《汽輪機原理》01省公開課一等獎全國示范課微課金獎課件

第十章汽輪機運行第一節(jié)單元制機組運行當代大型火電廠都是由過濾、汽輪機、發(fā)電機等主輔機組成龐大、復雜獨立單元制機組。伴隨用電結構改變，機組功率必須適應負荷改變要求，參加電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰運行。一、單元制機組運行特點（一）單元制機組負荷適應性鍋爐與汽輪機時間常數(shù)相差很大，負荷改變引發(fā)鍋爐風、煤、水量改變；汽輪機中低壓缸功率滯后。造成機組功率改變滯后于外界負荷改變，對外界負荷適應性較差，一次調(diào)頻能力相對降低。11/66（二）單元制機組甩負荷特征單元制機組容量大、參數(shù)高、轉子飛升時間常數(shù)?。?~8s），當發(fā)電機甩負荷后，輕易引發(fā)超速。為了防止機組甩超速，造成保護系統(tǒng)動作停機甚至飛車，大機組都設置了超速控制功效（OPC）。①在電氣甩負荷勵磁斷開、脫網(wǎng)運行時，設有暫態(tài)快關高、中調(diào)整閥，抑制機組超速；②當甩部分負荷，而勵磁電路依然閉合，汽輪機機械機械功率超出發(fā)電機負荷達一定值時，還設有快關中壓調(diào)整閥功效，預防造成轉速飛升。（三）汽輪機運行方式復雜單元制機組都設置旁路系統(tǒng)，使運行方復雜。各種開啟方式按蒸汽參數(shù)分：額定參數(shù)開啟，滑參數(shù)開啟。單元制機組通常采取滑參數(shù)開啟。按沖轉方式分：高中壓缸開啟，中壓缸開啟；按開啟前汽缸金屬溫度分：冷態(tài)開啟（汽缸金屬溫度<150℃）、溫態(tài)開啟（汽缸金屬溫度在150℃~300℃）、熱態(tài)開啟（汽缸金屬溫度>300℃）。還有極熱態(tài)開啟（汽缸金屬溫度>400℃）。22/662.定壓、滑壓綜合運行3.無負荷空轉運行：機組升速到3000r/min后，對機組進行全方面檢驗。4.帶廠用電運行：在出故障，斷廠用電情況下。5.主要輔機故障下運行各種停機方式：額定參數(shù)停機，滑參數(shù)停機。二、單元制機組運行調(diào)整控制特點（一）單元制機組機爐協(xié)調(diào)控制為改進單元制機組調(diào)整特征，增強負荷適應性，提升一次調(diào)頻能力，大機組都采取機爐協(xié)調(diào)控制方式，即把轉速、功率、汽壓等信號同時送機、爐控制器，使之進行協(xié)調(diào)控制。協(xié)調(diào)控制任務：依據(jù)機爐運行狀態(tài)，選擇控制策略和接收外部負荷需要命令；對外部負荷命令進行處理，使之與機爐動態(tài)特征及負荷改變能力相適應，并對機爐發(fā)出負荷控制命令；確定鍋爐風、水、煤量，對汽輪機確定對應高、中調(diào)整閥開度。33/66機爐協(xié)調(diào)控制有三種方式：爐跟機，機跟爐，機爐協(xié)調(diào)方式。（二）汽輪機進汽閥門調(diào)整控制方式當代汽輪機都采取DEH控制系統(tǒng)各高、中主汽閥和高中調(diào)整閥均采取一一對于EH油壓控制組件驅動。各閥門動作次序都由計算機軟件設定，運行人員可依據(jù)機組情況進行操作。高壓主汽閥內(nèi)旁通門控制及與高壓調(diào)整閥切換；高壓調(diào)整閥“單閥調(diào)整”和“次序閥調(diào)整”；采取中壓調(diào)整閥開啟時，閥門控制方式切換（高壓缸切換）；高、中壓缸調(diào)整閥與高低壓蒸汽旁路控制閥協(xié)調(diào)。（三）單元制機組連鎖保護控制為了防止大機組故障造成巨大損失，單元制機組實施機、爐、電之間以及主機與給水泵、引風機等主要輔機之間連鎖保護控制。依據(jù)電網(wǎng)或機組主要設備故障，自行減負荷、停機或停爐操作。主要連鎖保護功效有4個：44/66（1）快速切斷主燃料停爐和對應連鎖。當鍋爐故障引發(fā)鍋爐連鎖保護動作時，馬上切斷主燃料停爐，并連鎖汽輪機跳閘，發(fā)電機跳閘，整個單元機組停運。（2）汽輪機和發(fā)電機跳閘保護及對應連鎖。汽輪機與發(fā)電機互為連鎖，（3）甩負荷連鎖。汽輪機和發(fā)電機未發(fā)生故障，但因電網(wǎng)故障或其它原因使主斷路器跳閘，也會引發(fā)甩負荷動作。（4）快速減負荷連鎖。55/66第二節(jié)汽輪機開啟與停機汽輪機開啟與停機是運行中兩個最復雜工況。一、影響汽輪機啟停速度原因汽輪機是在高溫、高壓、高轉速條件下運轉巨型精密機械。汽輪機在開啟與停機運行中，參數(shù)改變，其金屬溫度和動靜間隙發(fā)生改變，從而引發(fā)熱應力和熱變形。當熱應力和熱變形超出金屬材料允許值時，將產(chǎn)生永久變形或破壞。（一）汽輪機啟停過程中傳熱汽輪機啟停過程中，在汽缸內(nèi)、外壁間以及轉子外表面和中心或中心孔內(nèi)表面間形成溫差。傳熱溫差是汽輪機金屬部件產(chǎn)生熱變形、熱應力和脹差，限制機組開啟速度。

66/661．汽缸在冷態(tài)開啟過程中非穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)態(tài)傳熱汽輪機冷態(tài)開啟之前，缸壁溫度靠近室溫，當用蒸汽沖轉汽輪機時，與蒸汽直接接觸汽缸內(nèi)表面溫度很快升高，但缸壁其余部分保持著原來溫度。伴隨導熱進行，汽缸壁溫度由里向外逐步升高。因為進入蒸汽溫度和壓力在不停上升，汽缸內(nèi)壁及其它各點溫度也連續(xù)升高。這種沿壁面溫度隨時間改變是非穩(wěn)定導熱過程。顯然，內(nèi)外壁最大溫差會發(fā)生在開啟過程某一時刻，此時熱應力最大。加熱越快，內(nèi)外壁溫差越大，熱應力越大。開啟結束，到達額定參數(shù)與額定負荷時，缸壁中溫度分布就漸趨穩(wěn)定，此時即進入穩(wěn)定導熱過程。

汽缸內(nèi)外壁間溫差估算公式為

（10-1）式中，δ為汽缸壁厚，m；α為導溫系數(shù)，；w為缸壁溫升速度，。77/66由式(10—1)可知：汽缸內(nèi)外壁溫差與壁厚平方成正比，與壁面溫升速度成正比。所以，在滿足汽缸強度條件下，減薄缸壁厚度，采取合理升溫速度。2．蒸汽與汽缸內(nèi)表面、轉子外表面間凝結換熱冷態(tài)開啟時，汽缸和轉子等部件溫度低于沖轉蒸汽飽和溫度。當蒸汽進入后，在金屬壁面上就會發(fā)生凝結換熱。形成一層水膜，產(chǎn)生“膜狀凝結”。還有一個形式凝結稱為“珠狀凝結”，比膜狀凝結換熱更強烈。在冷態(tài)開啟早期階段，傳熱溫差大，換熱猛烈，金屬中產(chǎn)生很大溫度梯度，很大沖擊熱應力。所以，經(jīng)過沖轉前進行盤車預熱，降低熱沖擊。3．蒸汽與汽缸內(nèi)表面、轉子外表面間對流換熱當零部件金屬表面溫度到達該蒸汽壓力下飽和溫度時，凝結結束，蒸汽以對流換熱方式向金屬傳遞熱量，其換熱系數(shù)小得多。88/66（二）熱應力、熱膨脹和熱變形熱應力、熱膨脹和熱變形是影響汽輪機啟、停及變負荷三個主要原因。直接關系到汽輪機安全可靠性及設備使用壽命。熱應力：經(jīng)過積累，最終以部件裂紋，壽命終止；熱膨脹和熱變形：影響汽輪機啟、停及變負荷運行能否順利進行，要求控制好熱膨脹和熱變形。1．汽輪機運行時熱應力（1）汽缸熱應力。①汽輪機開啟或升負荷時，蒸汽溫度高，汽缸內(nèi)壁受壓應力；②停機減負荷時，受拉伸應力。而且在停機或減負荷中，內(nèi)壁熱拉應力與汽缸內(nèi)外壓差而產(chǎn)生機械拉應力同向疊加，使合成拉應力增大。③另外汽缸在缸內(nèi)快速冷卻時，也會出現(xiàn)較大拉應力，汽輪機快冷比快速加熱更危險。④所以，熱狀態(tài)汽輪機用低于缸溫低溫蒸汽進行沖轉開啟，或突然甩負荷，機組是非常危險。⑤從額定狀態(tài)甩半負荷比甩全負荷危險性更大，此時，蒸氣溫降大。所以，汽輪機對甩負荷帶廠用電及甩負荷空轉都有嚴格時間限制。⑥為了安全運行和降低壽命損耗，在停機和降負荷過程中，汽溫或降負荷率應比開啟或升負荷時更小。99/66熱應力與汽缸內(nèi)外壁溫差成正比?？山?jīng)過控制汽缸內(nèi)、外壁溫差來控制熱應力。汽缸內(nèi)外壁最大允許溫差為50一70℃。在開啟和負荷改變時，調(diào)整級汽室汽溫改變很大，汽缸最大溫差經(jīng)常出現(xiàn)在調(diào)整級對應汽缸壁與法蘭螺栓孔處。必須嚴格控制調(diào)整級汽室蒸汽溫度改變率。（2）螺栓及法蘭熱應力。

