汽輪機(jī)運行分析

機(jī)組運行分析進(jìn)汽壓力進(jìn)汽壓力升高的影響：汽壓升高，汽溫不變，汽機(jī)低壓段濕度增加，不但使汽機(jī)的濕汽損失增加，降低汽機(jī)的相對內(nèi)效率，并且增加了幾級葉片的侵蝕作用，為了保證安全，一般要求排汽干度大于88%，高壓大容量機(jī)組為了使后幾級蒸汽濕度不致過大，一般都采用中間再熱，提高中壓進(jìn)汽溫度。運行中汽壓升高，調(diào)門開度不變，蒸汽流量升高，負(fù)荷增加，要防止流量過大，機(jī)組過負(fù)荷，對汽動給泵則應(yīng)注意轉(zhuǎn)速升高，防止發(fā)生超速，給水壓力升高過多。汽壓升高過多至限額，使承壓部件應(yīng)力增大，主汽管、汽室，汽門殼體、汽缸法蘭和螺栓吃力過大，材料達(dá)到強(qiáng)度極限易發(fā)生危險，必須要求鍋爐減負(fù)荷，降低汽壓至允許范圍內(nèi)運行。進(jìn)汽壓力降低的影響：汽壓降低，則蒸汽流量相應(yīng)減少，汽輪機(jī)出力降低，汽動給泵則轉(zhuǎn)速降低，影響給水壓力，流量降低。要維持汽輪機(jī)出力不變，汽壓降低時，調(diào)門必須開大，增加蒸汽流量，各壓力級的壓力上升，會使通汽部分過負(fù)荷，尤其后幾級過負(fù)荷較嚴(yán)重；同時機(jī)組軸向推力增加，軸向位移上升，因此一般汽壓過多要減負(fù)荷，限制蒸汽流量不過大。低汽壓運行對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響較大，中壓機(jī)組汽壓每下降0.1Mpa，熱耗將增加0.3～0.5%，一般機(jī)組汽壓降低1%，使汽耗量上升0.7%。進(jìn)汽溫度：進(jìn)汽溫度升高的影響；維持高汽溫運行可以提高汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，但不允許超限運行，因為在超過允許溫度運行時，引起金屬的高溫強(qiáng)度降低，產(chǎn)生蠕脹和耐勞強(qiáng)度降低，脆性增加，長期汽溫超限運行將縮短金屬部件的使用壽命。汽溫升高使機(jī)組的熱膨脹和熱變形增加、差脹上升，汽溫升高的速度過快，會引起機(jī)組部件溫差增大，熱應(yīng)力上升，還使葉輪與軸的緊力、葉片與葉輪的緊力發(fā)生松弛，易發(fā)生通汽部分動靜摩擦，如由于管道補(bǔ)償作用不足或機(jī)組熱膨脹不均易引起振動增加。進(jìn)汽溫度降低的影響;汽溫降低，使汽輪機(jī)焓降減少，要維持一定負(fù)荷，蒸汽流量增加，調(diào)節(jié)級壓力上升，調(diào)節(jié)級的焓降減小，對調(diào)節(jié)級來講安全性較好。在汽壓、出力不變的情況下，汽溫降低蒸汽流量增加，末級葉片焓降顯著增大，會使末級葉片和隔板過負(fù)荷，一般中壓機(jī)組汽溫每降低10℃，就會使最后一級過負(fù)荷約1.5%，一般汽溫降低至某一規(guī)定值要減負(fù)荷，防止蒸汽流量過大。汽溫降低為維持同一負(fù)荷，蒸汽流量增加，要使蒸汽從各級葉片中通過，葉片反動度要增加，引起轉(zhuǎn)子軸向推力加大，因此低汽溫時應(yīng)加強(qiáng)對軸向位移、推力瓦溫的監(jiān)視。