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文檔簡介

汽輪機熱應力評定(TSE)B廠發(fā)電部08.11第1頁概述

汽輪機部件受熱不均,出現(xiàn)溫差就會產(chǎn)生熱應力。溫差越大,熱應力也越大。部件加熱時受到壓縮應力,部件冷卻時收到拉伸應力。而壓縮和拉伸應力得不停交錯循環(huán),將會造成金屬產(chǎn)生疲勞裂紋,消耗設備使用壽命,并逐漸擴大直到斷裂失效。為此,對于汽機閥體、缸體、轉子、鍋爐汽包、集箱等厚重部件需要控制熱應力。而控制熱應力最佳辦法就是控制部件內外溫差,控制部件內外溫差最佳辦法則是延緩部件升、降溫速率。因此合理消耗壽命,方便設備在使用壽命內發(fā)揮最大效益就是設備熱應力控制目標。為此一般廠家都會根據(jù)設備運行特性,合理分派設備壽命消耗。如汽機廠會提供全壽命內汽機冷、溫、熱態(tài)啟動次數(shù)限制,以及升降負荷速率限制。西門子DEH應力評定TSE就是將汽機廠這些要求轉換成程序,測?。ɑ蚰M計算)受溫度劇烈變化影響汽機主要厚重部件如高中壓主汽門閥體、高中壓缸體、高中壓轉子等部件內外壁溫,然后計算出也許最大應力(用溫差進行表征)并與要求限值進行比較,從而組成汽機監(jiān)視系統(tǒng)一部分,并根據(jù)應力決定汽機啟動過程中升速率以及變負荷時最大允許負荷變動率。第2頁一、TSE基本功能第3頁1.1溫度測量

好管家用于閥體、缸體壁溫測量溫度傳感器采取左圖布置。分別測取內外壁溫度。對于轉子則是用缸體內壁溫度代表轉子表白溫度。而轉子中心溫度則通過仿真計算得出。第4頁1.2溫度裕度(Margin)

概述中已通過,溫差是用來表征熱應力最直接物理量。為此汽機廠根據(jù)各部件特性,制定了主要厚重部件溫差限制,以盼望把熱應力限制在合理壽命消耗范圍內。溫度裕度計算見圖1。其中,橫坐標表達部件中心溫度,縱坐標表達溫差。兩條上下線是汽機廠根據(jù)部件特性給出正、負溫差限制值,分別代表機組升、降兩個工況下部件最大允許溫差。將部件允許溫差減去部件實際溫差(dT)得出差值就是部件溫度裕度Margin。上限溫度裕度ddTU=dTpermu-dT下限溫度裕度ddTL=dT-dTpermLMargin越大,所受熱應力越??;反之,假如Margin越小,說明熱應力越大。假如Margin不大于0,此時熱應力已經(jīng)超出了廠家要求,再進行升速或變負荷將會造成超出預期壽命消耗,減少部件使用壽命,因此需要限制。目前我們汽機共有五個部件需要進行Margin計算,分別是高壓缸主、調門,高壓缸、高、中壓轉子。這五個Magin取小值作為整臺機組應力控制限制值。第5頁1.2溫度裕度(Margin)

第6頁1.2溫度裕度(Margin)

汽缸部件溫差計算及顯示軸部件溫度計算及顯示第7頁1.3最佳主、再熱汽溫計算

計算最佳主、再熱汽溫目標是盼望進入汽機主、再熱蒸汽溫度既能滿足機組做功要求,又盡也許減少高壓轉子或中壓閥體等部件溫度擾動,從而減少熱應力,達成減緩部件壽命消耗目標。最佳主汽溫度把高壓轉子中心溫度+高壓轉子最大溫差允許上限×1.7,再按一定速率進行變動限制,再進行上、下限限制。

