汽輪機運行注意事項

汽輪機運行注意事項1、汽輪機本體熱應力監(jiān)視汽輪機在穩(wěn)定工況運行時，汽缸壁除承受內部蒸汽壓力所產生的靜應力外，還承受內外壁的熱應力。由于在穩(wěn)定工況下汽缸與法蘭的溫差、汽缸內外壁的溫差都不大，所以熱應力數值也有限。但在啟動、停機或負荷大幅度變化等不穩(wěn)定工況下，汽缸內的蒸汽壓力和溫度都將劇烈地變化。壓力變化范圍再大，只要在設計的范圍內，一般是不會引起什么不良后果的，因為汽缸壁的厚度是根據承受的最高壓力來設計的。但過渡工況下溫度劇烈的變化會使汽缸內外壁產生很大的溫度差，由此將引起較大的熱應力。當熱應力和靜應力的綜合應力值超過金屬材料的屈服極限，就會引起金屬的殘余變形，成為汽缸裂紋和損壞的原因，這就是提出監(jiān)測汽缸熱應力的原因。從熱傳導理論可知，對于無限大的平壁，當介質溫度一定，金屬壁的兩個外表面的溫度亦均勻，則沿平壁厚度方向溫度的分布呈直線形式，而且所有各點的溫度均不隨時間而變化，此時的傳熱狀態(tài)稱作穩(wěn)定傳熱。汽輪機帶一定負荷穩(wěn)定運行即屬此種情況，當啟停機時，極緩慢地升降轉速和增減負荷的狀態(tài)，亦屬此種情況。當介質溫度是時間的線性函數，在一段足夠長的時間后，沿平壁厚度任意一點的溫度亦為時間的線性函數，且其溫度梯度場穩(wěn)定，此時傳熱狀態(tài)稱作準穩(wěn)定傳熱，此時沿平壁厚度方向溫度分布呈拋物線形式。汽輪機啟停機時較快的升降轉速和增減負荷的過程，以及此過程結束之后不長時間內的熱傳導皆可視作此種情況。當介質溫度或介質對壁面的放熱系數發(fā)生劇烈變化時，內壁溫度將很快上升，此時溫度梯度場也將隨時間而變化，這時的傳熱狀態(tài)稱為不穩(wěn)定傳熱，這時沿平壁厚度方向溫度的分布可視為雙曲線形式，汽輪機啟動升速時主汽門門壁、急劇加負荷和甩負荷時調速汽門門壁、調節(jié)級汽室處汽缸壁和法蘭的熱傳導，均與此種情況相似。當平壁在完全約束狀態(tài)下（指四周均有約束力限制變形，不考慮平壁熱彎曲的附加應力的影響）加熱時，內壁承受最大熱壓應力，外壁承受最大熱拉應力，對于穩(wěn)定傳熱當平壁在完全無約束狀態(tài)下加熱時，即考慮平壁因熱彎曲產生附加應力的影響時，內壁所承受的最大熱壓應力值，外壁所承受的最大熱拉應力值均將減小，實際上，汽輪機的汽缸、法蘭均是界于完全約束與完全無約束之間的。汽缸或法蘭壁面的熱應力的大小，取決于傳熱方式和內外壁溫度差。由于對確定的金屬材料，導熱系數為定值，而一般的變動工況（甩負荷、負荷劇增等急劇冷卻和加熱的工況例外），傳熱方式均可按準穩(wěn)定傳熱考慮，此時熱應力值僅決定于內外壁溫差。因此內外壁溫差可用來作為監(jiān)視和控制汽缸壁或法蘭壁熱應力的可靠依據，實際啟停汽輪機時，只要監(jiān)視和控制汽缸或法蘭內外壁溫差在規(guī)定范圍內，就可保證其內壁熱應力不超過允許值。目前大功率汽輪機一般都在關鍵部位裝設汽缸和法蘭內外壁溫度的測點，通過監(jiān)視其溫差來監(jiān)視汽缸的熱力機械狀態(tài)。根據熱傳導理論，在蒸汽對平壁的放熱系數恒定的條件下，當達到準穩(wěn)定傳熱狀態(tài)時，內外壁的溫度差亦達到最大恒定值。