汽溫降低，汽輪機(jī)后幾級蒸汽濕度增加，加劇了濕蒸汽對后幾級葉片的沖蝕，縮短葉片的使用壽命。汽溫降低要注意下降速度不能過快，汽溫突降將引起機(jī)組各金屬部件溫差增大，熱應(yīng)力上升，因溫降產(chǎn)生的溫差會使金屬承受拉伸應(yīng)力，其允許值比壓縮應(yīng)力小，且差脹向負(fù)值變化，會使機(jī)組發(fā)生振動，甚至動靜摩擦。一般高壓機(jī)組規(guī)定汽溫突降50℃以上要緊急處理，避免由于溫差引起熱應(yīng)力超限，影響機(jī)組使用壽命。汽溫急劇下降，往往是水沖擊的預(yù)兆，注意降至一定值，開啟主汽管及汽缸疏水門，若劇降至限額應(yīng)迅速停機(jī)，防止水沖擊對機(jī)組造成損壞。水沖擊的象征除了汽溫突降，有時會出現(xiàn)軸封、主汽門、調(diào)速汽門等法蘭、門桿軸封冒白色濕蒸汽，機(jī)組振動增大，汽機(jī)或抽汽管內(nèi)有水擊聲等現(xiàn)象。低汽溫運行，機(jī)組焓降減少，汽耗量增加，汽機(jī)經(jīng)濟(jì)性下降。一般汽溫每降低10℃，機(jī)組效率將降低0.5%。進(jìn)汽溫度熱偏差的影響；熱偏差過大，使汽缸左右兩側(cè)進(jìn)汽受熱不均勻，熱膨脹不均將引起機(jī)組動靜部分發(fā)生中心偏斜，機(jī)組振動增加，熱偏差增大應(yīng)聯(lián)系鍋爐調(diào)整，如果熱偏差嚴(yán)重超限應(yīng)緊急停爐。調(diào)節(jié)級汽壓：正常運行時，調(diào)節(jié)級壓力可代表機(jī)組負(fù)荷變化，負(fù)荷突降至0，調(diào)節(jié)級壓力也跌至0，調(diào)節(jié)級汽壓是隨蒸汽流量的增加而上升的。調(diào)節(jié)級壓力過高，汽輪機(jī)通流部件強(qiáng)度易發(fā)生嚴(yán)重超限，因此一般汽輪機(jī)除規(guī)定最高負(fù)荷外，還規(guī)定調(diào)節(jié)級最高汽壓的限額。調(diào)節(jié)級壓力上升，可以判斷汽機(jī)通流部分的清潔狀況，分析葉片是否結(jié)垢，在分析葉片有否結(jié)垢情況時，不宜選擇同一負(fù)荷比較，因為負(fù)荷受汽壓、汽溫或真空等因素影響，應(yīng)選擇同一蒸汽流量下與大修后通汽部分清潔時比較，如果上升，說明通流部分結(jié)了鹽垢。一般要求調(diào)節(jié)級壓力相對增長值不超過5%，如果超過15%，應(yīng)設(shè)法帶低負(fù)荷清洗葉片。葉片結(jié)垢嚴(yán)重會影響機(jī)組出力不足，由于效率下降，蒸汽流量上升，機(jī)組運行經(jīng)濟(jì)性變差葉片結(jié)垢使反動度上升，軸向推力增加，葉片長期結(jié)垢運行易發(fā)生斷葉片抽汽壓力：抽汽壓力一般隨蒸汽流量而改變，當(dāng)抽汽量改變時，抽汽壓力也相應(yīng)發(fā)生在一個很小的范圍內(nèi)變化，因為在汽輪機(jī)的第一級和最末級的壓力基本保持不變時，抽汽壓力的改變必然引起各級焓降的重新分配。如抽汽壓力升高，使抽汽級以前各級焓降減小，而使抽汽級后各級的焓降增加。