在開啟過程中，法蘭與螺栓之間存在著較大溫差。因為法蘭膨脹，螺栓被拉長。此時，螺栓承受安裝時拉伸預應力、汽缸內(nèi)蒸汽壓力引發(fā)拉伸應力，又有熱應力。如三種拉應力之和超出螺栓材料屈服極限，螺栓就發(fā)生塑性變形甚至斷裂。螺栓產(chǎn)生熱拉應力，法蘭則受到熱壓應力。若這種應力過大，法蘭結合面產(chǎn)生局部塑性變形，結合面嚴密性將受到破壞。法蘭與螺栓熱應力，與法蘭與螺栓間溫差成正比。1010/66（3）轉子熱應力。

汽輪機轉子在啟、停過程中，表面受到加熱或冷卻。比如，①在開啟時，蒸汽加熱轉子表面，軸心部分溫度低。轉子截面徑向溫差，轉子中心產(chǎn)生熱拉應力，外表面產(chǎn)生熱壓應力。到一定負荷處于穩(wěn)定后，轉子徑向溫差逐步減小，熱應力基本消失；②停機時情況與開啟時相反，轉子外表面產(chǎn)生熱拉應力，而中心處產(chǎn)生熱壓應力。轉子熱應力是汽輪機安全監(jiān)控重點。最大熱應力發(fā)生部位通常是在高壓缸調(diào)整級處，中壓缸進汽處，高、中壓軸封處。這些部位蒸汽溫度高，變工況時溫度改變大，引發(fā)熱應力大。這些部位還存在結構突變，如葉輪根部、軸肩處過渡圓角及轉子上彈性槽等，因為存在較大熱應力集中，使得熱應力成倍增加。1111/66（4）轉子低周疲勞和低溫脆性大機組均采取雙層汽缸，汽缸及法蘭厚度相對減薄，內(nèi)、外壁溫差減小。這么，汽缸熱應力就不是主要問題，而轉子熱應力卻成為主要問題。伴隨汽輪機容量增大，轉子直徑也越來越大。在啟、停過程中，轉子熱應力、熱變形也就越大。所以，轉子低周疲勞和低溫脆性成為關鍵問題。低周疲勞：是指機組屢次重復啟、?；蛏?、降負荷時，由交變熱應力引發(fā)損傷。這種交變熱應力改變周期比較長。脆性轉變溫度：金屬材料在較低溫度下工作時，機械性能發(fā)生改變。當溫度低于某一定值時，材料從韌性轉變?yōu)榇嘈?，許用應力下降，材料易發(fā)生脆性斷裂，通常稱這一溫度為材料脆性轉變溫度。慣用轉子鋼材，脆性轉變溫度普通為80~140℃。為確保轉子不發(fā)生脆斷，汽輪機超速試驗以及帶大負荷運行，應在定速后經(jīng)一段時間低負荷運行，待轉子被加熱到脆性轉變溫度以上再進行。1212/66（5）熱沖擊熱沖擊是指蒸汽與汽缸、轉子等部件在短時間內(nèi)進行強烈熱交換過程。此時金屬部件內(nèi)溫差大，熱應力大，甚至超出材料屈服極限。嚴重時，一次嚴重熱沖擊就可能造成部件損壞。熱沖擊主要原因有三種：1）開啟時蒸汽溫度與金屬溫度不匹配。開啟時，要求蒸汽溫度高于金屬溫度，且二者應該匹配，假如相差太大就會對金屬部件產(chǎn)生熱沖擊。通常以調(diào)整級處參數(shù)來衡量。如：日立250MW汽輪機給出最住匹配溫度為：調(diào)整級處蒸汽溫度比金屬溫度高28~55℃。對于幾個進口600MW汽輪機，要求熱態(tài)開啟時主蒸汽及再熱蒸氣溫度應比第一級金屬溫度高50~100℃，且有50℃以上過熱度等。2）極熱態(tài)開啟時造成熱沖擊。因為保護誤動或故障造成汽輪機短時間事故停機，假如在2~4h內(nèi)重新開啟，此時高、中壓缸第一級處金屬溫度極高，其開啟為極熱態(tài)開啟。極熱態(tài)開啟時，蒸汽到調(diào)整級后汽溫比該處金屬溫度低很多，轉子外表面先產(chǎn)生拉應力。經(jīng)過一段時間以后，蒸汽溫度高于金屬溫度，轉子表面又轉為壓應力。這種應力拉~壓循環(huán)，對壽命極為不利。造成轉子或汽缸一次疲勞損傷，應盡可能降低汽輪機極熱態(tài)開啟次數(shù)。3）甩負荷造成熱沖擊。汽輪機發(fā)生大幅度甩負荷，通流部分蒸汽溫度急劇改變，在轉子和汽缸上產(chǎn)生很大熱應力。機組帶負荷越多，甩負荷后引發(fā)熱應力越大。1313/662．汽缸及轉子熱膨脹（1）汽缸絕對膨脹金屬受熱后，其長、寬、高都要膨脹。大型汽輪機，其軸向長度很長，當從冷態(tài)開啟到帶至額定負荷時，金屬溫度改變很大，故軸向膨脹量最大，是監(jiān)控重點之一。汽缸絕對膨脹：是指從基準點(死點)開始，沿要求(軸向)方向膨脹或收縮數(shù)值。比如，300MW機冷態(tài)開啟到帶額定負荷，高、中壓缸總絕對膨脹值可達近40mm。為了確保機組安全，在前軸承箱基架上裝有高中壓缸絕對膨脹傳感器?；N系統(tǒng)合理布置及正常導向，能夠確保汽缸在各個方向能自由伸縮，同時確保汽輪發(fā)電機組各部件之間相對位置正確?；N系統(tǒng)設有縱銷、橫銷、立銷和角銷，分別引導汽缸各部分沿軸向、橫向和垂直方向自由移動。汽缸死點：橫銷和縱銷延長線交點，稱為汽缸死點。當代大型多缸汽輪機普通都有兩個以上汽缸絕對死點和多個汽缸相對死點。1414/66

（2）轉子絕對膨脹。轉子相對死點：推力軸承與轉子推力盤接觸面是轉子死點。轉子軸向位置由推力軸承決定。轉子絕對膨脹：轉子以該相對死點為起點，沿轉子軸向膨脹稱轉子絕對膨脹。（3）汽缸與轉子相對膨脹汽輪機啟、停和工況改變時，轉子和汽缸分別以各自死點為基準沿軸向膨脹（收縮）。因為汽缸與轉子結構不一樣，材料不一樣，汽缸質量大于轉子，而汽缸與蒸汽接觸面積又小于轉子與蒸汽接觸面積，使得蒸汽對汽缸加熱（冷卻）比對轉子加熱（冷卻）來得慢。所以，在開啟（停機）過程中汽缸與轉子絕對膨脹值是不等，二者之差稱為相對膨脹（脹差）。脹差過大（或失控）就會使汽輪機軸向動靜間隙消失，造成動靜摩碰和振動事故。脹差是制約汽輪機啟、停一個主要原因，運行中要親密監(jiān)視和控制。當脹差超限時，汽輪機保護動作，跳閘停機。比如國產(chǎn)300MW沖動式汽輪機，在高壓轉子前端(前軸承箱內(nèi))和低壓轉子后端(低壓后軸承箱內(nèi))各裝有一個脹差傳感器，可實時監(jiān)控機組脹差。1515/66（4）脹差改變規(guī)律正脹差：冷態(tài)開啟前，要預熱，軸封供汽，此時出現(xiàn)是正脹差（即轉子膨脹值大于汽缸膨脹值）。從沖轉到定速階段，轉子加熱快，正脹差呈上升趨勢。當采取中壓缸開啟，則這階段脹差改變主要發(fā)生在中壓缸。當并網(wǎng)帶負荷后，蒸汽溫度和流量深入提升，蒸汽與汽缸、轉子熱交換加劇，正脹差增加較大。當進入準穩(wěn)態(tài)區(qū)或開啟結束時，正脹差值到達最大。因為在開啟過程中要進行屢次暖機，汽缸有足夠膨脹時間，可緩解脹差大矛盾。汽輪機穩(wěn)定運行時，轉子和汽缸金屬溫度靠近同位置蒸汽溫度。負脹差：當甩負荷或停機時，流過汽輪機蒸汽溫度會低于金屬溫度，一樣地，轉子比汽缸冷卻快、收縮快，所以出現(xiàn)負脹差。汽輪機打閘停機后，在轉子情走階段脹差有所增加。其主要原因是：打閘后調(diào)整閥關閉，沒有蒸汽進入通流部分，轉子摩擦鼓風熱量使轉子溫度升高；