內外壁溫差與溫升速度以及壁厚的平方成正比，壁厚一定時，溫升速度的大小即決定了內外壁溫差的大小，進而也就決定了壁面熱應力的大小。因此通過監(jiān)測和控制金屬溫升速度，也可達到監(jiān)測控制金屬熱應力的目的。在相同的溫升速度下，厚壁比薄壁的內外壁溫差要大。啟動時，法蘭內外壁溫差遠大于缸壁的溫差。從這里還可看出，控制熱應力應以厚度較大部件法蘭的內外壁溫差作依據，如以汽缸壁作為檢測依據，則會產生法蘭內外壁溫差過大、熱應力超過材料許用應力的危險狀態(tài)。螺栓的受熱主要靠法蘭傳遞，因此，在啟動加熱過程中法蘭溫度總是比螺栓要高一些，它們之間的溫差會使螺栓承受附加的熱拉應力，當螺栓承受的總拉應力超過材料屈服極限時，就有被拉斷的危險。當已知螺栓材料的屈服極限和螺栓的預緊力時，就能計算出法蘭、螺栓間的最大允許溫差值。因此，為了控制螺栓的熱應力值，就必須監(jiān)測法蘭與螺栓之間的溫差，再根據各該部件金屬材料的性能，是不難得出監(jiān)視它們的熱應力值的控制指標的。當汽輪機啟動加熱時，汽缸內壁溫度總是大于外壁溫度，因此內壁承受熱壓應力而外壁承受熱拉應力。反之，當汽輪機減負荷停機時，內壁溫度又會低于外壁溫度，因而內壁承受熱拉應力而外壁承受熱壓應力，最大熱應力總是產生在內壁。汽輪機在各種不同工況下工作時，汽缸內各級汽室總容有一定壓力的蒸汽，蒸汽壓力在汽缸上產生的靜應力，在內外壁上均為拉應力?？紤]到靜應力的存在，啟動加熱時內壁承受的熱壓應力可略為緩和，而在減負荷和停機冷卻時內壁承受的熱拉應力則與靜應力值迭加，很容易使綜合拉應力值超過金屬材料的允許值，引起汽缸裂紋。在負荷驟降，汽室維持較高汽壓，靜應力值相當大時，這種危險性就更大。所以對減負荷、停機以及熱態(tài)啟動等可能引起汽缸法蘭冷卻的工況，溫差控制指標應更嚴格一些。2、汽輪機本體熱膨脹的監(jiān)測汽輪機在啟、停和負荷變化過程中，汽缸轉子或其它部件都要因溫度變化而發(fā)生膨脹或收縮。保證汽缸以軸線、死點為基準在各方向勻稱自由地膨脹和收縮，是防止產生熱應力和熱變形乃至機組振動的重要條件。汽缸的熱膨脹數值除與汽缸長度以及材料有關外，還取決于汽輪機通流部分的熱力過程，亦即汽缸各段的溫度。由于汽輪機高中壓缸的法蘭遠比缸壁厚得多，因此汽缸的膨脹往往取決于法蘭各段的平均溫度。汽輪機在運行中的溫度場分布總有一定的規(guī)律性，總可以找出某一點作為汽缸膨脹的監(jiān)視點，再通過計算或實測找出監(jiān)測點溫度變化與汽缸膨脹值的對應關系，用以監(jiān)視汽缸的膨脹是否正常。監(jiān)視點通常都選取調節(jié)級處的法蘭溫度（對雙層缸為外缸法蘭溫度），此溫度與汽缸膨脹值大體呈直線變化關系。為了監(jiān)視汽缸熱膨脹，通常在汽輪機兩側均裝設絕對膨脹指示儀表或熱膨脹測量裝置。需要說明的是：監(jiān)視汽缸兩側膨脹均勻是很重要的，這是因為當兩側膨脹相差太大時將會引起機組中心偏斜導致汽缸軸向膨脹阻澀，嚴重時還會導致動靜部分碰磨，引起機組的強烈振動，因此要經常對照汽缸兩側法蘭的溫度和兩側的膨脹指示值。