和FATT高、中壓轉(zhuǎn)子材料：30CrMoVFATT：低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度。材料高于FATT時，受力后斷裂為韌性斷裂，材料強度高。材料低于FATT時，受力后斷裂為脆性斷裂，強度低。30CrMoV的FATT約為100℃，運行時間增長，F(xiàn)ATT變高。第28頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月超速試驗時，離心力較大，轉(zhuǎn)子中心孔處熱應(yīng)力與離心力引起的機械應(yīng)力之和有可能超過材料的許用應(yīng)力。超速試驗的基本要求：轉(zhuǎn)子熱透，中心孔熱應(yīng)力較小；中心孔溫度高于FATT?！哆\行導(dǎo)則》要求：帶10%負荷運行3-4小時，高、中壓轉(zhuǎn)子加熱到350℃以上，解列后立即做超速試驗。第29頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)冷態(tài)啟動曲線啟動是加熱過程，而停機則是降溫過程。對汽輪機而言，一次起停（負荷變化）經(jīng)歷一次應(yīng)力交變，造成低周疲勞損傷，最后導(dǎo)致裂紋。啟停中的主要問題：熱應(yīng)力、熱膨脹、熱變形。第30頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月熱應(yīng)力的基本概念：在汽輪機啟動、停機或變負荷過程中，其零部件由于溫度變化而產(chǎn)生膨脹或收縮變形，稱為熱變形。當(dāng)熱變形受到某種約束(包括金屬纖維之間的約束)時，則要在零部件內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，這種由于溫度(或溫差)引起的應(yīng)力稱為溫度應(yīng)力或熱應(yīng)力。第31頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月各種運行方式下機組壽命消耗的詳細分配數(shù)據(jù)見下表：

啟動次數(shù)每次壽命損耗壽命損耗冷態(tài)啟動1000.018%1.8%溫態(tài)啟動7000.006%4.2%熱態(tài)啟動30000.009%27%極熱態(tài)啟動1500.009%1.35%負荷階躍120000.001%12%機組總壽命損耗46.35%第32頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月一）冷態(tài)啟動曲線簡介基本內(nèi)容：主、再熱蒸汽參數(shù)，轉(zhuǎn)速，負荷，金屬溫度冷態(tài)啟動中隨時間的變化歷程。（推薦值）時間坐標(biāo)上對應(yīng)的啟動步驟：A）軸封送汽B）暖管C）沖轉(zhuǎn)D）并列E）帶初始負荷F）滿負荷第33頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月二）冷態(tài)啟動曲線實例第34頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月三）曲線來歷、制定過程制定曲線的依據(jù)：能夠確保脹差、熱應(yīng)力不超過標(biāo)準的最快啟動速度?！盁嵬浮钡母拍睿壕S持蒸汽溫度恒定，金屬溫度不再變化，進入穩(wěn)態(tài)換熱。但蒸汽、金屬之間，金屬內(nèi)部仍然存在溫差。第35頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月四）冷態(tài)啟動曲線的使用推薦沖轉(zhuǎn)參數(shù)、送汽封參數(shù)金屬溫度和蒸汽溫度的允許差值金屬溫度的允許變化率蒸汽溫度的允許變化率允許的最大升速率和升負荷率《運行規(guī)程》的編寫依據(jù)第36頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月汽輪機啟動、停運過程中的參數(shù)控制原則蒸汽溫升率蒸汽、金屬的溫差金屬溫升率金屬溫度差熱應(yīng)力、熱膨脹、熱變形第37頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）300MW機組啟動曲線的分析蒸汽溫升率：主蒸汽1-1.5℃/min，再熱蒸汽2-2.5℃/min金屬溫升率：不大于1.5℃/min第38頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)極熱態(tài)啟動適用情況：事故后的恢復(fù)極熱態(tài)啟動原則：要求在機組安全的條件下盡快恢復(fù)。開機(恢復(fù))、沖轉(zhuǎn)基本條件：上、下缸溫差50度以內(nèi)軸的晃動變化0.02mm以內(nèi)油溫大于35度。主汽參數(shù)與汽輪機上缸內(nèi)壁金屬溫度匹配第39頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月沖轉(zhuǎn)參數(shù)的選擇通用原則：主蒸汽溫度高于汽輪機上缸內(nèi)壁金屬溫度（調(diào)節(jié)級后）50-100度，過熱度大于50度。由冷態(tài)啟動曲線獲得。找出汽輪機上缸內(nèi)壁金屬溫度（調(diào)節(jié)級后）同一時刻對應(yīng)的主汽參數(shù)，用作沖轉(zhuǎn)參數(shù)，主汽溫度只許略高，不許低。第40頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月沖轉(zhuǎn)主蒸汽溫度不得低于金屬溫度的原因：開機最終是一個加熱過程，如果主蒸汽溫度低于金屬溫度，轉(zhuǎn)子表面先冷卻（拉應(yīng)力）后加熱，則多承受一次交變熱應(yīng)力。冷卻易出現(xiàn)負脹差，高壓端軸封易磨損。過熱度：防止末幾級蒸汽濕度過大，水沖擊。第41頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月極熱態(tài)啟動操作的基本特點沖轉(zhuǎn)、并列后，迅速加負荷至汽輪機上缸內(nèi)壁金屬溫度所對應(yīng)的負荷值（冷態(tài)啟動曲線上），該負荷前無需暖機。沖轉(zhuǎn)升速率不小于200轉(zhuǎn)/分。第42頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月注意事項高壓端軸封使用高溫備用汽源，防止局部出現(xiàn)負脹差抽真空時，先投汽封，后投抽氣器，防止冷空氣進入，軸封出現(xiàn)局部負脹差。和冷態(tài)啟動不一樣。第43頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)單元機組的停運停機分類：滑參數(shù)停機（單元、正常）額定參數(shù)停機（母管、故障）第44頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月按停機目的分類

正常停機：計劃內(nèi)的大、小修或消除一般缺陷的停機。故障停機：機組安全受到嚴重威脅，被迫短時間內(nèi)停機。分為一般故障停機（快速減負荷）和緊急故障停機（不減負荷，直接停機）。破壞真空、破壞真空加勵磁。第45頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月緊急故障停機的主要步驟打閘，確認自動主汽門關(guān)閉解列，確認轉(zhuǎn)速下降。2700轉(zhuǎn)/分前，啟動潤滑油泵，不可等低油壓聯(lián)動。需破壞真空，打開大氣釋放門，停抽氣器如缸內(nèi)進水，開全部疏水門轉(zhuǎn)子惰走過程，維持汽封供汽，不可斷汽封破壞真空。第46頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月需要破壞真空緊急停機的故障機組強烈振動超速而危急保安器未動作缸內(nèi)有金屬聲、碰摩水沖擊軸封冒火花任意一個軸承斷油、冒煙或出油溫度高于75度或軸承溫度高于90度。油系統(tǒng)著火不能迅速破滅第47頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月軸向位移超過動作極限或推力瓦溫度急劇上升，高于90度主油箱油位急劇下降，補油無效潤滑油壓低于0。05Mpa低油壓保護未動作發(fā)電機、勵磁機冒煙新汽、給水管道破裂發(fā)電機漏氫、著火第48頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月正常停機的基本步驟準備工作逐漸減負荷至0打閘、解列轉(zhuǎn)子惰走，投盤車停盤車第49頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月準備工作試轉(zhuǎn)油泵，正常備用，投聯(lián)