汽轮机启停与寿命管理
2021年技能鉴定集控值班员高级工题库
技能鉴定集控值班员高档工题库一、判断题（每题1分，共100分）1.>焓熵图中湿蒸汽区等压线就是等温线。
( )答案：√2.>汽轮机金属部件承受应力是工作应力和热应力叠加。
( )答案：√3.>为提高钢耐磨性和抗磁性，需加入适量合金元素锰。
( )答案：√4.>受热面管子壁温≤580℃时可用12Cr1MoV钢材。
( )答案：√5.>采用中间再热循环目是减少末几级蒸汽湿度和提高循环热效率。
( )答案：√6.>回热系统普遍采用表面式加热器重要因素是其传热效果好。
( )答案：×7.>热力循环中，同步提高初温和初压，循环热效率增长为最大。
( )答案：√8.>汽轮发电机组振动状态是设计、制造、安装、检修和运营维护水平综合体现。
( )答案：√9.>汽轮机组参加调峰运营，由于负荷变动和启停频繁，机组要经常承受温度和压力变化，缩短了机组使用寿命。
( )答案：√10.>惯用寿命评估为常规肉眼检查、无损探伤和破坏性检查三级管理法。
( )答案：√11.>系统电压减少时会增长输电线路线损率。
( )答案：√12.>自动励磁调节装置在系统发生短路时能自动使短路电流减小，从而提高保护敏捷度。
( )答案：×13.>汽轮机变工况时，级焓降如果不变，级反动度也不变。
( )15.>电除尘器在锅炉排烟温度低于烟气露点时不应投入。
( )答案：√16.>凝汽器运营中，当铜管结垢时，将导致循环水传热下降。
( )答案：√17.>当前，火力发电厂防止大气污染重要办法是安装脱硫装置。
( )答案：×18.>为了防止管道热胀冷缩而产生应力，应设有必要数量伸缩节。
( )答案：√19.>电解槽极板组由主极板、阳极板和阴极板构成。
( )答案：√20.>对于停机时间少于一周热力设备，必要采用充氮保养办法。
( )答案：×21.>提高凝汽器真空，可提高机组运营经济性，但是，凝汽器真空不是提高得越多越好。
燃气轮机热端部件寿命的等效运行时间分析
燃气轮机热端部件寿命的等效运行时间分析摘要：我国缺乏燃气轮机高温部件寿命检测技术。
鉴于目前高温元件的工作条件，应合理评估其寿命。
但是，在现实生活中很难对实际运行寿命进行评估，因此在分析燃气轮机的热力元件时，根据影响寿命的主要因素进行情况分析。
本文提出了相应的燃气轮机热元件损耗计算模型的计算方法，并建立了专门的热元件监测系统，用于评价该元件的寿命。
通过对影响部件寿命的主要因素的分析，采用常用的分析方法，根据等效执行时间分析方法对热部件的寿命进行评价。
它旨在为燃气轮机的运行提供基础，并帮助利益相关者评估工作进度。
前言在科学技术不断发展的今天，最新的燃气轮机技术也优化升级。
目前，我国越来越重视其运行管理，在高温高压下高效运行燃气轮机是现代人的追求。
对于今天的燃气轮机来说，涡轮进口温度不断升高，相应部件的热负荷也迅速上升。
同时，空气和灰尘等环境因素的影响会导致燃气轮机频繁更换和过载变化迅速，从而损坏热部件。
因此，有必要对现代燃气轮机的可靠性进行技术维护，有效评估其使用寿命，确保热端部件的可靠性。
1热元件研究概要高温零件高速运转，因此必须小心损坏和损坏。
利益相关者对结构材料的性能和使用寿命进行大量研究。
燃气轮机热组件分析主要包括疲劳寿命、蠕变寿命和材料寿命。
在使用响应分析方法和叶片系统的概率引入评估疲劳寿命的同时，可以通过建立3D坐标来有效地估计某些分析过程。
使用离散度进行预测和膨胀，受高温蠕变影响时使用有限元法，但目前评估热寿命的方法尚不完善。
在本文中，分析了燃气轮机热力元件的损伤机理，同时计算了相应的寿命损失，并建立了一个模型，作为累积寿命损失和热力元件改进的基础。
2特定伤害热端部件是燃气轮机的核心部件。
内部结构更多的设计，选择的材料昂贵，因为它耐用。
由于加工技术涉及许多过程，燃气轮机的可靠性高度依赖于热端部件。
为了延长燃气轮机的寿命并实现燃烧，必须对燃气轮机的使用寿命进行评估。
