雪慕冰--汽轮机原理及运行(十六) 第八章 汽轮机运行1

1汽轮机原理及运行（十六）雪慕冰第八章汽轮机运行第一节汽轮机主要零部件的热应力热膨胀及热变形第二节汽轮机的启动与停机第三节汽轮机的停运2第一节汽轮机主要零部件的热应力热膨胀及热变形3一汽轮机的受热特点二热应力1.汽缸的热应力2.法兰的热应力3.螺栓的热应力4.转子的热应力三热膨胀与热变形（一）热膨胀1.汽缸的热膨胀452.汽缸与转子的相对膨胀（二）热变形1.上下汽缸温差引起的热变形62.汽缸内外壁和法兰内外壁温差引起的热变形73.转子的热弯曲89四汽轮机的寿命管理汽轮机寿命管理，是实现机组科学管理的一项重要工作。汽轮机使用寿命控制的主要内容，就是在汽轮机启停及变负荷运行时，最大限度的提高启停速度及响应负荷变化的能力，防止裂纹萌生或降低裂纹的扩展速率，延长汽轮机使用寿命，推迟机组的老化，在安全的基础上，实现汽轮机的长期经济运行。1.汽轮机的寿命取决于其最危险部件的寿命。102.汽轮机的寿命指的就是转子的寿命。一般分为无裂纹寿命和剩余寿命两种。3.所谓无裂纹寿命是指转子从初次投入运行到转子出现第一条工程裂纹（约0.5mm长，0.15mm深）期间能承受的交变载荷的次数。4.所谓剩余寿命是指从产生第一条工程裂纹开始直到裂纹扩展到临界裂纹所经历的交变载荷的次数。有关文献指出，这部分寿命约占汽轮机总寿命的10％左右，也有人认为此段时间会更长。5.无裂纹寿命和剩余寿命之和就是转子的总寿命。116.汽轮机寿命管理的任务就是正确评价汽轮机部件的寿命（包括无裂纹寿命和剩余寿命），合理分配机组各种工况下的寿命损耗率。7.汽轮机寿命管理包含两层内容：第一是如何合理分配、使用汽轮机的寿命，制定汽轮机寿命分配表，指导运行，以取得最大的经济效益；第二是进行汽轮机寿命的离线或在线监测，对汽轮机寿命和实际损耗做到心中有数，保证汽轮机的安全运行。128.汽轮机的寿命分配9.汽轮机的寿命监测10.汽轮机寿命监测就是定期或不定期地对汽轮机寿命的实际损耗情况进行核算，以确保机组的安全运行。11.监测的方法有两种：离线监测与在线监测。13第二节汽轮机的启动与停机14一限制汽轮机启停速度的因素二汽轮机的启动方式（一）按启动过程中新汽参数是否变化分类1.额定参数启动2.滑参数启动（二）按冲转时进汽方式分类1.高中压缸联合启动2.中压缸启动（三）按控制进汽量的阀门分类1.调节汽门启动2.自动主汽门和电动主汽门（或旁路门）启动15（四）按启动前汽轮机金属（调节级处高压内缸或转子表面）温度水平或停机时数分类1.冷态启动。金属温度低于150～180℃（或停机一周及以上）。2.温态启动。金属温度在180～350℃之间（或停机48h）。3.热态启动。金属温度在350～450℃之间（或停机8h）。4.极热态启动。金属温度在450℃以上（或停机2h）。16三冷态滑参数启动（一）启动过程1.启动前的准备工作①设备和系统的检查②投入冷却水系统③向凝汽器和闭式冷却系统注入化学补充水④启动供油系统和投入盘车装置⑤除氧器投入运行⑥排除启动前机组不允许存在的禁止条件172.轴封供汽真空、凝结水系统、盘车通过轴封向汽轮机供汽暖机3.盘车预暖4.冲转、升速、暖机暖机的目的主要有两个，即防止材料脆性破坏和过大的热应力。暖机时应注意如下问题：①暖机转速应避开临界转速;②在大型反动式汽轮机中，暖机的目的主要是提高高、中压转子的温度，防止其脆性破坏;③暖机结束后，应检查汽缸总膨胀和中压缸膨胀情况，并检查记录各处的差胀值;④对于自启动的汽轮机，暖机时间应根据实际的热应力情况和金属温度情况实际确定。185.并网、带负荷①并网发电机与系统并网时的要求有：主开关合闸时没有冲击电流；并网后能保持稳定的同步运行。为了防止机组并网时出现逆功率工况，机组并网后，立即带初始负荷。冷态启动时，初始负荷通常为机组额定功率的5%左右。②初始负荷暖机③升负荷19（二）滑参数启动的特点滑参数启动与额定参数启动相比有以下的优缺点:1.缩短了机组启动时间，提高了机组的机动性。2.滑参数启动可在较小的热冲击下得到较大的金属加热速度，从而改善了机组加热的条件。3.滑参数启动时，容积流量大，可较方便地控制和调节汽轮机的转速与负荷，且不至造成金属温差超限。4.减少了工质的损失，提高了电厂运行的经济性5.