對于僅在一側安裝膨脹指示表的機組，則應經常注意兩側法蘭的溫度不能相差過大，進行綜合判斷，防止汽輪機熱膨脹偏差太大。3、汽輪機本體熱變形的監(jiān)測為防止汽缸變形過大，影響到動靜各部分之間的間隙，要求汽缸具有足夠的剛度。一般講，剛度特性主要包括靜剛度、動剛度和熱變形等幾項，靜剛度是指半缸及合缸情況下載荷與變形的關系，對于軸承座與汽缸鑄成一體的機組則還應施加轉子的重量。冷態(tài)下抽真空與變形的關系也屬于靜剛度。動剛度是指抗振強度性能。熱變形則主要指汽輪機在各種不同受熱情況下各軸承座和基礎臺板負載分配的變化情況，特別是后汽缸溫度變化的影響情況。上述這些剛度特性均應在安裝和投產初期通過試驗來測定，以便掌握在各種情況下汽輪機動靜各部分之間間隙的變化規(guī)律，更好地指導運行人員操作機組。汽輪機在啟動和停機過程中很容易產生上下缸的溫度差。由于下缸重量大、抽汽管道等散熱較快，并且保溫條件也不如上缸，所以通常總是上缸溫度高于下缸溫度，因此，汽缸產生向上拱起的變形，并使下缸底部動靜部分之間的徑向間隙減小，當上下缸溫差過大時，就會導致動靜部分的徑向摩擦。機組啟停過程中，由于調節(jié)級溫度變化較大，最大溫差多發(fā)生在該處。通過計算和實測表明，上下缸溫差每增加10°C，動靜間隙約減少0.1mm。隔板汽封的徑向間隙一般為0.4—0.7毫米，故一般規(guī)定上下缸溫差值應控制在35?50C以下。當汽缸法蘭內壁受熱時，內外壁溫差將引起法蘭彎曲變形，此時橫向法蘭將向內彎曲引起兩內側間隙的減小，在軸向將使汽缸前后兩端的橫截面成為扁橢圓，而中間部分則成為立橢圓，從而使調節(jié)級及其后幾級兩側徑向間隙的減小，成為誘發(fā)動、靜部分碰磨的主要因素。因此，監(jiān)視和控制法蘭內外壁溫差也是控制汽缸熱變形的有效手段。對于沒有裝設法蘭內壁溫度測點的機組，可采用監(jiān)視汽缸壁與法蘭壁的溫差來間接控制汽缸的熱變形，因為這一溫差與法蘭沿寬度的溫度差具有對應的關系，參照變動工況下汽缸內外壁的溫差數值范圍，再對照法蘭內外壁溫差的控制范圍，一般取汽缸壁與法蘭壁溫差的控制值為70—80°C（加熱時）或40—50C（冷卻時）。汽缸溫度測點的布置監(jiān)視汽缸的熱力機械狀態(tài)，除需在汽缸各段裝設監(jiān)視蒸汽壓力值的壓力儀表外，還需裝設監(jiān)視汽缸熱膨脹值的絕對膨脹指示儀表，以及通過監(jiān)視各點溫度和各部溫差來監(jiān)視汽缸熱應力、熱變形用的溫度測點。調節(jié)級汽室能準確靈敏地反映汽輪機的工作狀態(tài)，且蒸汽的壓力溫度都比較高，是監(jiān)視汽缸熱力機械狀態(tài)比較理想的區(qū)段，所以溫度測點也較集中地布置在這一區(qū)域。對再熱機組中壓缸溫度也很高，所以常取中壓缸第一級汽室前后布置溫度測點，有的機組為了更好掌握汽缸狀態(tài)還在抽汽口區(qū)段布置汽缸溫度測點。汽缸運行注意問題汽缸由于運行不當所可能引起的問題主要是汽缸變形（指永久變形）和裂紋。汽缸變形可造成水平或垂直法蘭接合面不嚴密，在高壓側會向外漏汽，當漏汽部位接近前軸承時，蒸汽會漏入軸承使油質劣化；在低壓側，會使外部空氣漏入影響凝汽器真空，當變形嚴重時還會使汽缸重量在機座上重新分配，引起汽輪機動靜中心線的變化，甚至導致動靜碰觸，引起機組振動，損壞汽輪機。