..汽轮机的长期运行。
汽轮机的寿命管理
汽轮机的寿命管理引言•随着科学技术的发展，汽轮机部件寿命的设计和评估问题日益引起人们的重视。
汽轮机招标时，用户关心的不只是许用应力或安全系数，而是明确的使用寿命。
在现有的汽轮机强度专著和设计手册中，已有汽轮机部件低周疲劳寿命的分析方法，还没有给出汽轮机部件蠕变寿命的计算方法，在国内科技期刊上，已有一些研究论文分析了蠕变损伤对汽轮机转子低周疲劳寿命的影响。
一.气轮机寿命概念：：•概念机组寿命（（零部件总寿命零部件总寿命））•机组寿命＝无裂纹寿命L1＋裂纹扩展寿命L2•无裂纹寿命L1：•无裂纹的新零件投入运行至零件出现第一条宏观裂缝（一般指裂纹深度a0＝0.2-0.5mm)的工作时间。
•占很小的部分。
•裂纹扩展寿命L2：•由初始裂纹a0开始在交变热应力作用下逐渐扩展至临界裂纹ac的工作时间。
•占很大的部分。
（出现初始裂纹后，还可以在一定控制条件下运行很长一段时间。
）蠕变寿命的计算方法•稳态蠕变应力对应的材料断裂时间汽轮机材料试件的高温持久强度σ、工作温度T（K）和断裂时间t rs 之间关系可用拉森－米勒（Larson－Miller）公式表示为T(C+LogaTn)=a0+a1Logσ+a2Log2σ…………………B式中C，a 0，a 1，a 2，a 3，a 4为材料试验常数。
把汽轮机部件的稳态蠕变等效应力σesc 和工作温度T代入式（9），解方程可确定汽轮机部件稳态蠕变应力对应的材料断裂时间t rs 。
瞬态蠕变应力对应的材料断裂时间•设汽轮机部件运行时间t≥ts时，汽轮机部件进入稳态蠕变，ts为汽轮机部件非稳态蠕变和稳态蠕变的时间界限值。
汽轮机部件非稳态蠕变过程的长短与材料的蠕变特性、应力水平和结构形状有关。
采用热弹塑性蠕变有限元程序计算出t1，t2，…，ti，…，tn时刻的汽轮机部件瞬态蠕变的等效应力σec1，σec2，…，σeci，…，σecn 后，把σeci和工作温度Ti代入式（9），可以确定汽轮机部件瞬态蠕变的等效应力σeci对应的材料断裂时间tri部件蠕变寿命的设计•按照ISO标准，持久强度试验得出的拉森－米勒参数（LMP）时间3倍外推结果是准确的。
汽轮机的寿命管理
机械工程手册调峰篇推荐的寿命分配数据（以设计寿命30年计算）
运行方式 冷态启动 温态启动 热态启动 大修前停机 甩负荷带厂用电 大幅度变负荷40 ％ 小幅度变负荷25 ％ ∑ 损耗率（％） 运行次数 4次∕年 1次∕年 200次∕年 3年一次 3年二次 50次∕年 ~530次∕年 累计运行次数 寿命损耗累积 （％） 6 0.3 60 0.5 2 7.5 4 80.3
• 2、低周波疲劳对寿命的损耗： • 汽轮机的启动、正常运行、停机、再启动，或正 常运行中的负荷变动，部件都将经历一个温度循 环，在这个温度循环中，转子承受交变应力，每 一次循环将引起部件的寿命损耗。这种循环称为 低周波疲劳损耗。 • 转子温度变化量和温度变化率越大，引起转子内 部热应力也越大，对转子的寿命损耗也越大。 • 一般低周波疲劳对寿命的损耗分配额为60%左右。
• 3、随机和突发事件引起的寿命损耗 • 汽轮机启停、负荷变动等工况下负荷扰动引起 机组大幅度负荷波动以及由于不定因素引起的 汽温波动、短时超限振动等因素也要引起转子 寿命损耗。但这些随机性的损伤因素难以预测， 根据国外有关文献报道，多数建议将这类损耗 以20%计。
• 4、 转子寿命可用系数M • 转子寿命可用系数M=高温蠕变寿命损耗率+低周波疲劳损 耗率 • 实际使用时，应使M小于1，这个小于1的数称为机组的寿 命可用系数，指的是在转子全寿命中（断裂寿命）可安全 使用的百分比，此值的确定与机组制造工艺水平、设备价 格、启动应力、载荷性质等有关。我国早期推荐机组可用 系数为60%左右。国外推荐机组可用系数为80%左右。 • 为了保证汽轮机在服役年限（我国尚无明确规定，跟据粗 略统计为30年左右）内安全运行，应制定汽轮机寿命分配 方案，即事先给定在服役1 0.05 0.10 0.005 0.00025