泊松效應：轉子高速旋轉時，受離心力作用，轉子發(fā)生變形，在徑向變粗和軸向變短（即力學中泊松效應）。當轉速降低時，離心力作用減小，大軸變細變長，使脹差向正方向增加。對于低壓轉子，因為其直徑大，泊松效應更顯著。熱態(tài)開啟時轉子、汽缸金屬溫度較高，若沖轉時蒸汽溫度偏低，則蒸汽對轉子和汽缸將起到冷卻作用，出現(xiàn)負脹差。1616/66（5）影響膨脹原因及控制辦法1）汽輪機滑銷系統(tǒng)?；N系統(tǒng)是為了確保對汽輪機正常熱膨脹，運行中應注意定時往滑動面注油，確?；瑒用鏉櫥白杂梢苿?。2）蒸汽溫升（溫降）和流量改變速度。蒸汽溫升或流量改變越大，轉子與汽缸脹差也越大。所以，在啟、停過程中，要控制蒸汽溫度和流量改變速度。3）軸封供汽溫度。軸封供汽直接與汽輪機大軸接觸，其溫度改變直接影響轉子伸縮。熱態(tài)開啟時，假如高中壓軸封汽源來自溫度較低汽源，就會造成前軸封段大軸急劇冷卻收縮，過大時，將造成動靜部分摩擦。大型機組軸封供汽除了低溫汽源外，還設置了高溫汽源。4）汽缸法蘭、螺栓加熱裝置。在啟、停過程中使使用方法蘭和螺栓加熱裝置，能夠有效地減小汽缸內(nèi)外壁、法蘭內(nèi)外、汽缸與法蘭、法蘭與螺栓溫差，加緊汽缸膨脹（收縮），起到控制膨脹和脹差目標。但現(xiàn)在生產(chǎn)機組，因為汽缸采取窄、高型法蘭，取消了汽缸法蘭、螺栓加熱裝置。西門子產(chǎn)汽輪機高壓缸為整體圓筒形，取消了汽缸法蘭，使汽缸溫度改變能更加好地與轉子同時。

1717/665）凝汽器真空。開啟過程中，當機組轉速或負荷一定時，改變真空能夠調(diào)整脹差。當真空降低時，欲保持機組轉速或負荷不變，應增加進汽量，使高壓轉子受熱加緊，高壓缸正脹差增大。因為進汽量增大，中、低壓缸摩擦鼓風熱輕易被蒸汽帶走，因而轉子被加熱程度減小，正脹差減小。當凝汽器真空升高時，過程恰好相反。6）汽缸保溫和疏水。若汽缸保溫不好，會造成汽缸溫度分布不均勻且偏低，從而影響汽缸充分膨脹，也使脹差增大。汽缸疏水不暢可能造成下缸溫度偏低，影響汽缸膨脹，并輕易引發(fā)汽缸變形。1818/663．汽輪機熱變形汽輪機開啟、停機和負荷改變時，汽缸和轉子內(nèi)外壁出現(xiàn)溫差，產(chǎn)生熱應力、熱變形。假如熱變形過大，可能造成通流部分動靜間隙消失而碰摩。若汽封碰摩，其徑向間隙擴大，增大漏汽量，使經(jīng)濟性降低。另外動靜部件碰摩，會引發(fā)機組振動，甚至產(chǎn)生大軸彎曲事故。（1）上下缸溫差引發(fā)汽缸熱翹曲。在啟、停過程中，會出現(xiàn)上缸溫度高于下缸溫度，造成上缸膨脹大于下缸，從而使汽缸產(chǎn)生向上拱起熱翹曲變形。上下缸溫差產(chǎn)生原因主要有四個。1）上下缸散熱面積不一樣，下缸布置有回熱抽汽管道和疏水管道，散熱面積大。2）在汽缸內(nèi)，溫度較高蒸汽上升，而冷卻后凝結水流至下缸，形成水膜，使下缸溫度下降。3）停機后汽缸內(nèi)形成空氣對流，溫度較高空氣上升回到上缸，下缸內(nèi)空氣溫度較低，增大了上下汽缸溫差。

4）運行中，下缸保溫層易脫落，而且下缸是置于溫度較低運行平臺以下并造成空氣對流，使上下汽缸冷卻條件不一樣，增大了溫差。1919/66

上下缸溫差最大值往往出現(xiàn)在調(diào)整級附近，所以，汽缸熱翹曲值最大部位也在調(diào)整級附近。因為汽缸變形上拱，使下部動靜部件徑向間隙減小，同時隔板和葉輪也偏離正常情況下所在垂直平面，而使軸向間隙改變。所以汽輪機開啟時，上下汽缸溫差普通要求控制在35~50℃范圍內(nèi)。在開啟過程中，為了控制上下汽缸溫差在，必須嚴格控制溫升速度，同時要使高壓加熱器一起開啟。在開啟過程中還要確保汽缸疏水通暢，不要有積水；在維修方面，下汽缸要采取很好保溫結構和優(yōu)質保溫材料，適當加厚保溫層或者加裝擋風板，以降低空氣對流。（2）汽缸內(nèi)外壁和法蘭內(nèi)外壁溫差引發(fā)熱變形。大容量汽輪機汽缸和法蘭厚度大。在啟、停和負荷改變時，假如控制不妥，可能會出現(xiàn)較大溫差，使汽缸和法蘭產(chǎn)生較大熱應力，造成汽缸水平結合面法蘭內(nèi)凹或外凸變形。汽缸橫截面變形對汽缸徑向間隙、法蘭水平結合面和法蘭螺栓影響以下。2020/661）汽缸橫截面呈橢圓變形及對汽缸內(nèi)部徑向間隙影響。在汽缸中間橫截面上，將產(chǎn)生立橢圓變形，引發(fā)該處垂直方向動靜部件間徑向間隙增大，使漏汽增大；在汽缸兩端，產(chǎn)生橫橢圓變形，引發(fā)該處垂直向動靜部件間徑向間隙減小或消失，造成汽缸內(nèi)部頂部和底部摩擦；該處水平向動靜部件間徑向間隙增大，造成漏汽增大。2）汽缸橫截面呈橢圓變形對汽缸法蘭水平結合面影響。當汽缸橫截面出現(xiàn)立橢圓變形時，汽缸法蘭水平結合面將出現(xiàn)內(nèi)張口，在螺栓壓緊力作用下，結合點局部壓應力增大。結合面金屬將產(chǎn)生塑性變形，使結合面密封性能下降，造成汽缸漏汽。同理，當汽缸橫截面出現(xiàn)橫橢圓變形時，汽缸法蘭水平結合面將出現(xiàn)外張口，造成一樣危害。3）汽缸橫截面呈橢圓變形對法蘭螺栓受力影響。當汽缸橫截面產(chǎn)生橢圓變形時，造成螺栓拉斷或螺帽結合面壓壞等事故發(fā)生。法蘭及汽缸產(chǎn)生上述變形根本原因，是因為內(nèi)外壁溫差過大所致。大型汽輪機采取雙層缸、窄高形法蘭，能有效減小法蘭內(nèi)外溫差，減小汽缸熱變形。在啟、停過程中，要求將調(diào)整級處法蘭內(nèi)外溫差控制在30~100℃左右。2121/66（3）轉子熱彎曲上拱熱變形：轉子位于汽缸內(nèi)，當汽缸出現(xiàn)上下溫差時，轉子溫度分布也會受到影響。轉子靜止時，就會出現(xiàn)上部溫度高于下部，上部膨脹大于下部，造成轉子產(chǎn)生上拱熱變形。彈性彎曲：當汽缸上下溫度趨于平穩(wěn)，溫差消失，轉子徑向溫差和彎曲變形消失，恢復原狀。轉子這種暫態(tài)彎曲，稱為彈性彎曲或暫態(tài)彎曲。塑性彎曲：當轉子徑向溫差過大，其熱應力超出材料屈服極限時，將造成轉子塑性彎曲或稱永久性彎曲。轉子產(chǎn)生永久性彎曲屬于惡性事故，應盡可能防止。自然彎曲：轉子在沒有溫差情況下支承在兩軸承之間，因為重力作用會自然下垂彎曲，稱為自然彎曲或原始彎曲。當轉子出現(xiàn)上下溫差時，其彎曲值就是原始彎曲與熱彎曲值之和。汽輪機冷態(tài)開啟前，轉子僅有自然彎曲，而熱態(tài)開啟前是兩種彎曲疊加。汽輪機盤車裝置一個作用就是經(jīng)過低速盤動轉子，消除轉子上下溫差，從而減小轉子熱彎曲值。2222/66