A、造成汽缸變形的主要原因有以下幾個方面：1、汽缸長時間在超過汽缸材料允許溫度下運行，造成汽缸蠕變，緊固件的應力松弛。2、滑銷系統卡澀，不能保證正常膨脹，形成過大變形熱應力。3、汽缸內隔板與汽缸徑向間隙過小，隔板膨脹時頂住汽缸。4、汽缸外部保溫不良或局部分離、脫落，造成長期不均勻受熱或冷卻。B、造成汽缸裂紋的主要原因有：1、汽缸多次承受冷熱交替的運行方式，使應力超過薄弱地點的強度，產生疲勞裂斷裂。2、長期強烈振動，使汽缸材料的應力超過疲勞極限。3、汽缸材料有缺陷或熱處理不良，使汽缸局部承受較大內應力。4、運行方式不當，汽缸不均勻加熱或冷卻時，這些部位的應力有可能超過允許值。5、轉動部件損傷脫落如斷葉片等，強力沖擊造成汽缸裂紋。綜上所述，為保證汽缸安全可靠的運行，必須做到：嚴格控制進汽參數，不允許汽輪機長時間在超溫條件下運行。負荷變化應平穩(wěn)緩慢些，防止由于運行方式的劇烈變化，使汽缸承受冷熱交變作用。持滑銷系統結合面清潔，防止卡澀，并經常檢查和監(jiān)視汽缸各處的膨脹情況。保持汽缸保溫完好，防止汽缸膨脹不均。經常注意檢測機組振動情況，有異常振動或異音時，應及時分析處理。采用合理運行方式，盡可能使汽缸沿圓周均勻受熱冷卻，采用定一滑一定運行方式等。4、汽輪機防超速危害：嚴重時導致葉輪松動變形、葉片及圍帶脫落、軸承損壞、動靜摩擦甚至斷軸。預防措施：啟動、停機前認真檢查試驗各汽門開關動作靈活性及可靠性。各種超速保護均應正常投入運行，超速保護不能可靠動作時，禁止機組啟動和運行。運行中汽輪機任一超速保護故障不能消除時應申請停機消除。應定期進行危急保安器充油試驗、各停機保護的在線試驗和主汽閥、調節(jié)閥及各段抽汽逆止閥的活動試驗并確保合格。正常停機時，在打閘后，應檢查發(fā)電機逆功率保護動作解列。嚴禁帶負荷解列。加強汽、水、油品質的監(jiān)督，品質符合規(guī)定。確保轉速監(jiān)測控制系統工作應正常。危急保安器超速試驗前要做汽門嚴密性試驗并合格；確認試驗條件完全符合、各軸承振動在允許范圍內，危急保安器動作轉速應調整在3300?3330r/min以內。8）對于甩負荷試驗要謹慎進行，要做好各種準備、組織措施及事故預想。5、汽輪機防進水進冷汽主要危害：引起嚴重汽缸變形、動靜間隙消失發(fā)生碰磨、大軸彎曲。原因：1）、汽溫自動調節(jié)失靈或主再熱汽減溫水門泄漏，造成主、再熱蒸汽溫度急劇下降，飽和度不夠；2）、運行中電泵突然啟動，減溫水壓力突升，減溫水調門關閉不及時；3）、貯水箱水位控制不當或給水泵工作失常，造成貯水箱滿水；4）、高低壓加熱器、除氧器滿水，汽機防進水保護拒動或抽汽逆止門關閉不嚴；5）、高旁減溫水控制不當或減溫水隔離閥、控制閥不嚴；6）、低負荷時，汽機各有關蒸汽管道疏水不暢；7）、軸封供汽或回熱抽汽管道疏水不暢，積水或疏水進入汽缸8）、機組負荷突變。9）、停機后鍋爐打水壓時造成汽缸進水。處理及預防1）運行中主、再熱蒸汽溫10分鐘突降50°C及以上，應立即打閘停機。加強疏水與悶缸。2）汽輪機盤車中發(fā)現進水，必須保持盤車運行一直到汽輪機上、下缸溫差恢復正常。