汽機(jī)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行控制原理

汽機(jī)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行控制原理一

、認(rèn)識汽機(jī)專業(yè)1、

汽機(jī)專業(yè)的任務(wù)用鍋爐送來的蒸汽，維持汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速（未并網(wǎng)）或負(fù)荷（并網(wǎng)），將做完工的乏汽凝結(jié)成水，利用抽汽加熱后再送回鍋爐。2、

汽機(jī)專業(yè)的系統(tǒng)（1）

汽輪機(jī)本體：將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，維持高速旋轉(zhuǎn)。（2）

輔助系統(tǒng)：汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)所必須的支持系統(tǒng)；為了提高熱效率而設(shè)置的回?zé)嵯到y(tǒng)(把水加熱后再送回鍋爐)；輔機(jī)、發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)。二、汽機(jī)主系統(tǒng)▲汽機(jī)熱力系統(tǒng)簡圖三、汽輪機(jī)本體1、

汽輪機(jī)本體：轉(zhuǎn)子——葉輪、葉片靜止部分：隔板、噴嘴、汽缸、其他：汽封、軸瓦為達(dá)到應(yīng)有的功率，有若干級2、

汽輪機(jī)本體的間隙問題▲汽輪機(jī)本體徑向間隙示意圖

▲汽輪機(jī)本體軸向間隙問題1示意圖（軸向位移又叫竄軸）▲汽輪機(jī)本體軸向間隙問題2示意圖（差脹）小結(jié)：u動靜間隙太大,蒸汽不做功漏掉,不經(jīng)濟(jì),汽輪機(jī)將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率降低,也即每發(fā)一度電所耗的熱能（熱耗），所需的蒸汽（汽耗）增加。u動靜間隙太小,容易發(fā)生動靜摩擦，產(chǎn)生機(jī)組振動，嚴(yán)重時造成汽輪機(jī)汽封、大軸、葉片損壞事故。u

既要經(jīng)濟(jì)性又要安全性，間隙控制在一定范圍內(nèi)（幾十微米）u

——汽輪機(jī)是精密設(shè)備，必須防止動靜接觸（防碰磨），發(fā)生碰磨時，反應(yīng)碰磨的保護(hù)（振動、軸向位移、差脹）動作，跳機(jī)3、

汽輪機(jī)汽封：▲軸端汽封示意圖u汽封：盡量減少漏汽，提高熱效率u軸封：防止缸內(nèi)蒸汽外泄，防止外部空氣進(jìn)入缸內(nèi)。u

軸封供汽不能中斷4、

軸瓦：通入潤滑油，在一定轉(zhuǎn)速下軸瓦和軸頸之間形成穩(wěn)定油膜，實(shí)現(xiàn)油摩擦。汽輪機(jī)運(yùn)行中任何情況下都不能斷油。四、汽輪機(jī)的控制、安保系統(tǒng)：控制汽輪機(jī)的負(fù)荷（轉(zhuǎn)速），發(fā)生事故時停機(jī)。（1）

高主、中主門的控制示意圖（2）

高、中壓調(diào)門控制示意圖（3）

AST控制油

（4）

OPC油五、關(guān)于汽輪機(jī)本體的保護(hù)1、

超速保護(hù):103%超速:因電網(wǎng)原因機(jī)組甩負(fù)荷，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速超3090r/min，關(guān)閉高、中調(diào)門，待轉(zhuǎn)速降到3000r/min以下時，重新打開各調(diào)門，如轉(zhuǎn)速又超3090r/min，會再動作。防止出現(xiàn)更高的超速。110%超速:DEH、TSI、ETS三套,動作于AST電磁閥，跳機(jī)。機(jī)械超速，動作后卸掉隔膜閥上油壓，再卸掉AST油壓停機(jī)。汽輪機(jī)超速事故會造成大軸斷裂、軸瓦損壞、甚至飛車等惡性后果,必須嚴(yán)防。2、

高壓缸保護(hù)：北重機(jī)組因結(jié)構(gòu)原因,低負(fù)荷時因蒸汽流量太小，不能有效帶走缸內(nèi)因鼓風(fēng)摩擦損失而產(chǎn)生的熱量,缸內(nèi)設(shè)備會因過熱而損壞，故采用中壓缸啟動，待蒸汽流量達(dá)到一定值后切回高缸進(jìn)汽。冷態(tài)啟動過程中高缸需要得到充分暖缸，在1020rpm以上為了不產(chǎn)生鼓風(fēng)摩擦熱量，高缸必須抽成真空