轉子熱彎曲值與溫差成正比，與轉軸中部直徑成反比。彎曲引發(fā)轉子質量中心偏移而產(chǎn)生不平衡離心力。不平衡離心力是引發(fā)轉子振動主要原因之一，假如在彎曲情況下進行開啟，將產(chǎn)生強烈振動。

轉子彎曲過大會引發(fā)轉子振動、通流部分、前后軸封、隔板汽封及葉頂汽封徑向間隙，產(chǎn)生動靜摩擦，深入助長振動。同時，大軸局部可能與汽封體嚴重摩擦，產(chǎn)生永久變形或裂紋。轉子最大彎曲值普通在調(diào)整級附近。因為轉子彎曲引發(fā)危害很大，故在沖轉開啟之前，應對轉子熱彎曲進行嚴密監(jiān)視及控制。合格后才能沖轉，不然應繼續(xù)盤車。2323/66二、汽輪機開啟方式及沖轉參數(shù)確實定汽輪機開啟過程是將機組從靜止狀態(tài)經(jīng)過盤車、沖轉升速抵達額定轉速、并網(wǎng)并逐步升負荷到額定值加熱過程。開啟操作關鍵就是依據(jù)開啟前汽輪機金屬溫度水平和開啟要求，采取科學合理加熱方式，要安全可靠、壽命損耗合理，用較短時間及較少資源花費，依序開啟各主、輔機及系統(tǒng)，將汽缸及轉子金屬溫度提升到額定負荷所對應溫度水平。汽輪機啟停要綜合考慮轉子壽命、熱變形和脹差各方面原因，經(jīng)過分析計算及試驗確定最正確沖轉參數(shù)和溫升率。（一）汽輪機開啟方式1．按新蒸汽參數(shù)分類

（1）額定參數(shù)開啟。額定參數(shù)開啟時，從沖轉到帶額定負荷，汽輪機前蒸汽參數(shù)一直保持額定值。額定參數(shù)開啟，新蒸汽壓力和溫度高，蒸汽管道、閥門和本體金屬部件會產(chǎn)生很大熱應力和熱變形，使脹差增大。所以，采取額定參數(shù)開啟，必須延長升速和暖機時間。2424/66（2）滑參數(shù)開啟滑參數(shù)開啟時，汽輪機前蒸汽參數(shù)隨機組轉速和負荷增加而逐步升高。滑參數(shù)開啟有真空法和壓力法兩種方式。1）真空法滑參數(shù)開啟：鍋爐點火前，鍋爐到汽輪機蒸汽管道上全部閥門全部開啟，抽真空設備投入，真空直達鍋爐汽包或汽水分離器。鍋爐點火產(chǎn)生一定蒸汽后，轉子即被自動沖轉。今后，汽輪機升速和升負荷全部由鍋爐來調(diào)整控制。2）壓力法滑參數(shù)開啟：沖轉前汽輪機前含有一定新蒸汽壓力，沖轉和升速由汽輪機主汽閥或調(diào)整汽閥控制實現(xiàn)。沖轉、升速、帶初始負荷過程中，鍋爐維持一定壓力，汽溫則按一定規(guī)律升高。抵達一定初始負荷以后，鍋爐汽溫、汽壓同時開始滑升，逐步增加機組負荷。當前大多數(shù)高參數(shù)大容量汽輪機均采取壓力法滑參數(shù)開啟。2525/662．按沖轉時進汽方式分類

(1)高、中壓缸聯(lián)合開啟聯(lián)合開啟時，蒸汽同時進入高、中壓缸沖動轉子。因為再熱汽溫滯后于主汽溫，使高、中壓缸產(chǎn)生一定溫差。對于高、中壓分缸布置機組，其膨脹不易控制。對于高、中壓合缸機組，其結合部同時加熱，熱應力小，并能縮短開啟時間。

(2)中壓缸開啟開啟時，高壓缸不進汽，由中壓缸進汽沖轉。待轉速升到~2500r／min或機組帶上10％~15％負荷后，切換成高、中壓缸同時進汽。這種方式對控制脹差有利。3．按開啟前汽輪機金屬溫度分類(1)冷態(tài)開啟。汽缸金屬溫度在150℃以下時開啟，稱為冷態(tài)開啟。

(2)溫態(tài)開啟。汽缸金屬溫度在150~300℃之間開啟時，稱為溫態(tài)開啟。

(3)熱態(tài)開啟。汽缸金屬溫度在300℃以上開啟時，稱為熱態(tài)開啟。熱態(tài)開啟又可分為熱態(tài)(300~400℃)和極熱態(tài)(400℃以上)開啟兩種。普通情況下，停機一周后開啟為冷態(tài)開啟；停機48h后開啟為溫態(tài)開啟；停機8h后開啟為熱態(tài)開啟；停機2h后開啟為極熱態(tài)開啟。2626/664．按開啟時控制進汽閥門分類(1)高、中壓調(diào)整汽閥同時控制開啟。高、中壓調(diào)整汽閥控制開啟時，高、中壓自動主汽閥全開，進入汽輪機蒸汽量由調(diào)整汽閥控制。這種開啟方式優(yōu)點是對轉速或負荷輕易控制，節(jié)流損失相對較小。(2)高壓缸自動主汽閥內(nèi)旁通門控制開啟。開啟前，調(diào)整汽閥全開，進入汽輪機蒸汽量由高壓自動主汽閥內(nèi)旁通門控制。這種開啟方式優(yōu)點是汽輪機第一級為全周進汽，汽缸及轉子周向加熱均勻。(3)中壓調(diào)整閥控制開啟。此方式下高壓缸先不進汽，由中壓調(diào)整閥控制沖轉開啟。

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(二)沖轉參數(shù)確實定大型汽輪機采取壓力法滑參數(shù)開啟時，應依據(jù)開啟前缸溫合理確定沖轉參數(shù)，使開啟過程熱應力、壽命損耗控制在允許范圍，同時也確保有盡可能快開啟速度。沖轉參數(shù)與缸溫關系是：缸溫高則沖轉參數(shù)高，反之則低。確定沖轉參數(shù)方法是先依據(jù)缸溫狀態(tài)和開啟方式確定蒸汽壓力。如某300MW汽輪機高中壓缸聯(lián)合開啟蒸汽壓力為：冷態(tài)3.45MPa、溫態(tài)6.9MPa、熱態(tài)9.81MPa、極熱態(tài)11.76MPa。再依據(jù)缸溫及所采取閥門調(diào)整方式進行熱力計算，確定與之匹配主汽溫、再熱汽溫和對應溫升率。計算時，也能夠預先將相關計算結果繪制成曲線備查。工程實例，某300MW汽輪機冷態(tài)開啟參數(shù)確實定（略）2828/66

三、滑參數(shù)開啟滑參數(shù)開啟與額定多數(shù)開啟相比，其優(yōu)點以下所述。(1)額定參數(shù)開啟時，鍋爐點火升壓至蒸汽參數(shù)到額定值，普通需要2~5h，其后方可暖管、沖轉。暖機還要分階段暖機?；瑓?shù)開啟時，鍋爐點火后，可用低參數(shù)蒸汽預熱主蒸汽管道，對高壓缸預暖。當鍋爐壓力、溫度升到一定值后，就可沖轉、升速、并網(wǎng)接帶負荷。伴隨鍋爐汽溫、汽壓逐步提升，機組負荷自然滑升，直至帶到額定負荷。這么縮短了開啟時間。