汽轮机设备及系统知识题库
汽轮机设备及系统知识题库(共11页)-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-汽轮机设备及系统知识题库一、判断题1）主蒸汽管道保温后，可以防止热传递过程的发生。
（×）2）热力除氧器、喷水减温器等是混合式换热器。
（√）3）在密闭容器内不准同时进行电焊及气焊工作。
（√）4）采用再热器可降低汽轮机末级叶片的蒸汽湿度，并提高循环热效率。
（√）5）多级汽机的各级叶轮轮面上一般都有5-7个平衡孔，用来平衡两侧压差，以减少轴向推力。
（×）6）发电机护环的组织是马氏体。
（×）7）汽轮机找中心的目的就是为使汽轮机机组各转子的中心线连成一条线。
（×）8）蒸汽在汽轮机内做功的原理分为冲动作用原理和反动作用原理。
（√）9）蒸汽在汽轮机内做功的原理分为冲动作用原理和反动作用原理。
（√）10）汽缸冷却过快比加热过快更危险。
（√）11）盘车装置的主要作用是减少冲转子时的启动力矩。
（×）12）安装叶片时，对叶片组的轴向偏差要求较高，而对径向偏差可不作要求。
（×）13）引起叶片振动的激振力主要是由于汽轮机工作过程中汽流的不均匀造成的。
（√）14）转子叶轮松动的原因之一是汽轮机发生超速，也有可能是原有过盈不够或运行时间过长产生材料疲劳。
（√）15）对于汽轮机叶片应选用振动衰减率低的材料。
（×）16）大螺栓热紧法的顺序和冷紧时相反。
（×）17）末级叶片的高度是限制汽轮机提高单机功率的主要因素。
（√）18）猫爪横销的作用仅是承载缸体重量的。
（×）19）轴向振动是汽轮机叶片振动中最容易发生，同时也是最危险的一种振动。
（×）20）发电机转子热不稳定性会造成转子的弹性弯曲，形状改变，这将影响转子的质量平衡，从而也造成机组轴承振动的不稳定变化。
（√）21）蒸汽对动叶片的作用力分解为轴向力和圆周力，这两者都推动叶轮旋转做功。
（×）22）为提高动叶片的抗冲蚀能力，可在检修时将因冲蚀而形成的粗糙面打磨光滑。
汽轮机的热应力、热变形、热膨胀分析
汽轮机的热应力、热变形、热膨胀主要内容：主要介绍汽轮机的热应力、热膨胀和热变形；汽轮机寿命及如何进行汽轮机的寿命管理。
Ⅰ汽轮机的受热特点一、汽缸壁的受热特点汽轮机启停过程是运行中最复杂的工况。
在启停过程中，由于温度剧烈变化，各零部件中及它们之间形成较大的温差。
导致零部件产生较大的热应力，同时还引起热膨胀和热变形。
当应力达到一定水平时，会使高温部件遭受损伤，最终导致部件损坏。
1．汽缸的受热特点（1）启动时，蒸汽的热量以对流方式传给汽缸内壁，再以导热方式传向外壁，最后经保温层散向大气，汽缸内外壁存在温差，内壁温度高于外壁温度，停机过程则产生相反温差。
（2）影响内外壁温差的主要因素：①汽缸壁厚度δ，汽缸壁越厚，内外温差越大。
②材料的导热性能；③蒸汽对内壁的加热强弱。
加热急剧：温度分布为双曲线型，温差大部分集中在内壁一侧，热冲击时；加热稳定：温度分布为直线型，温差分布均匀，汽轮机稳定运行工况；缓慢加热：温度分布为抛物线型，内壁温差较大，实际启动过程中；2．转子的受热特点蒸汽的热量以对流方式传给转子外表面，再以导热方式传到中心孔，通过中心孔散给周围环境，在转子外表面和中心孔产生温差，温差取决于转子的结构、材料的特性及蒸汽对转子的加热程度。
Ⅱ汽轮机的热应力一、热应力热应力概念：当物体温度变化时，热变形受到其它物体约束或物体内部各部分之间的相互约束所产生的应力。
①温度变化时，物体内部各点温度均匀，变形不受约束，则物体产生热变形而没有热应力。
当变形受到约束时，则在内部产生热应力。
②物体各处温度不均匀时，即使没有外界约束条件，也将产生热应力；在温度高的一侧产生热压应力，在温度低的一侧产生热拉应力。