但這種影響并不是均勻的：影響嚴(yán)重的是抽汽級前后兩級。當(dāng)抽汽量減少，抽汽壓力相應(yīng)升高些，使抽汽級前一級的焓降減少的最多，使抽汽級后一級的焓降增加的最多，而其他各級焓降變化較小。為了分析汽輪機(jī)通汽部分葉片結(jié)垢的部位，除調(diào)節(jié)級壓力作為監(jiān)視比較外，各級抽汽壓力也可作為監(jiān)視比較點，但需注意該級抽汽量，汽機(jī)進(jìn)汽量都要選擇相同條件下比較。在汽機(jī)相同進(jìn)汽量、相同抽汽量情況下，如果某一級抽汽壓力上升較多，則可說明這一級抽汽口后幾級葉片結(jié)垢嚴(yán)重。抽汽壓力也是監(jiān)視機(jī)組安全運行的一項數(shù)據(jù)。當(dāng)抽汽停用或用量極少時（比如：高加停用或熱用戶不需），抽汽壓力升高，由于高壓各級的焓降縮小，致使反動度增大，軸向推力增大。另外因為汽輪機(jī)抽汽的后幾級蒸汽流量比抽汽使用時相應(yīng)增加，要維持額定負(fù)荷運行，易引起汽機(jī)抽汽后幾級隔板、葉片應(yīng)力增加超荷。國產(chǎn)30萬機(jī)組，當(dāng)三臺高加未投用，第一、二、三級抽汽停用時，機(jī)組要進(jìn)行限制蒸汽流量或減負(fù)荷運行，防止汽機(jī)應(yīng)力超限，當(dāng)抽汽量過大，抽汽壓力降低，使抽汽級前幾級焓降過大，應(yīng)力增加。為防止濫機(jī)組啟動，停機(jī)過程中很容易使上下缸產(chǎn)生溫差，通常上汽缸溫度高于下汽缸溫度，上下缸溫差大，使汽缸產(chǎn)生熱膨脹變形，上汽缸向上拱起，出現(xiàn)拱背現(xiàn)象，下汽缸低部動靜之間的軸向間隙減小，易造成磨損，下汽缸下部的隔板汽封和復(fù)環(huán)汽封，引起大軸彎曲，振動增大。上下缸溫差最大值出現(xiàn)在調(diào)整段區(qū)域內(nèi)，幾種類型機(jī)組經(jīng)過試驗確定：調(diào)整處上下缸溫差每增加1℃，該處動靜間隙約減少0.01毫米左右，一般汽輪機(jī)徑向間隙為0.5～0.6毫米左右，因此，上下缸溫差規(guī)定不超過50℃，如上下溫差超過50℃，徑向間隙基本上已經(jīng)消失，如果這時起動是比較危險的。由于下汽缸比上汽缸的金屬質(zhì)量大，并下汽缸帶有抽汽管道，散熱面積大，這使得在同樣保溫，加熱和冷卻條件下，上缸溫度要比下缸溫度高，起動中蒸汽在汽缸中冷卻成疏水，從下缸排出使下缸受熱條件惡化。另外，汽缸室內(nèi)外空氣對流及汽缸保溫條件等都是使上下缸溫差大，為減少上下缸溫差，應(yīng)注意下缸疏水暢通，改善下缸保溫結(jié)構(gòu)及材料，缸下裝擋風(fēng)板，起動時合理地使用汽缸夾層加熱裝置，有效地控制上下缸溫差，但也應(yīng)防止對下缸加熱過度造成下缸溫度高于上缸，使汽缸向下拱彎，上汽缸上部的徑向間隙減小，同樣也會引起摩擦。冷油器出油溫：油溫過高，不但影響油壓降低，使軸承正常潤滑受到影響，而且使軸承溫度相應(yīng)升高，長期維持高油溫運行使汽輪機(jī)油質(zhì)容易老化，使用壽命縮短，一般規(guī)定冷油器出油溫度不超過45℃；冷油器出油溫度過低，黏度增加，影響軸承油膜建立，容易使機(jī)組振動增大，有的大容量機(jī)組，油溫過低，有可能引起軸承油膜震蕩。