(2)滑參數(shù)開啟沖轉時使用低參數(shù)蒸汽加熱管道和汽輪機金屬，溫差小，金屬熱應力小，改進機組加熱條件。

(3)滑參數(shù)開啟時，蒸汽體積流量大，便于控制和調(diào)整汽輪機轉速與負荷。

(4)額定參數(shù)開啟時，工質和熱量損失大?；瑓?shù)開啟時，鍋爐不對空排汽，全部蒸汽及其熱能用于暖管、暖機，降低了工質損失，提升了電廠經(jīng)濟性。2929/66(5)滑參數(shù)開啟升速和帶負荷時，調(diào)整汽閥全開，加熱均勻，降低金屬部件溫差和熱應力。(6)滑參數(shù)開啟時，經(jīng)過汽輪機蒸汽流量大，可有效地冷卻低壓段，使排汽溫度不致升高，有利于排汽缸正常工作。

(7)開啟操作相對簡單。（一）冷態(tài)滑參數(shù)開啟關鍵點(1)軸封供汽時機及溫度。為快速建立真空,降低開啟能量消耗，應提前向軸封供汽。軸封供汽應盡可能用低溫輔助汽源，注意檢驗軸封抽汽器和軸封加熱器工作是否正常，以預防軸封蒸汽外泄、進入軸承，造成潤滑油質惡化。(2)冷態(tài)開啟沖轉前高壓缸及自動主汽閥預暖。為防止沖轉時產(chǎn)生過大熱沖擊，降低汽缸、閥門及轉子壽命損耗，要求蒸汽溫度要與汽缸、轉子金屬溫度相匹配。大機組對高壓缸采取盤車預暖方式，即在盤車狀態(tài)下正向或逆向對高壓缸通入o.4~O.8MPa、200~250℃輔助或本機蒸汽，預暖轉子、汽缸金屬部件，使金屬溫度盡可能升高到低溫脆性轉變溫度以上。3030/66

(3)沖轉和升速中應注意問題①沖轉前要嚴格核查主、再熱蒸汽參數(shù)是否到達沖轉要求；②汽輪機各項主要熱力參數(shù)及機械監(jiān)控參數(shù)(如進汽參數(shù)、真空度、潤滑油壓力和溫度、高中壓缸金屬溫度、絕對膨脹、脹差以及大軸彎曲度等)是否符合沖轉條件。

③視機組實際情況選取開啟方式和沖轉時進汽調(diào)整方式(單閥或次序閥)；適時投入汽缸夾層加熱以控制脹差。④合理選定沖轉早期摩擦檢驗轉速(普通為500r／min)和升速率[100(r／min)／min]。沖動后，應暫時關閉沖轉汽門，在轉子惰轉過程中，用專用設備檢驗傾聽汽缸內(nèi)有沒有動靜摩擦。3131/66⑤確認無異常后，重新開啟沖轉汽門，維持在摩檢轉速下，對機組進行全方面檢驗，確認無問題后升到中速，進行中個速暖機。⑥中速暖機時，要注意避開臨界轉速，引發(fā)機組強烈振動。⑦中速暖機完后應檢驗汽缸各點金屬溫度、各對應點金屬溫升、汽缸膨脹、脹差、機組振動等值是否符合要求。⑧繼續(xù)升轉速到高速，進行高速暖機。要快速而平穩(wěn)地經(jīng)過臨界轉速，切忌在臨界轉速下停留。⑨中速暖機和高速或額定轉速下暖機目標：即預防材料脆性破壞和預防產(chǎn)生過大熱應力。3232/66(4)并網(wǎng)和帶負荷中暖機及脹差控制

①機組并網(wǎng)后帶初始負荷不能低于額定負荷10％。假如進汽量小，高中壓缸加熱遲緩、低壓缸因摩擦鼓風而升溫過大，造成機組脹差及振動過大。②帶初始負荷暖機應保持適當時間，使機組充分加熱。這一階段對脹差和汽缸絕對膨脹要嚴密監(jiān)控。③低負荷暖機結束，逐步開大調(diào)整汽閥，機組進入滑壓運行。鍋爐加強燃燒，按冷態(tài)開啟曲線升溫升壓，增加負荷。④當主蒸汽、再熱蒸汽到達額定參數(shù)后，機組進入定壓運行。汽輪機逐步開大調(diào)整閥，直到額定負荷。(5)輔機調(diào)整操作在升負荷過程中，要進行相關輔機調(diào)整操作。除氧器，端部汽封，凝結水泵，給水泵等輔機。低壓加熱器都采取隨汽輪機開啟投入，高壓加熱器是在機組帶至一定負荷或抽汽壓力高于大氣壓力后投入。3333/66(6)開啟過程中安全監(jiān)控。開啟過程中，應加強安全監(jiān)控。在以下情況下禁止汽輪機開啟或運行：①主蒸汽和再熱蒸汽參數(shù)沒有到達沖轉要求；⑦危急保安器動作不正常，自動主汽閥、調(diào)整汽閥、抽汽逆止門卡澀不能關閉嚴密；③調(diào)整系統(tǒng)不能維持汽輪機空負荷運行或機組甩負荷后不能維持轉速在危急保安器動作轉速以內(nèi)；④汽輪機轉子彎曲超出原始值0.03mm；⑤高、中壓外缸上、下缸溫差超出50℃，內(nèi)缸上、下缸溫差超出35℃；⑧盤車時，汽輪機內(nèi)部有顯著金屬摩擦聲；⑦任何一臺油泵或盤車裝置失靈；⑧油質不合格，油箱油位或油溫低于要求值；⑨汽輪機各系統(tǒng)有嚴重泄漏，設備保溫不合格或不完整；⑩主要保護裝置或主要電動門失靈，主要儀表失靈(轉速表、撓度表、振動表，熱膨脹表、脹差表、軸向位移表、各軸承瓦塊合金及回油溫度表、潤滑油壓表及金屬溫度表等)。3434/66為了順利開啟，預防加熱不均使部件產(chǎn)生過大熱應力、熱變形以及動靜摩擦，應控制好下面幾個指標：①蒸汽溫升率小于1~1.5℃／min，金屬溫升率小于1.5~2℃／min；②上下缸溫差小于50℃；②汽缸內(nèi)外壁溫差小于35℃；④法蘭內(nèi)外壁溫差小于80℃；⑤汽缸與轉子相對脹差在要求范圍以內(nèi)。汽輪機冷態(tài)滑參數(shù)開啟中，在沖轉、并網(wǎng)后加負荷過程中，金屬加熱比較猛烈。尤其是低負荷階段，汽缸與轉子之間溫差較大，脹差大。出現(xiàn)較大脹差時，應停頓升溫、升壓，進行暖機。要注意振動情況，禁止硬闖臨界轉速和降速暖機；按要求曲線控制蒸汽溫度改變，當汽溫在10min內(nèi)下降50℃及以上時，應打閘停機。3535/66(二)熱態(tài)滑參數(shù)開啟關鍵點熱態(tài)開啟時，高、中壓轉子中心溫度已超出脆性轉變溫度。在升速過程中不需要暖機，但應預防在低速和空載下汽缸被冷卻，應盡快并網(wǎng)升負荷到對應缸溫工況。熱態(tài)開啟時金屬溫度較高，存在溫差，尤其是上下缸溫差和轉子徑向溫差。所以要注意把握以下關鍵點。(1)控制上、下缸溫差在允許范圍開啟時，上、下缸溫差超限會改變動靜間徑向間隙，造成軸封與轉子摩擦。嚴重時會造成轉子局部過熱、熱變形和脹差。