滑参数启动升速和接带负荷时，可做到调节汽门全开全周进汽。6.滑参数启动时，通过汽轮机的蒸汽流量大，可有效地冷却低压段。7.滑参数启动可事先做好系统的准备工作，使启动操作大为简化20（三）冷态启动的注意事项1.控制热应力2.控制好高压缸排汽温度3.启动曲线启动曲线反映了在启动过程中蒸汽初参数、真空度、转速、负荷等与启动时间的关系。这个曲线上，可以获得一次启动的很多重要信息，包括冲转参数、启动时间、暖机转速、暖机次数、暖机时间、升速率、升负荷率、临界转速、蒸汽与金属温度的匹配状况等。每一次启动都要严格按照启动曲线进行。启动曲线的获得一般有三种途径:制造厂提供；同类机组借鉴；本机组运行稳定后试验获得。2122四热态启动（一）热态启动的条件热态启动前应确认以下条件是否满足:1.上下汽缸温差应在允许范围内。2.大轴晃度不允许超过规定值。3.主蒸汽温度和再热蒸汽温度，应分别高于对应的汽缸金属温度500C以上。4.润滑油温不低于35-400C。5.胀差应在允许范围内。23（二）热态启动的特点1.交变热应力2.高温轴封汽源3.控制热弯曲4.启动速度快5.控制胀差6.启动曲线7.对于蒸汽参数的要求高24五中压缸启动（一）实施中压缸启动的条件实施中压缸启动必须具备的条件1.控制的要求2.旁路容量的要求3.为高压缸设置专用疏水扩容器4.对中压调门提出更高的要求5.设置高压缸倒暖阀、真空阀6.增加一些必要的检测保护手段7.改进调节系统25（二）中压缸启动参数的选择1.温度2.压力3.切换负荷的选择26（三）中压缸启动的优点1.加热均匀，温升合理，减少寿命损耗2.高、中压缸热膨胀情况得到改善3.消除低压缸鼓凤，防止低压缸排汽温度过高4.有利于锅炉控制5.缩短启动时间，减少启动锅炉燃油费用6.允许长时间低负荷运行，利于机组调峰27第三节汽轮机的停运28一停机的分类1.额定参数停机①停机前的准备②减负荷③发电机解列与转子惰走2.滑参数停机29二正常停机过程中注意的问题1.严密监视机组的参数2.关于停盘车3.盘车时润滑油系统运行三异常停机一般汽轮发电机在运行过程中，如发生以下严重故障，必须紧急停机:1.汽轮发电机组发生强烈振动;2.汽轮机发生断叶片或明显的内部撞击声音;3.汽轮发电机任何一个轴承发生烧瓦;4.汽轮机油系统着大火;5.发电机氢密封系统发生氢气爆炸;306.凝汽器真空急剧下降，真空无法维持;7.汽轮机严重进冷水、冷汽;8.汽轮机超速到危急保安器的动作转速而保护没有动作;9.汽轮发电机房发生火灾，严重威胁到机组安全;10.发电机空侧密封油系统中断;11.主油箱油位低到保护动作值而保护没有动作;12.汽轮机轴向位置突然超限，而保护没有动作。一旦发生事故，只能采用紧急安全措施，打掉危急保安器的挂钩，并从电网中解列。在危急情况下，为加速汽轮机停止转动，可以打开真空破坏阀破坏汽轮机的真空。这样使冷空气进入汽缸，它使叶轮的摩擦鼓风损失增加，对转子增加制动力。减少转子惰走时间，可加速停机。31四故障停机一般汽轮发电机在运行过程中，如发生以下故障，应采取故障停机方式:1.蒸汽管道发生严重漏汽，不能维持运行;2.汽轮机油系统发生漏油，影响到油压和油位;3.汽温、汽压不能维持规定值，出现大幅度降低;4.汽轮机热应力达到限额，仍向增加方向发展;5.汽轮机调节汽门控制故障;6.凝汽器真空下降，背压上升至25KPa;7.发电机氢气系统故障;8.发电机密封油系统仅有空侧密封油泵在运行;9.发电机检漏装置报警，并出现大量漏水;10.汽轮机辅助系统故障，影响到主汽轮机的运行。32五转子的惰走曲线33六汽轮机停机后的快速冷却大机组自然冷却时间功率（MW）600∽700250125自然冷却时间（h）150∽17090601.空气强制冷却空气强制冷却又称强制通风冷却，它是利用一定温度的空气对汽轮机的高、中压缸进行强制冷却。特点：①空气易于调节，且冷却过程中不发生相变，故安全可靠，操作控制方便；②空气比热小，只是过热蒸汽的1/2，且对流放热系数只有过热蒸汽的1/20，故空气冷却速度比蒸汽慢。34（1）压缩空气冷却3536（2）抽真空吸入环境空气冷却372.蒸汽强制冷却冷却蒸汽的汽源可以有如下几种：取自临炉和临机的抽汽；取自除氧器平衡管；利用锅炉余热或投锅炉底部加热产生微量蒸汽。38