高缸保護(hù)就是為達(dá)到上述目的而設(shè)。3、

凝汽器低真空保護(hù)汽器真空低（排汽壓力高），也即排汽溫度升高，使低壓缸、低壓轉(zhuǎn)子葉片、凝汽器溫度升高，會造成汽輪機(jī)振動、動靜摩擦、末級葉片斷裂、金屬變形、凝汽器鋼管泄漏等后果。4、

潤滑油壓低保護(hù)防斷油燒瓦。5、

EH油壓低保護(hù)EH油壓降低，高中主調(diào)各門會發(fā)生不可控動作，必須停機(jī)。6、

軸承振動保護(hù)

汽輪機(jī)動靜摩擦、轉(zhuǎn)子質(zhì)量平衡破壞（如葉片斷裂等）、軸承故障（如潤滑不良、磨損等）、聯(lián)軸器故障等原因會造成機(jī)組振動。7、

軸向位移保護(hù)

防動靜摩擦。8、

DEH失電跳機(jī)保護(hù)

機(jī)組失去監(jiān)控，必須停機(jī)。9、

軸承溫度高保護(hù)

防軸承、軸頸損壞10、

汽輪機(jī)差脹保護(hù)防動靜摩擦11、

汽機(jī)手動跳閘保護(hù)按鈕

發(fā)生汽輪機(jī)保護(hù)無法反應(yīng)的危急情況（如危及人身安全、著火等）以及保護(hù)拒動時。機(jī)頭有危急保安器，按下后實(shí)現(xiàn)機(jī)頭停機(jī)，類似輔機(jī)事故按鈕。12、

鍋爐MFT動作后聯(lián)跳汽機(jī)保護(hù)鍋爐-汽機(jī)-發(fā)電機(jī)是一個統(tǒng)一單元，鍋爐不正常，防止事故波及到汽輪機(jī)，汽輪機(jī)應(yīng)停止進(jìn)汽。但為了減少機(jī)組非停，提高經(jīng)濟(jì)性（即使是機(jī)組熱起，損失也是很大的），目前做停爐不停機(jī)邏輯和預(yù)案，除個別直接危及汽輪機(jī)安全的（如汽包高水位、汽溫直降等）情況外，鍋爐MFT，不跳機(jī)。13、

主、再熱蒸汽溫度下降跳汽機(jī)保護(hù)主、再熱蒸汽溫度下降預(yù)示著蒸汽帶水，汽輪機(jī)有水沖擊的危險，而水沖擊可造成汽缸變形、轉(zhuǎn)子彎曲、動靜摩擦等嚴(yán)重后果。14、

發(fā)電機(jī)主保護(hù)動作聯(lián)跳汽機(jī)保護(hù)發(fā)電機(jī)跳閘，汽輪機(jī)失去負(fù)荷，會發(fā)生超速，因此發(fā)電機(jī)跳閘聯(lián)動汽輪機(jī)跳閘，關(guān)閉各主、調(diào)門，切斷汽輪機(jī)動力。六、高、低壓旁路1、

將高壓缸旁路掉的叫高旁,將中低壓缸旁路掉的叫低旁。2、

高低旁的作用：（1）

蒸汽參數(shù)不滿足要求或汽輪機(jī)不允許進(jìn)汽時，給鍋爐產(chǎn)生的蒸汽提供通道流過再熱器，避免再熱器干燒。蒸汽流動將爐內(nèi)熱量帶出，同時可采取措施對蒸汽參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。（2）

泄壓。當(dāng)鍋爐壓力突升，高旁打開卸掉部分壓力，防止鍋爐超壓。3、

高低旁啟動模式（1）

高旁冷態(tài)啟動模式機(jī)組啟動過程中，使用該方式，其自動控制閥門開度及主蒸汽壓力如下圖：（2）

低旁冷態(tài)啟動模式低旁啟動過程中控制過程與高旁類似，可投自動,壓力人為設(shè)置。起初手動打開一定開度：

凝汽器抽真空時可以直接抽到鍋爐汽包，有助于鍋爐過熱器、再熱器內(nèi)存水蒸發(fā)，消除水封，也有利于汽包水蒸發(fā)，盡早建立鍋爐水循環(huán)。

給蒸汽提供通道，保護(hù)再熱器；

低旁開大有利于提升主、再熱汽溫；

隨著再熱汽溫的上升，調(diào)整低旁開度，逐漸提升再熱汽壓力，達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)壓力后可將低旁投壓力自動，穩(wěn)定壓力進(jìn)行機(jī)組沖轉(zhuǎn)，并網(wǎng)后隨著增加負(fù)荷，再熱蒸汽走中、低汽缸，低旁自動關(guān)閉。（3）