汽輪機停機方式分為正常停機和故障停機兩大類。正常停機是指有計劃停機。比如，檢修停機，停機時間大于7天，再次開啟時為冷態(tài)開啟；熱備用停機，停機時間為1~2天，再次開啟時為熱態(tài)開啟。故障停機指機組發(fā)生異常，保護裝置動作或人為緊急停機。在停機過程中，應注意監(jiān)視以下參數(shù)：主、再熱蒸汽壓力和溫度，減溫率，軸承振動，脹差，上、下缸溫差，汽缸金屬減溫率，低壓缸排汽溫度，軸向位移，軸承金屬溫度等。正常停機又分為額定參數(shù)停機和滑參數(shù)停機兩種方式。3636/66(一)額定參數(shù)停機額定參數(shù)停機普通用于短期(調(diào)峰或搶修)正常暫時停機。停機過程中，蒸汽壓力和溫度保持額定值，用調(diào)整閥控制減負荷。停機后汽缸溫度較高。大容量再熱汽輪機組減負荷過程中，要讓鍋爐一直維持額定參數(shù)很大困難，同時也造成燃料浪費。所以，應視機組實際情況選取這種停機方式。(二)滑參數(shù)停機滑參數(shù)停機是指在調(diào)整閥全開，借助鍋爐降低蒸汽參數(shù)來減小汽輪機負荷和冷卻機組停機方式。因為全周進汽，金屬部件冷卻均勻，停機后汽缸金屬溫度較低，大大縮短汽缸冷卻時間?；瑓?shù)停機多用于大、小修計劃停機。滑參數(shù)停機時溫降率應嚴格限制，普通以調(diào)整級處蒸汽溫度比該處金屬溫度低20~50℃為宜。3737/66滑參數(shù)停機兩種不一樣方式。(1)定溫滑壓方式依據(jù)停機后對汽缸金屬溫度水平不一樣要求，能夠按定溫滑壓方式，保持調(diào)整汽閥全開，主、再熱蒸汽溫度不變，逐步降低主蒸汽壓力，使負荷逐步下降。采取該方法是為了調(diào)峰要求再次開啟時，汽輪機與鍋爐金屬溫度都較高，使在較大溫升率時，汽缸和轉子熱應力不超出允許值，縮短再次開啟時間，增加機組運行靈活性。(2)汽溫和汽壓同時滑變方式該方式下滑參數(shù)分階段進行，每減到一定負荷穩(wěn)定后，保持汽壓不變，降低主蒸汽溫度(普通降溫率為：主蒸汽1~1．5℃／min，再熱蒸汽2℃／min，高中壓缸內(nèi)缸金屬溫降率小于40℃／h)。當汽缸金屬溫度下降遲緩，且蒸汽過熱度靠近50℃時，即可降低主蒸汽壓力，滑減到所需負荷，再降溫，這么交替進行。3838/66(三)復合變壓停機首先保持主蒸汽溫度和調(diào)整閥開度不變，汽輪機負荷隨主蒸汽壓力下降而滑降，待負荷降到某一定值后，則保持主蒸汽壓力和溫度不變，經(jīng)過關小高壓調(diào)整閥和中壓調(diào)整閥使汽輪機負荷深入減小。汽輪機負荷靠近零時，解列發(fā)電機、脫扣汽輪機。這種方式稱為復合變壓停機。(四)故障停機故障停機可分為緊急故障停機和普通故障停機。緊急故障停機，是指故障對設備造成嚴重威脅，必須馬上打閘、解列、破壞真空，盡快停機。普通故障停機，依據(jù)故障不一樣性質，盡可能做好聯(lián)絡或協(xié)調(diào)工作，按規(guī)程要求穩(wěn)妥地把機組停下來。當出現(xiàn)故障停機情況時，運行人員應準確判明是緊急故障還是普通故障，然后快速按不一樣方式處理。(1)緊急故障停機及處理。當出現(xiàn)直接威脅汽輪機及發(fā)電機本體安全、必須馬上停機緊急情況時，應作為緊急故障停機處理。這些情況包含：機組強烈振動和摩擦撞擊、水沖擊及汽溫驟降、軸承斷油冒煙、軸向位移超出跳閘值而保護末動、機組超速而保護未動等。3939/66當正確判明是緊急故障后應按如下步驟處理：1)主控打閘或就地打閘后，確認機組轉速下降，同時監(jiān)視下述自動操作是否動作，不然手操完成：①高中壓主汽閥及調(diào)速汽門快決速關閉；②各段抽汽逆止門和高壓缸排汽逆止門快速關閉；③高壓和低壓加熱器進汽電動門聯(lián)動關閉；④‘疏水門自動聯(lián)開；⑤旁路系統(tǒng)動作正常；⑥給水泵連鎖動作；⑺軸封汽源切換正常等。2)馬上開啟交流潤滑油泵。3)全開真空破壞門，停頓真空泵運行。4)按緊急停機規(guī)程對機組進行監(jiān)視和操作，在自動操作不能成功時，手動完成操作。4040/66(2)普通故障停機及處理普通故障是指不直接或即刻危及汽輪發(fā)電機本體安全，但必須在一定時限內(nèi)停機事故情況。如國產(chǎn)300MW機組要求，下述情況屬普通故障：①循環(huán)水中止不能馬上恢復；②凝汽器壓力升至19.7kPa以上；③凝結水泵故障，凝汽器水位急劇上升，備用水泵不能投入；④在額定負荷下，主、再熱蒸汽溫度升到557℃或降到430℃，經(jīng)調(diào)整無效；⑤抗燃油壓下降至9.8MPa以下或抗燃油箱油位低到l00mm以下；⑦油系統(tǒng)嚴重漏油無法維持運行；⑧高壓缸排汽溫度大于或等于420℃；⑨調(diào)整保安系統(tǒng)故障無法維持正常運行；⑩機組甩負荷后空轉或帶廠用電超出15min；⑾高中壓缸、低壓缸賬差增大，調(diào)整無效超出極限值等。4141/66

當判明是普通故障情況時，應做不破壞真空停機處理，處理方法以下：1)非保護動作停機，在條件允許情況下先降負荷至零，開啟交流油泵并確認運行正常后，再打鬧、解列停機，2)除不破壞真空，其它操作均按緊急停機過程處理。4242/66

第三節(jié)汽輪機正常運行維護

汽輪機正常運行維護是經(jīng)常性細致工作。機組能否長久安全、經(jīng)濟運行，除了做好開啟、停頓、事故預防和處理之外，大量工作則是日常運行維護和調(diào)整。一、汽輪機正常運行維護工作內(nèi)容汽輪機正常運行維護工作內(nèi)容有：

(1)監(jiān)視相關儀表，對運行參數(shù)進行分析，跟蹤檢驗機組運行安全及經(jīng)濟情況；(2)調(diào)整相關運行參數(shù)和運行方式，落實負荷經(jīng)濟分配標準，盡可能使設備在最正確工況下運行，降低熱耗率和廠用電率，提升機組運行經(jīng)濟性；(3)加強對缺點設備、故障系統(tǒng)和特殊運行方式下設備監(jiān)視，預防事故發(fā)生和擴大，提升設備利用率，確保設備長久安全運行；(4)定時進行各種保護試驗及輔助設備正常試驗和切換工作。4343/66

大型汽輪機自動調(diào)整和自動保護功效已十分完善，但因為系統(tǒng)復雜性和運行工況多變性，機組正常運行仍需采取運行值班方式。運行人員必須隨時親密關注和跟蹤機組運行工況，對出現(xiàn)異常情況及時進行人工干預，確保機組安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行。

(一)監(jiān)盤與運行分析監(jiān)盤主要是經(jīng)過控制盤上各種儀表和計算機監(jiān)視器對設備運行情況進行監(jiān)視和分析，并做必要調(diào)整，以保持各項參數(shù)在允許范圍內(nèi)。監(jiān)盤時把安全和經(jīng)濟擺在同等主要位置。直接包括汽輪機運行安全機械參數(shù)(如各軸承振動、軸向位移、轉速、轉子偏心度、汽缸熱膨脹及脹差等)、直接包括運行經(jīng)濟性熱工參數(shù)(如汽輪機負荷、主蒸汽及再熱蒸汽壓力和溫度、凝汽器真空等)進行連續(xù)、親密監(jiān)視。運行分析應圍繞汽輪機裝置各項經(jīng)濟考評指標進行。汽輪機運行中經(jīng)常監(jiān)視參數(shù)還有：調(diào)整級蒸汽壓力、各抽汽口蒸汽壓力和溫度、主蒸汽流量、各加熱器進出口水溫及水位、油箱油位、控制油壓、潤滑油壓、推力軸承和支持軸承金屬溫度、調(diào)整汽閥開度等。4444/66(二)巡回檢驗·為了確保機組安全、經(jīng)濟運行，運行人員除了要集中監(jiān)視單元控制室控制盤參數(shù)及報警信息之外，還要對現(xiàn)場設備進行定時巡回檢驗，全方面了解設備運行情況。一旦發(fā)覺隱患，應及時采取對策。二、運行中主要熱工參數(shù)監(jiān)控調(diào)整汽輪機運行中一些主要參數(shù)（如負荷、主蒸汽和再熱蒸汽參數(shù)、凝汽器真空、調(diào)整級壓力及各段抽汽壓力、軸向位移、脹差、軸承潤滑油溫、控制油壓、各加熱器水位等），對汽輪機安全、經(jīng)濟運行起著決定性作用。所以，運行中必須對這些參數(shù)認真監(jiān)視并及時調(diào)整，使其保持在要求范圍內(nèi)。