同時加強汽輪機內部聲音、轉子偏心度、盤車電流的監(jiān)視。3）停機后加強對凝汽器、加熱器和除氧器水位的監(jiān)視調整嚴禁滿水。運行中發(fā)現加熱器水位不正常升高時，應立即關閉其抽汽逆止門、電動門，退出該加熱器運行。4）汽輪機在升速過程中發(fā)現進水，應立即停機，進行盤車，加強疏水。5）啟動過程中，汽封系統供汽前，必須保證其管道、聯箱暖體、疏水充分；及時檢查疏水系統工作情況，確保主、再熱蒸汽管道疏水充分、暢通。6）機組滑停過程中，必須堅持先降壓后降溫，并保持各階段足夠的過熱度7）停機后，及時檢查關閉各處減溫水門6、汽輪機防大軸彎曲主要危害：引起汽輪機強烈振動或動靜摩擦，嚴重時導致汽輪機損壞原因：1）汽輪機發(fā)生強烈振動或動靜部分碰磨；2）、在停機后汽缸溫度較高時，使冷水冷汽進入汽缸，轉子下部接觸冷水冷汽，產生熱變形，造成大軸彎曲；3）、轉子原材料存在過大的內應力，在高溫工作一段時間后，內應力逐漸釋放而造成大軸彎曲；4）、汽輪機在大軸彎曲值超限時啟動；5）、套裝轉子在裝配時發(fā)生偏斜等原因造成大軸彎曲。6）上、下缸溫差過大造成熱彎曲預防：1）記錄機組啟停全過程中的主要參數和狀態(tài)，停機后定時記錄汽缸金屬溫度、上下缸溫差、大軸彎曲度、盤車電流、汽缸膨脹、脹差等重要參數，直到機組汽缸金屬溫度低于150°C盤車停運，發(fā)現異常及時處理。2）汽輪機啟動前必須符合啟動條件，否則禁止啟動3）嚴格執(zhí)行盤車投退的有關規(guī)定4）機組振動超過規(guī)定值，應立即打閘停機5）機組啟動特別是熱態(tài)時投軸封供汽時，應確認盤車裝置運行正常，先向軸封供汽、后抽真空。若已投入軸封系統供汽而盤車中斷時，應立即停止軸封供汽。停機后，凝汽器真空到零，方可停止軸封供汽。應根據缸溫選擇供汽汽源，以使供汽溫度與金屬溫度相匹配。供汽管道、軸封汽管路要充分暖管疏水，防止水或冷汽進入汽輪機。6）機組在啟、停和變工況運行過程中，應按規(guī)定的曲線控制蒸汽參數的變化，汽缸金屬溫度變化、上下缸各部溫差的不大于規(guī)程規(guī)定，并保持一定的蒸汽過熱度，要避免汽溫大幅度直線變化。當10分鐘內主蒸汽溫度或再熱蒸汽溫度下降50°C時應果斷停機。7）停機后應認真監(jiān)視凝汽器水位、加熱器水位和除氧器水位，防止汽輪機進水、進冷汽。停機后檢查與機組有關的汽水公用系統，做好其隔離工作8）要盡可能避免在缸溫較高時進行打水壓試驗，如因需要必須進行時，在切實做好隔離措施的前提下機側應特別注意監(jiān)視汽缸溫度的變化、尤其調節(jié)級溫度的變化情況。發(fā)現汽缸溫度降低或上下缸溫差增大時，要立即停止升壓并查找原因9）汽缸應具有良好的保溫條件，汽缸各部位溫度計齊全可靠；10）主蒸汽管道、旁路系統應有良好的疏水系統；主蒸汽導管和汽缸的級內外疏水符合要求11）加強振動監(jiān)視7、汽輪機防燒軸瓦主要危害：造成軸頸損壞，油質惡化，嚴重時發(fā)生動靜摩擦導致汽輪機損壞原因：1）軸承斷油或潤滑油量偏小2）油壓偏低、油溫過高或油質嚴重不合格3）軸承過載或推力軸承超負荷，盤車時頂軸油壓低或未頂起4）軸承本身有缺陷，軸承間隙、緊力過大或過小5）汽輪機發(fā)生水沖擊6）長期振動偏大造成軸瓦損壞7）交流輔助油泵（TOP）、直流事故油泵（EOP）自動聯鎖不正常，有關聯鎖保護定值不正確，造成事故時供油不正常預防措施：1）加強油溫、油壓的監(jiān)視調整，機組起動、停機和運行中要嚴密監(jiān)視推力瓦、軸瓦鎢金溫度和回油溫度。