汽轮机-汽轮机运行n

汽轮机运行汽轮机的负荷特性蒸汽初/终参数变化对汽轮机运行的影响 汽轮机的热应力、热膨胀、热变形汽轮机的启动汽轮机的停运汽轮机运行的典型故障汽轮机的负荷特性设计工况下，最佳效率与经济性功率变化，汽轮机进气量和理想焓降将随之变化，相对内效率也将变化定压运行和滑压运行负荷特性——参数、受力状态变化规律汽轮机的负荷特性一、机组前后蒸汽参数和流量的关系 弗留葛尔公式：通流部分结构不变时滑压机组，温度基本不变：1022*********T T p p p p D D c c −−=22021201001c c p p p p D D −−=汽轮机的负荷特性某级处于临界状态，或者级后压力很低：忽略温度的影响可利用调节级后蒸汽压力作为测量蒸汽流量的信号或机组功率的信号10001001T T p p D D =001001p p D D =1001p p D D =汽轮机的负荷特性二、机组前后蒸汽参数和各级理想焓降的关系蒸汽流量变化与各级理想焓降变化曲线⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−=−102011γγγγp p RT H t汽轮机的变负荷特性汽轮机内效率的变化主要因素：各级内效率，进气节流损失。

节流损失与汽轮机调节方式有关z节流调节：全部进气均节流z喷嘴调节：部分蒸汽节流z滑压调节：气门全开各级内效率也与汽轮机调节方式有关z喷嘴调节：调节级与最后几级影响最大z节流调节、滑压调节：最后几级影响明显z节流调节较滑压调节影响显著汽轮机的变负荷特性蒸汽流量与汽耗率的变化电功率是进汽量、焓降和内效率的函数定压运行时，焓降基本不变，内效率随着进汽量减少而降低，电功率也随着进汽量减少而降低滑压运行时，电功率降低，焓降随之减小，内效率下降，蒸汽流量减少，但比相同负荷下的定压运行时增大。

汽耗率=蒸汽流量/电功率。

汽耗率随着电功率下降而增大。

汽轮机的变负荷特性热耗量与热耗率的变化汽耗率不能反映热经济性，热耗率才能代表 热耗率=热耗量/电功率外负荷降低，则进汽量减少，级前蒸汽压力下降。

蒸汽流量减少，但汽耗率增大，热耗率也增大但热耗率的变化率小于汽耗率的变化率蒸汽参数变化对汽轮机运行的影响主、再热蒸汽压力变化的影响主、再热蒸汽温度的影响排汽压力变化的影响蒸汽品质对汽轮机运行的影响主、再热蒸汽压力变化的影响 经济性调节汽门开度不变：压力升高，进汽量增大，理想焓降增加，功率增加，经济性越好。

维持功率不变：节流损失和朗肯循环效率的影响相互抵消，压力变化，经济性基本不变。

安全性：压力过高，承压部件和调节级叶片危险。

压力过低，若要保持功率，则流量增大，末级叶片危险。

主、再热蒸汽温度的影响 经济性温度升高，朗肯循环效率升高，末级湿度下降，汽轮机效率提高。

安全性温度升高，金属高温蠕变，危险。

温度下降过快，汽轮机有可能发生水冲击，极其危险。

排汽压力变化的影响经济性排汽压力提高，朗肯循环效率下降，汽轮机的理想焓降减小，经济性下降。

排汽压力下降，朗肯循环效率上升，汽轮机的理想焓降增大，经济性上升。

但排汽压力降到一定值时，汽轮机的理想焓降受喷嘴限制，不再增大，而真空的提高需要增加循环水泵耗电。

因此，存在最佳真空。

安全性限制排气温度蒸汽品质对汽轮机运行的影响汽轮机部件的腐蚀问题氧、二氧化碳减少空气漏入，加氨提高PH值积垢问题硅酸盐、氢氧化钠、氯化钠、氯化钙表面粗糙度加大、流动摩擦损失增加、级效率降低、通流面积减小湿蒸汽清洗、大修清除汽轮机的热应力、热膨胀、热变形汽轮机启动、停机、负荷波动引起金属温度变化带来的问题：热应力热膨胀热变形热应力的概念 温差引起热应力的机理影响热应力大小的因素：9汽轮机部件内的金属温差9蒸汽与金属间的温差9蒸汽的温度变化速度9加减负荷的速度9轴封供汽温度热应力的危害与对策热应力的危害交变热应力——低周疲劳损伤——寿命损耗减小热应力的措施气缸结构力求均匀对称，形体简单起动冲转时，蒸汽温度略高于气缸或金属转子的最高温度暖机控制进气参数或机组功率的变化速度热应力的监视与控制监视与控制：间接测试汽缸内外壁温差某机组热应力的设定值为：σ为+105%时，报警；30min后汽轮机脱扣；σ为-105%时，报警；30min后汽轮机脱扣；σ为+125%时，报警；1min后汽轮机脱扣；σ为-125%时，报警；汽轮机立即脱扣。