(一)負荷改變監(jiān)視和調(diào)整在正常運行中，負荷監(jiān)視頭等主要。因負荷一變，全部運行參數(shù)會改變。汽輪機負荷增減是經(jīng)過給出目標負荷指令后由DEH系統(tǒng)自動完成。而機組負荷自發(fā)改變，則是外界條件影響結果，此時要做對應檢驗和判斷。比如當負荷降低時，應檢驗電網(wǎng)頻率是否升高，主蒸汽和再熱蒸汽參數(shù)是否下降，真空是否降低等。4545/66當機組負荷改變時，應注意對系統(tǒng)影響。①如凝汽器熱井水位需要及時檢驗調(diào)整，水位過低會使凝結水泵跳閘，水位過高會使凝結水產(chǎn)生過冷。②負荷改變，各段抽汽壓力也要改變，會影響除氧器、加熱器、軸封供汽壓力改變，要及時檢驗、調(diào)整。③假如調(diào)峰需要而增減負荷，操作多一些，如循環(huán)水泵、給水泵運行臺數(shù)增減，給水再循環(huán)門開關或調(diào)速給水泵轉速控制，除氧器供汽汽源切換等。假如機組突然甩部分或全部負荷，應按甩負荷事故操作規(guī)程進行處理。對于故障減負荷和限負荷，不一樣機組有不一樣處理方式。(二)主蒸汽參數(shù)異常改變監(jiān)視及調(diào)整在調(diào)整閥全開情況下，若初溫升高，經(jīng)過汽輪機蒸汽量降低，調(diào)整級后壓力下降使得調(diào)整級焓降增大，調(diào)整級動葉可能過負荷。伴隨溫度升高，金屬強度會降低，會發(fā)生高溫蠕變現(xiàn)象。所以過載和超溫對高溫區(qū)工作部件是很危險。普通不超出額定汽溫5~8℃。4646/66在運行中若汽溫降低，使軸向推力增加，嚴重時可能產(chǎn)生水擊，引發(fā)軸向位移增大，燒壞推力瓦，甚至產(chǎn)生動靜摩碰。主蒸汽溫度下降時，為維持負荷不變，進汽量必須增大，這將引發(fā)末級葉片過負荷，再加上濕蒸汽對末級動葉沖蝕，可能會造成末級葉片斷裂。故為了安全起見，應視汽溫下降程度對應地降低負荷。在調(diào)整閥開度一定時，當初溫和背壓不變而初壓升高時，汽輪機全部各級都要過負荷，最末級過載最嚴重。同時初壓升高對蒸汽管道及其它承壓部件安全也造成威脅。初壓降低時，不會影響機組安全性，但機組出力要降低。4747/66

(三)再熱蒸汽參數(shù)異常改變監(jiān)視及調(diào)整

再熱系統(tǒng)壓損：蒸汽經(jīng)過壓降與高壓缸排汽壓力之比。其對再熱經(jīng)濟性有一定影響。再熱系統(tǒng)壓損改變1％，機組熱耗率改變約1％。

再熱蒸汽壓力隨蒸汽流量改變而改變。再熱蒸汽壓力不正常升高，可能是某中壓調(diào)整閥門非正常關小所至。當再熱蒸汽壓力升高造成安全門動作時，普通是因調(diào)整系統(tǒng)故障而引發(fā)，如中壓調(diào)整閥和中壓主汽閥誤關，均可能使再熱蒸汽超壓。

初溫不變而再熱汽溫改變時，不但影響中、低壓缸工況，高壓缸工況也要受到影響。當再熱汽溫升高，整機理想焓降增大，若保持機組出力不變，則進汽量將降低，因而再熱蒸汽壓力也必定降低。但再熱汽溫升高和壓力降低，體積流量將趨增大。再熱系統(tǒng)中蒸汽流動阻力與體積流量平方成正比，所以此時再熱器壓力有所增加。因而高壓缸功率將降低，而中、低壓缸功率則有所增加。反過來，當再熱汽溫降低時，再熱系統(tǒng)流動阻力降低，再熱器中壓力將降低，此時高壓缸功率將增大，而中、低壓缸各級焓降減小，這又會造成反動度及軸向推力改變。另外再熱汽溫降低也將造成末級濕度增大，會使葉片嚴重侵蝕。4848/66

(四)凝汽器真空異常改變監(jiān)視及調(diào)整

凝汽器真空直接影響機組安全經(jīng)濟運行。真空降低，整機焓降減小，主要發(fā)生在最末幾級。這些級反動度將增大。真空急劇降低時，反動度改變會引發(fā)軸向推力改變。另外，真空嚴重惡化時，排汽溫度升高，會引發(fā)機組中心改變，從而使振動增大。所以，真空必須控制在一定范圍內(nèi)，不然要減負荷，甚至緊急停機。比如，某360MW汽輪機凝汽器額定壓力為0.00496MPa，假如壓力高于0.0085MPa時應及時減負荷；壓力大于或等于0.021MPa時，低真空保護應自動跳閘，不然應手動停機。假如①軸封供汽壓力低影響真空時，應微調(diào)軸封風機入口閥門，維持供汽壓力；②假如循環(huán)水泵跳閘，應關小或關閉凝汽器循環(huán)水出口門，依據(jù)要求減負荷或停機；③若凝汽器管束堵塞，應安排清洗；④若真空泵故障，應切換備用泵運行；⑤若真空系統(tǒng)不嚴密，應檢驗并安排堵漏。4949/66(五)監(jiān)視段壓力監(jiān)視及汽輪機通流部分運行狀態(tài)分析通常將各抽汽段和調(diào)整級后汽室壓力稱為為監(jiān)視段壓力。每臺機組均應參考制造商給定數(shù)據(jù)，在安裝或大修后，通流部分處于正常情況時，對監(jiān)視段壓力進行實測，求得負荷、主蒸汽流量和監(jiān)視段壓力關系，以此作為平時運行監(jiān)督參考標準。

假如在同一負荷(流量)下監(jiān)視段壓力升高，則說明該監(jiān)視段以后通流面積降低。產(chǎn)生原因是結垢，也可能因為零件碎裂和雜物堵塞等所致。假如調(diào)整級和高壓缸各抽汽壓力同時升高，則可能是高壓、中壓調(diào)整閥開度受到限制。當某臺加熱器停用時，若進汽流量不變，將使對應抽汽段壓力升高。運行時，不但要看監(jiān)視段壓力絕對值。還要監(jiān)視各段之間壓差。假如某段前后壓差超出了要求值，將會使該段隔板和動葉片工作應力增大，易造成設備損壞。嚴重結垢，使監(jiān)視段壓力升高l0％左右時，必須對通流部分積垢進行去除。去除積垢方法有四種：①汽輪機停機揭缸，用機械方法去除；②盤車狀態(tài)下，熱水沖洗；③低轉速下，濕蒸汽沖洗；④帶負荷濕蒸汽沖洗。5050/66(六)軸向位移及軸瓦溫度監(jiān)視與調(diào)整汽輪機轉子軸向位移是運行監(jiān)控主要參數(shù)，用于監(jiān)視推力軸承工作情況，確保機組動靜部分之間可靠軸向間隙。主蒸汽壓力偏高、主蒸汽溫度降低，汽缸進水會產(chǎn)生巨大軸向推力。對于高壓缸反向布置機組來說，假如發(fā)生水沖擊事故，瞬間增大軸向推力是發(fā)生在高壓缸內(nèi)，即軸向推力方向與高壓缸內(nèi)汽流方向一致，則推力瓦非工作面將承受巨大軸向作用力。當再熱蒸汽壓力升高、溫度降低或中壓缸進水時，推力作用方向和中壓缸汽流方向一致，這時推力瓦工作面將承受巨大軸向推力。真空低或通流部分結垢時，也會使軸向推力發(fā)生較大改變。機組運行中，若發(fā)覺軸向位移增加時，應對汽輪機進行全方面檢驗，傾聽內(nèi)部聲音，測量軸承振動，監(jiān)視推力瓦塊溫度和回油溫度改變。普通要求推力瓦塊合金溫度不超出95℃，回油溫度不超出75℃。當溫度超出允許值時，即使軸向位移不大，也應降低負荷。當軸向位移超出允許值而引發(fā)保護動作跳閘時，應馬上解列發(fā)電機。5151/66

汽輪機轉子在軸承支承下高速旋轉，使?jié)櫥蜏睾洼S瓦溫度升高，軸瓦溫度過高時，將威脅軸承安全，所以要采取保護辦法。比如，某360MW汽輪機①軸瓦合金溫度達95℃時報警，大于110℃時停機；②潤滑油溫達60℃時報警并手動跳閘。③運行中通常也采取監(jiān)視軸承回油溫升方法來間接監(jiān)視軸瓦溫度，普通潤滑油額定進油溫度為45℃，油溫升提議不超出10~15℃，但因為油溫滯后于金屬溫度，不能及時反應軸瓦溫度改變，因而只能作為輔助監(jiān)視。5252/66

(七)高壓控制油系統(tǒng)監(jiān)視與調(diào)整汽輪機DEH控制系統(tǒng)中有一臺高壓油泵運行，供給液壓控制系統(tǒng)所需壓力油。主控制油回路壓力約為12MPa，經(jīng)過冷油器后油溫約為50℃。運行中，高壓控制油壓力由兩個壓力開關進行監(jiān)視和控制，當?shù)谝粋€壓力開關檢測到油壓小于10MPa時，向自動控制了統(tǒng)發(fā)出報警和控制指令；當?shù)诙€壓力開關檢測到油壓力高(大于13．5MPa)時，發(fā)出報警與控制指令。