第8頁1.3最佳主、再熱汽溫計算

第9頁1.4汽機熱應力限制原理

高壓主汽門裕度中壓轉子裕度高壓轉子裕度高壓調門裕度高壓缸缸體裕度WTFmin升速率OFBN降負荷率UFBP降速率UFBN升負荷率OFBP轉速速率設定塊負荷變動率設定塊汽輪機五個主要厚重金屬部件裕度取小值作為整臺機組熱應力控制輸入值。溫差裕度模件WTF將該裕度轉換為轉速變化率和最大允許負荷變動率,分別作用于轉速速率限制以及負荷升降速率限制,從而達成控制熱應力目標。該功能在OM畫面上允許投入或切除。若切除TSEINFL子環(huán),汽機啟動順控SGCSTEAMTURBINE子組將不允許啟動。假如所有部件溫差裕度都大于30K,則汽機以600r/min2最大速率進行升速。其他情況下升速率=600÷30×最小溫差裕度值。汽機升速率不允許手動設定。最大允許負荷變動率計算與此大體相同。只是此時負荷變動率還要與手動設定值取大小。升負荷率是取小,降負荷率是取大(負數(shù))第10頁二、變溫度準則(X準則)第11頁變溫度準則(簡稱X準則)就是根據(jù)金屬部件不一樣溫度,確定不一樣蒸汽溫度,并使之與與汽輪機金屬部件溫度匹配,溫差控制在TSE差值內,從而實現(xiàn)汽輪機在啟動過程中熱應力控制,并使啟動時間最小,最佳。X準則在汽機啟動下列過程中起作用:?打開主蒸汽管道上主汽門并對閥體預熱,順控第13步(X1、X2)?打開汽輪機調門,汽機沖轉。順控第20步(X4、X5、X6)?汽輪機升速到額定轉速,順控第第23步(X7A、X7B)?發(fā)電機并網(wǎng)帶負荷,順控第第29步(X8)根據(jù)功能劃分:?最低蒸汽溫度限定,避免熱部件無須要冷卻(X1、X5、X6)?蒸汽與金屬部件溫差,限制熱應力(X7A、X7B、X8、X2)?在汽輪機用蒸汽沖轉之前過熱度限定(X4)目前X1準則在寧電項目已不做要求2.1變溫度(X)準則介紹

第12頁2.2X2準則

用公式表達:θSatSt<θmCV+X2目標:假如在主汽門打開后主蒸汽管道被預熱,蒸汽在閥體凝結迅速達成飽和蒸汽溫度。凝結時熱傳遞非常高。為了在主汽門打開時保持在允許TSE差值內,在打開主汽門前,必須為主蒸汽飽和溫度和壓力設定一種上限。此準則用于汽機啟動順控第13步。假如X2不滿足,往往也許是主汽壓力過高,能夠合適減少燃料量。

θSatSt:主汽壓力對應飽和溫度 θmCV:高壓調門壁溫第13頁2.3X4準則

用公式表達:θMS>θSatSt+X4目標:確保了主汽過熱度。此準則用于汽機啟動順控第20步。

θMS 最小值 高壓主汽門前蒸汽溫度 θSatSt 最大值 主汽壓力對應飽和溫度第14頁2.4X5準則

用公式表達:θMS>θmHPS+X5

目標:確保主汽溫度比高壓轉子溫度高X5,從而確保蒸汽通入汽機后不會冷卻內部金屬部件。用于順控第20步確認。θMS:高壓主汽門前蒸汽溫度(左右兩支路)及高壓旁路前蒸汽溫度(左右兩支路)θmHPS:高壓轉子溫度及高壓缸壁溫第15頁2.5X6準則

用公式表達:θRS>θmIPS+X6目標:確保再熱汽溫度比中壓轉子溫度高X6,從而確保蒸汽通入汽機后不會冷卻內部金屬部件。用于順控第20步確認。

θRS:中壓主汽門前蒸汽溫度(左右兩支路)及低壓旁路前蒸汽溫度(左右兩支路) θmIPS:中壓轉子溫度第16頁2.7X7準則

用公式表達:θMS<θmHPS+X7AθMS<θmHPC+X7B目標:確保機組在升至額定轉速前,已經(jīng)暖機充足,主汽溫度與高壓轉子或高壓缸溫差在限定范圍內。θMS:高壓主汽門前蒸汽溫度(左右兩支路)及高壓旁路前蒸汽溫度(左右兩支路)θmHPC:高壓缸壁溫第17頁2.7X8準則

用公式表達:θRS<θmIPS+X8。作用:由于汽機停運后,中壓缸冷卻比高壓缸快很多,因此中壓轉子金屬溫度變化較高壓轉子愈加劇

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