热膨胀胀差：转子膨胀量－汽缸膨胀量原因：气缸与转子的材料、结构和工作条件差异影响因素：负荷变化速度主蒸汽温升速度轴封供气温度摩擦鼓风损失排气温度外气缸加热装置转子的回转效应热膨胀危害：动静部分差生摩擦，发生事故措施：留出足够间隙——考虑最大胀差、隔板等变形监视：转子：远离轴承的一端气缸：远离绝对死点的一端听音检查汽缸热变形上、下汽缸温差引起的热变形：猫弓背高温蒸汽因自然对流上升下汽缸布置抽气管、疏水管等下汽缸保温条件差汽缸横截面形成椭圆。

中部立椭圆，两端横椭圆。

监视：调节级后上、下缸内壁温差，不大于50度。

转子的热弯曲及其监视控制 引起转子热弯曲的原因：运行中碰摩，启动时静止状态下进汽，停机后过早停盘车。

最大热弯曲允许值：0.25-0.35mm。

热弯曲的监视：晃动。

测点的位置：轴承处。

晃动的内容：轴的椭圆度+油厚度膜变化+轴弯曲晃动和热弯曲的关系。

晃动的变化值允许范围：0.02-0.05mm。

汽轮机的启动启动过程概述：冷态热态静止转动局部回路投运整体系统投运启动中的几个问题冲转参数的选择蒸汽与金属温度匹配（28~56℃），以免造成热冲击盘车预热在盘车的状态下通入蒸汽加热转子和汽缸，使其温度达到150℃，这样不仅避免冲转时热冲击，同时转子已渡过了材料脆性转变温度启动控制指标温度变化率，主汽温度变化率≯2℃/min汽缸、法兰温度差，过大会导致热应力和热变形振动胀差，超标会导致动静碰摩转子热应力，影响寿命损耗汽轮机的启动 启动前的准备设备、系统检查暖管油系统循环调节保护装置试验盘车投入启动辅机、凝汽器建立真空冲转和升速暖机通常汽轮机冲转前需具备下列条件蒸汽参数达到要求，过热度不小于50℃凝汽器真空保持在60~67 kPa范围内润滑油压及轴承油流正常，油温30~45℃汽缸上下缸温差不大于50℃盘车正常，大轴原始晃度不大于0.02mm热态启动部件金属温度较高，蒸汽参数、凝汽器真空要维持稍高些中速暖机(1200 rpm)和高速暖机(2500 rpm)的目的是防止材料脆性破坏和避免过大的热应力并网接带负荷达到额定转速，经检查确认运转正常后，即可并网接带负荷机组并网后带初负荷(5‾10%)暖机，暖机的目的是缓和带负荷后出现较大温升、热应力和胀差—改进措施现代大机组多数配置转子应力监控装置和自启停装置，直接控制升速、升负荷运行方式定压运行在高负荷下定压运行，热效率高。

调峰时多改为滑压运行。

滑压运行保持汽轮机调节汽门全开或部分全开，通过改变锅炉出口蒸汽压力（温度不变）来满足电网负荷要求——也称：变压运行现代大机组多数设计为滑压运行。

滑压运行分类纯滑压运行节流滑压运行复合滑压运行，也称为：定—滑—定复合变压运行汽轮机停机停机的基本步骤检查、试运转润滑油泵，投入联锁备用 减负荷停高压加热器减负荷到0。

打闸停机启动润滑油泵转子惰走转子静止，投入盘车运行排汽缸温度降低后，停盘车。

汽轮机常见故障 机组振动油系统着火水冲击超速常见振动故障原因 下面介绍机组常见振动故障原因。

质量不平衡转子的弯曲动静碰摩油膜失稳和汽流激振结构共振结构刚度不足联轴器不对中裂纹转子转子中心孔进油转子截面刚度不对称油系统着火(oil system firing) 汽轮发电机组的调节，润滑、密封油管路及设备漏油引起的火灾。

一般表现为瞬时爆炸式的着火，火势凶猛，如不能及时切断油源，火势将迅速蔓延扩大，可造成烧毁设备和厂房以致人身伤亡，使电厂长时间丧失发电能力。

油系统着火的两个基本条件:漏油油管路附近有热源水冲击( water induction )因水或冷蒸汽进入汽轮机而引起的事故。

水冲击后果：推力轴承损坏、叶片损伤、汽缸和转子热应力裂纹、动静部分碰磨、高温金属部件永久性翘曲或变形，以及由此带来的汽轮发电机组振动，从而导致轴承、基础及油系统损伤等。

是现代大型汽轮机发生较多且对设备损伤较为严重的恶性事故之一。

超速（over speed）发电机突然甩负荷或其他原因使机组转速飞升达到超速保护动作值。

转速超过汽轮机超速保护动作值仍继续飞升的称：严重超速机组超速表明汽轮机调节系统有故障。

严重超速可造成机组损坏。

复习思考题级是如何进行能量转换的？级有几类，结构与能量转换能力如何？汽轮机为何采用多级结构？汽轮机由哪些部件组成，各自的作用是什么？ 汽轮机调节系统的作用是什么？何为一次调频、二次调频？汽轮机保护系统的作用是什么？。