當溫度超過標準要求時，應按規(guī)程規(guī)定的要求果斷處理2）油系統各設備自動投入或備用可靠，并進行嚴格的定期試驗。運行中油泵或冷油器的投停切換應平穩(wěn)謹慎嚴防斷油3）防止汽輪機進水、大軸彎曲、軸承振動及通流部分損壞4）發(fā)電機轉子應可靠接地5）交流輔助油泵（TOP）、直流事故油泵（EOP）的聯鎖應非?？煽俊⒍ㄖ嫡_6）機組運行過程中，主油箱油位應正常，潤滑油溫維持在38?45°C。盤車狀態(tài)下，密封油系統必須保證可靠、連續(xù)運行。7）正常運行中應定期測振并建立振動檔案，以便今后進行振動分析，應避免機組的振動不合格的情況下運行8）在機組起停過程中應按制造廠規(guī)定的轉速停起頂軸油泵。9）油位計、油壓表、油溫表及相關信號裝置，必須按規(guī)程要求裝設齊全、指示正確，并定期進行校驗8、汽輪機防斷葉片主要危害：造成汽輪機動靜碰磨、運行工況惡化、轉子質量不平衡發(fā)生振動現象：1）機組振動突增或劇烈振動2）機內有清晰的金屬撞擊聲或盤車狀態(tài)時有摩擦聲3）監(jiān)視段壓力升高，軸向位移、推力軸承瓦塊溫度或某抽汽段壓力發(fā)生異常變化4）葉片斷落打斷凝汽器銅管時，凝結水硬度增大，導電度增大，凝汽器水位升高加熱器出口水溫突然有明顯變化③處理及預防：汽機運行中發(fā)生葉片損壞時，上述現象不一定同時出現，為了保證機組安全，當機內有清晰的金屬撞擊聲或機組通流部分有異常聲音并伴有劇烈振動時，應破壞真空緊急停機。正常運行中如發(fā)現調節(jié)級或某級抽汽壓力異常，應立即進行綜合分析，如伴有相同工況下負荷下降，軸向位移、推力瓦塊溫度有明顯變化，或相應軸承振動有明顯增加時，應盡快匯報，申請減負荷停機。嚴防汽輪機超速及水沖擊控制汽輪機在規(guī)定的參數、負荷下運行，防止低汽溫、低真空或過高真空、過高過低頻率及超負荷運行。加強汽、水質量的監(jiān)督，保證汽水品質重視汽輪機停機后的保養(yǎng)。定期進行葉片測頻及探傷9、關于軸封供汽①各控制站調節(jié)閥運行聯鎖汽封母管壓力高壓汽源控制站輔助汽源控制站溢流控制站運行狀態(tài)0.124MPa關閉打開并調節(jié)關閉抽真空階段(冷態(tài)啟動)0.127MPa關閉打開并調節(jié)關閉?25%負荷0.130MPa關閉關閉打開并調節(jié)自密封0.118MPa打開并調節(jié)關閉關閉甩負荷0.118MPa打開并調節(jié)關閉關閉抽真空階段(熱態(tài)啟動)軸封供汽原則汽輪機送軸封必須在機組盤車投入正常后機組啟動時，先送軸封后抽真空。抽真空時間要在鍋爐點火前進行注意在停機期間機組抽真空之前，禁止關閉真空破壞門，防止低壓缸安全門動作軸封母管汽溫必須高于以下溫度，方可送軸封：(1