控制油溫度由一個油箱就地溫度計和兩個溫度開關來監(jiān)視?？刂朴拖溆臀挥扇齻€不一樣位置油位檢測開關監(jiān)視，當油箱油位改變時，會對應發(fā)出高、低、極低三種報警信息。

高壓控制油泵出口過濾器堵塞是否，可經(jīng)過壓力降進行監(jiān)視，當該壓降超出報警值時應在不影響系統(tǒng)運行情況下更換濾芯。5353/66三、TSI監(jiān)測及保護TSI(TurbineSupervisorylnstrumentation)直譯為汽輪機監(jiān)測儀。TSI是保護汽輪發(fā)電機組本體安全運行主要系統(tǒng)。TSI系統(tǒng)只對汽輪發(fā)電機組本體范圍內(nèi)(包含驅動給水泵小汽輪機)主要機械參數(shù)進行連續(xù)監(jiān)測和安全保護。TSI系統(tǒng)監(jiān)測及保護內(nèi)容普通有：

（1）轉速。轉速監(jiān)測和保護內(nèi)容有：轉速顯示、超速保護、特定轉速帶報警、加速度顯示等。①轉速顯示用于汽輪機轉速連續(xù)監(jiān)測；②汽輪機超速保護可直接遮斷汽輪機；③轉速帶報警可防止轉子在臨界轉速下連續(xù)運行造成共振損壞；④轉子加速度監(jiān)測用于預防開啟過程中轉子加速度超出最大值。經(jīng)典TSI配置兩套三通道超速監(jiān)測保護系統(tǒng)，每套系統(tǒng)分別由三只電渦流傳感器及其前置器、三塊超速保護轉速表組成。當汽輪機轉速n＞3300r／min時，三塊轉速表共輸出三組信號至ETS(汽輪機危急遮斷系統(tǒng))，經(jīng)ETS邏輯處理后作為停機信號。

（2）零轉速。零轉速監(jiān)測用于觸發(fā)汽輪機盤車裝置，使盤車適時投入運行，防止轉子熱彎曲。當零轉速傳感器檢測到轉子轉速小于或等于某一最小值(零轉速)時，即給出對應信號并聯(lián)動投入盤車。5454/66（3）高、中壓缸及低壓缸脹差。當監(jiān)測值到達設定安全極限時發(fā)出報警或停機信號，確保轉子與定子部件間不發(fā)生摩擦。（4）軸向位移及偏心。軸向位移監(jiān)視推力盤與推力軸承相對位置，當監(jiān)測值到達設定安全極限時發(fā)出報警或停機信號，確保動靜間不發(fā)生摩擦，防止重大事故發(fā)生。軸偏心(轉子彎曲值)監(jiān)測是軸徑向位置，能夠在1~600r／min低速范圍內(nèi)準確推斷出轉子彎曲值，為判斷汽輪機能否沖轉提供可靠依據(jù)。（5）高、中壓缸熱膨脹。連續(xù)監(jiān)測汽缸相對于滑銷系統(tǒng)絕對死點膨脹量。（6）振動。監(jiān)視汽輪發(fā)電機軸系各支持軸承絕對振動及轉子相對于軸承座相對振動。當監(jiān)測值到達設定安全極限時發(fā)出報警或停機信號。經(jīng)典TSI系統(tǒng)在機組各支持軸承處，設有兩個軸振監(jiān)測點，采取2只傳感器檢測轉軸相對于軸承座相對振動。在軸承座上還布置一個垂直方向速度傳感器，檢測軸承座絕對振動。（7）振動相位。相位測量主要用于轉子動平衡試驗、確定臨界轉速、配合測定轉子偏心以及分析振動故障。5555/66

第四節(jié)汽輪機調(diào)峰運行

因為用電負荷隨時都在發(fā)生改變，電網(wǎng)頻率和電壓處于波動狀態(tài)。這就要求并網(wǎng)運行發(fā)電機組按電網(wǎng)調(diào)度要求，依據(jù)電網(wǎng)負荷改變規(guī)律及電網(wǎng)中各類發(fā)電機組負荷調(diào)整特征，調(diào)整所帶負荷，確保供與求動態(tài)平衡。一、電網(wǎng)日負荷特征及調(diào)峰要求某電網(wǎng)日負荷特征曲線如圖l0-9所表示，該圖反應了網(wǎng)內(nèi)用電負荷在一日內(nèi)改變規(guī)律。普通按負荷改變幅度大小，把電網(wǎng)中負荷分為三類，即尖峰負荷、中間負荷和基本負荷。不一樣負荷應由不一樣性能發(fā)電機組來負擔。尖峰負荷和中間負荷是隨時間改變，由調(diào)峰機組來負擔?；矩摵墒遣蛔?，由指定基本負荷機組來負擔。5656/66

1．電網(wǎng)峰谷差及峰谷差率電網(wǎng)日負荷曲線中最大尖峰負荷與最小低谷負荷之差稱為峰谷差，峰谷差與基本負荷之比稱為峰谷差率。伴隨我國國民經(jīng)濟高速發(fā)展和人民生活水平提升，用電量不停增大，用電結構發(fā)生改變。改變特征是，第三產(chǎn)業(yè)、城鎮(zhèn)居民生活及市政等峰質負荷呈攀升趨勢，而作為基本負荷工業(yè)用電比重則相對下降。引發(fā)電網(wǎng)峰谷差日趨增大。據(jù)統(tǒng)計，年全國各主要電網(wǎng)平均峰谷差率超出35％就有6個，其中水電比重較大川渝和福建電網(wǎng)，日最大峰谷差率分別達52％和59.2％。因為調(diào)峰容量不足，造成部分電網(wǎng)在負荷高峰期不一樣程度地拉閘限電。2．調(diào)峰發(fā)電機組類型調(diào)峰機組有兩大類，即尖峰負荷機組和中間負荷機組。尖峰負荷機組負擔電網(wǎng)中尖峰負荷分，其年運行時數(shù)約為500~h，普通由庫壩式水電機組、抽水蓄能機組、燃氣輪機啟停及變負荷速度較快機組組成。中間負荷機組負擔電網(wǎng)中中間負荷，年運行時數(shù)約為~4000h，通常由啟停及變負荷速度相對較慢部分較大容量火電機組組成。5757/663．火電調(diào)峰機組性能要求及調(diào)峰方式參加電網(wǎng)調(diào)峰對機組運行安全可靠性和靈活機動性十分主要，機組運行經(jīng)濟性也會受到影響?；痣娬{(diào)峰機組應具備以下特殊性能。(1)良好啟停特征。機組在夜間低谷停機6~8h后，于次日晨應能在60~90min內(nèi)從鍋爐點火到汽輪機帶滿負荷，且要求啟停損失小，運行可靠性高，熱應力及壽命損耗小。

(2)良好低負荷運行特征。機組能在低谷時帶較低負荷安全運行，通常要求30％~50％額定負荷且鍋爐不投油穩(wěn)定運行。(3)快速變負荷能力。要求調(diào)峰機組應能采取較高負荷改變率安全、穩(wěn)定地升降負荷，通常升降負荷速率應大于5％額定負荷／min。(4)很好低負荷熱經(jīng)濟性。即低負荷運行時熱效率降低較小。(5)具備滑壓運行方式。用滑壓運行方式進行調(diào)峰能夠減小變工況時熱應力，降低機組壽命損耗。

單元制火電機組調(diào)峰運行方式主要有四種，即變負荷調(diào)峰、啟停調(diào)峰、少汽無負荷峰和低速熱備用調(diào)峰。5858/66二、變負荷調(diào)峰變負荷調(diào)峰就是依據(jù)電網(wǎng)調(diào)峰指令，經(jīng)過鍋爐或汽輪機調(diào)整控制系統(tǒng)來改變機組負荷大小，以適應電網(wǎng)峰谷負荷需要。變負荷調(diào)峰可由汽輪機調(diào)整定壓運行方式，也可由鍋爐調(diào)整滑壓運行方式，還可采取定-滑-定綜合運行方式。(一)采取變負荷調(diào)峰機組應具備技術性能(1)在負荷高峰期能帶滿設計允許最大負荷。(2)在低負荷工況能長久安全運行。需要注意以下幾個方面問題。1)負荷過低時會引發(fā)低壓缸排汽溫度升高，必要時可投入噴水減溫。2)負荷降低時長葉片根部會產(chǎn)生大負反動度，造成蒸汽回流，使葉片顫振。3)對高、中壓合缸機組，還應注意主、再熱蒸汽溫差不能超出要求范圍。4)低負荷時