二、汽缸壁的热应力1．启动时，汽缸内壁为热压应力，外壁为热拉应力，且内外壁表面的热压和热拉应力均大于沿壁厚其他各处的热应力。
内壁；t E i ∆⋅-⋅-=μασ132 外壁：t E ∆⋅-⋅-=μασ1310 在停机过程中，内壁表面热拉应力，外壁表面热压应力。
汽轮机运行及调整
机组振动的原因
• 4. 振动系统的刚度不足与共振 强迫振动的振幅与系统的静刚度成正比，
系统的静刚度不足又会引起共振频率降低。 如果工作转速接近共振频率，就可能发生 共振。
系统刚度不足除了设计上的原因外，还有 轴承座与台板，轴承座与汽缸，台板与基 础之间连接不够牢固等原因。
机组振动的原因
汽轮机主要特点
• 本汽轮机为纯冲动式汽轮机，级数相对较 少，高中压缸采用合缸，减小了轴向长度 和轴承数量。端汽封和轴承箱均处在温度 较低的高、中压排汽口区域。
• 汽轮机的汽封采用椭圆汽封。
• 汽轮机各个转子与发电机各转子采用刚性 连接方式，轴系为挠性轴系。叶片采用弯 曲/弯扭静叶和弯扭动叶，末级叶片为 1016mm长叶片。
胀差
• 当某一区段的胀差值超过了在这个方向的动静 部件轴向间隙时，就会发生动静部件的摩擦或 碰撞，造成启动时间的延误或引起机组振动、 大轴弯曲等严重事故。
• 胀差指示器只能指示测点处的胀差值，而并不 能准确地反映汽轮机各截面处的胀差情况，有 时胀差指示器指示数值在允许的范围之内，转 子与汽缸的某些地方还会出现摩擦现象。
机组振动的原因
机组振动的原因
• 1.转子质量不平衡 由于转子的质心不在旋转中心线上，转子旋转时
就产生了不平衡的离心力。 ➢ 汽轮机运行时出现动叶片和拉金断裂，动叶
不均匀磨损，蒸汽中携带的盐分在叶片上不均匀 沉积等使转子产生静不平衡。 ➢ 汽轮机检修时拆装叶轮，连轴节，动叶等转子 上的零部件也会造成不平衡。
• c. 油膜振荡一旦发生以后，涡动速度将始 终保持等于第一临界转速，而不再随转速 的升高而升高。所以，油膜振荡是不能用 提高转速的办法来消除。
机组振动的原因
汽轮机运行规程(新)
汽轮机组运行规程目录第一篇汽轮机技术性能要求1．汽轮机设备规范及主要技术特性2．汽轮机保护、联锁及试验3．汽轮机启动4．汽轮机运行维护5．汽轮机停机第二篇除氧器、给水及高压加热器运行1．除氧器运行2．给水系统运行3．高压加热器投入、停止及运行维护第三篇辅机启动、停止及运行维护1．一般水泵启动、停止及运行维护2．凝结水系统运行3．凝汽器投入、停止及运行维护4．低压加热器投入、停止及运行维护5．主机润滑油系统运行6．密封油系统运行7．顶轴油系统及盘车装置运行8．EH油系统运行9．净油装置运行10．润滑油处理及存贮系统运行方式11．闭式冷却水系统运行12．发电机内冷水系统运行13．真空系统运行14．氢气系统运行第四篇补充水、工业水、循环水系统运行1．补充水系统运行2．工业水系统运行3．循环水系统运行4．开式水系统运行第五篇主机事故处理1．事故处理原则2．紧急故障停机3．蒸汽参数异常4．负荷骤变处理5．汽轮机水冲击6．真空下降处理7．机组强烈振动8．轴向位移增大9．偏离周波运行10．机组通流部分损坏11．火灾事故处理12．汽轮机严重超速13．发电机甩负荷14．润滑油系统工作失常15．EH油压低处理16．主油泵联轴器故障处理17．汽水管道故障18．厂用电中断处理19．循环水中断处理20．调节控制系统异常第一篇汽轮机运行规程1.1 汽轮机设备规范及主要技术特性1.1.1 主要设备技术规范型号：N300—16.70/537/537—6型形式：亚临界、一次中间再热、双缸（高中合缸）双排汽凝汽式。
旋转方向：从机头向发电机方向看为顺时针。