旁路非冷態(tài)啟動模式（鍋爐有一定的壓力）

非冷態(tài)啟動，高旁不能投啟動模式

非冷態(tài)啟動模式，鍋爐點(diǎn)火后應(yīng)及時打開高、低旁，給蒸汽提供通道，保護(hù)再熱器。

高低旁的控制應(yīng)根據(jù)鍋爐燃燒情況（也即主再熱蒸汽壓力上升情況）調(diào)整高低旁開度，逐步提升壓力和溫度。注意：在調(diào)整過程中如果汽機(jī)還沒有掛閘，高旁開度小于2%，鍋爐會發(fā)生MFT。

4、

正常運(yùn)行模式

高低旁正常運(yùn)行必須嚴(yán)密關(guān)閉；

高旁滑壓模式運(yùn)行（當(dāng)前實(shí)際壓力加一定偏置作為定壓控制值，確保其關(guān)閉）

低旁滑壓模式，其給定值由調(diào)節(jié)級壓力折算而來，確保大于實(shí)際壓力，使其關(guān)閉5、

有關(guān)高低旁保護(hù)（1）

防止蒸汽帶水，高旁先開減壓閥，才能開減溫閥；（2）

防止凝汽器熱沖擊，低旁先開減溫閥，才能開減壓閥;（3）

為保護(hù)再熱器,高旁后溫度超過一定值后,高旁快關(guān);（4）

為保護(hù)凝汽器,低真空、凝汽器水位高、低旁減溫水壓力低、凝汽器溫度高低旁快關(guān)。6、

高旁快開高旁快開高溫高壓蒸汽對高旁后管道造成強(qiáng)大的機(jī)械、熱沖擊（如高旁暖管不良會更嚴(yán)重），曾經(jīng)發(fā)生過高旁快開造成管道破裂事故，因此高旁快開功能被取消。7、

正常運(yùn)行中高旁為了實(shí)現(xiàn)其作用（泄壓、保護(hù)再熱器），在幾種情況下自動打開20%：

l高壓缸切中壓缸瞬間

l機(jī)前壓力大于規(guī)定值

l機(jī)前壓力上升速率超規(guī)定8、

正常運(yùn)行中低旁在再熱汽壓力超4.4Mpa情況下自動打開泄壓。9、

正常運(yùn)行中應(yīng)注意檢查高低旁是否投自動，否則會發(fā)生拒動。七、

發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng):1、

作用：供給發(fā)電機(jī)密封瓦，在密封瓦與軸之間形成油膜，將氫氣封在發(fā)電機(jī)內(nèi)。密封油不能中斷，否則應(yīng)緊急排氫?！l(fā)電機(jī)密封瓦示意圖2密封油正常運(yùn)行方式（主油泵工作）示意圖（紫色為供油，藍(lán)色為回油）3主密封油故障，備用油泵運(yùn)行方式4主、備用油泵均失去時的運(yùn)行方式:靠潤滑油作為密封油油，因其壓力低（0.16MPa）,發(fā)電機(jī)內(nèi)壓力必須低于0.1，也即需緊急排氫，降壓5潤滑油中斷運(yùn)行方式：八、關(guān)于暖熱力設(shè)備（汽輪機(jī)、管道、泵等）1

作用

排盡設(shè)備內(nèi)的積水、空氣、雜質(zhì)，以免產(chǎn)生振動；

讓設(shè)備溫度緩慢升高，避免溫度突升，金屬內(nèi)外、局部受熱不均而產(chǎn)生裂紋，損壞設(shè)備；2

管道產(chǎn)生振動的原因及消除

振動是由水錘造成的，即前面的積水（原來的積水或通進(jìn)去的蒸汽遇冷凝結(jié)形成）在蒸汽的推動下撞向后面的積水或擁堵物（例如關(guān)閉的閥門、管道堵頭等）；

汽（氣）液兩相在管道內(nèi)同時存在是產(chǎn)生振動的根本原因

高加旁路切主路，如果主路暖管不充分，主、旁路水有溫差，也即有密度差，混合后水的總體積縮小，在管道內(nèi)產(chǎn)生間隙，會發(fā)生后面的水撞擊前面水的情況，從而使管道產(chǎn)生振動。

暖管時防止管道振動，要將管道內(nèi)的水、空氣放盡，消除水錘產(chǎn)生的根源。3

暖管的操作

先將管道(含母管及其用戶)上