制造厂家：东方汽轮机厂额定功率：300WM ( E C R )最大功率：330WM ( V W O)额定蒸汽参数：主蒸汽16.70Mpa/537℃再热蒸汽 3.2Mpa/537℃背压 5.19Kpa额定主蒸汽流量：903.1T/H最大主蒸汽流量：1025 T/H转速：3000r/min冷却水温：22.5℃给水温度：277℃额定工况净热耗：7923.8KJ/KW．H轴系临界转速：（计算值）高中压转子1769.1r/min低压转子1698r/min发电机转子（一阶/二阶）1393.8/3401.5r/min通流级数：总共27级高压缸1个调节级+ 8个压力级中压缸6 个压力级低压缸2×6个压力级给水回热级数：高加+除氧+低加（除氧器滑压运行）表1—1—1 额定工况下各段回热抽汽参数抽汽数号一二三四五六七八加热器1HR 2HR 3HR DEA 5LR 6LR 7LR 8LR抽汽级数调节级 6 9 12 15 16/22 17/23 18/24 19/25( 后)抽汽压力13.3 5．82 3．557 1．666 0．792 0．453 0.252 0.127 0．061（Mpa）抽汽温度（℃）382．5 312．5 439．7 336．5 271．5 206．4 138．6 86．2抽汽流量63．10 69．42 36．42 56．07 25．62 24．63 23．06 50．24（T/H）最大抽汽压力（Mpa）5．87 3.74 1.74 0．91 0．52 0．29 0．15 0．07末级叶片高度：851mm汽轮机本体外形尺寸：（长×宽×高）mm18055×7464×6434（高度指从连通管吊环最高点至运行平台距离）1.1.2 主要技术特性1.1.2.1 结构特点1.2.1.1汽缸本体高中压合缸，通流部分反向布置，高压缸为双层缸结构，材料为ZG15Cr2Mo1铸件，允许工作温度不大于566℃。
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第三章汽轮机启停与寿命管理
概述
1随着国民经济发展，电网的峰谷差增大，依靠水电机组调峰不能满足电网实际需求，以前承担尖峰负荷的中、小型机组将逐步被淘汰，现役大、中型再热机组参与电网调峰运行势在必行。
2为了增强调峰能力，提高经济性，力求加快启停速度和变负荷速率；与此相对，为了避免高温部件热应力过大产生裂纹，造成设备过大的疲劳寿命损耗，甚至产生事故，希望减缓启停与变负荷速率。
3由于我国现役的大、中型汽轮发电机组均是按带基本负荷设计的。
鉴于电网峰谷差的增大、调峰形式和手段的相对滞后，调峰形式矛盾的日益突出，加强对大、中型汽轮发电机组参与调峰运行的经济性、安全性、可靠性的研究显得尤为重要。
第一节汽轮机的合理启动方式
4汽轮机的启动过程是将转子由静止或盘车状态加速至定转速并接带负荷直至正常运行的过程。
5汽轮机的启停过程是一个不稳定的加热和冷却过程。
6汽轮机启动时启动速度受制约：
¨热应力和热疲劳
¨转子和汽缸的胀差
¨热变形
¨振动
7汽轮机的启动应以转子寿命分配方案所确定的寿命损耗率、寿命管理曲线为依据。
8其他因素：汽缸、转子的结构，滑销系统，管道，汽缸保温等。
滑销系统
启动方式分类：
∙按新蒸汽参数分类
1、额定参数启动
2、滑参数启动
∙按冲转时的进汽方式分类
1、高中压缸联合冲动
2、中压缸启动
∙按启动前汽轮机金属温度分类
1、冷态启动汽轮机启动前调节级处内缸金属温度低于150℃
2、温态启动汽轮机启动前调节级处内缸金属温度150℃～350℃
3、热态启动汽轮机启动前调节级处内缸金属温度高于350℃～450℃
∙按控制进汽的阀门分类
1、调节汽门启动
2、自动主汽门或电动主汽门的旁路门启动
额定参数启动：
∙暖管
暖管的目的：加热蒸汽管道，排放疏水，防止水冲击。
（1）低压暖管
（2）升压暖管
∙启动辅助设备
（1）启动交流油泵
（2）启动盘车装置
（3）启动循环水泵
（4）启动均压箱
∙冲转转子至定速（500r/min）
（1）冲转前应具备的条件
主蒸汽压力、温度、真空、油温
（2）冲转转子
应注意：
各轴瓦振动；调速油、润滑油油压及流油情况；热井水位；真空；汽缸壁温；异常声响。
∙升速暖机
∙并列、带负荷。