（當(dāng)汽機(jī)轉(zhuǎn)速升高到兩倍第一臨界轉(zhuǎn)速時，渦動的頻率正好與軸的第一臨界轉(zhuǎn)速合拍，振幅明顯擴(kuò)大，這種震蕩稱為油膜震蕩。）凝汽器水位：凝汽器水位升高應(yīng)參照凝結(jié)水量、凝泵電流、凝結(jié)水壓力、導(dǎo)電度等表計分析原因，如凝結(jié)水流量下降，說明凝泵發(fā)生故障或出力不足；若凝結(jié)水流量增加，凝泵電流增加，說明由于凝結(jié)水水量太大，凝泵來不及打水，應(yīng)檢查凝結(jié)水量增大的原因；如果凝泵電流與凝結(jié)水壓力及流量下降或晃動，一般說明因漏空氣失水；凝汽器水位升高，凝結(jié)水溫下降，凝汽器過冷度增加，影響經(jīng)濟(jì)下降，凝結(jié)水溫度是核對凝汽器水位升高程度的重要依據(jù)；凝汽器水位升高過多，大量浸沒銅管，影響真空迅速下降。凝汽器水位過低，易導(dǎo)致凝結(jié)水泵汽蝕。凝汽器真空：應(yīng)根據(jù)真空下降速度進(jìn)行判斷分析處理，一般循環(huán)水中斷，空下跌速度較快；凝汽器水位升高跌真空開始時速度緩慢，待水側(cè)滿至抽氣器進(jìn)氣管時真空下降較快；真空與排汽溫度有一一對應(yīng)的關(guān)系，真空下跌，排汽溫度上升，凝結(jié)水溫也相應(yīng)升高，如果凝汽器水位升高引起真空下降，則凝結(jié)水溫要下降；真空表讀數(shù)下降，如排汽溫度、凝結(jié)水溫度不變，說明真空表的表管漏空氣、積水或阻塞失靈；負(fù)荷降低，如果真空也相應(yīng)下降，一般為低壓缸及低壓回?zé)嵯到y(tǒng)漏空氣，應(yīng)進(jìn)行真空嚴(yán)密性試驗，鑒定漏氣程度；真空下降，汽輪機(jī)的焓降減少，在流量一定的情況下，出力小、就要成比例下降，如果出力保持不變，則耗汽量增加，運行經(jīng)濟(jì)性下降，一般真空度下降1%，汽耗率上升1～2%；真空下降過多，會使后幾級熱量大量減少，維持同一出力，蒸汽流量增加較多，使后幾級反動度增加，軸向推力增大，推力瓦溫度及軸向位移上升，應(yīng)根據(jù)真空下降值，按規(guī)定減負(fù)荷或停機(jī)；真空升高如果超過極限真空，經(jīng)濟(jì)性反而下降，因為汽輪機(jī)往往受最末級葉片通汽能力的限制，當(dāng)真空繼續(xù)提高至極限真空后，汽機(jī)出力不會繼續(xù)增加，一部分蒸汽受葉片通道限制，只能在葉片外膨脹，這部分熱降不能利用，則經(jīng)濟(jì)性下降，另外，如果真空過高也將使汽輪機(jī)的軸向推力增加，對安全運行不利。凝結(jié)水過冷：汽輪機(jī)排汽在飽和壓力下凝結(jié)水，凝結(jié)水溫度應(yīng)等于該壓力下的飽和溫度，也應(yīng)等于排汽溫度，有時凝結(jié)水溫度低于飽和溫度，產(chǎn)生過冷，使凝結(jié)水的熱量被循環(huán)水帶走，降低經(jīng)濟(jì)性。另外過冷還會使凝結(jié)水含氧量增加，影響管道腐蝕；有些機(jī)組凝結(jié)水溫度略高于該壓力下的飽和溫度，出現(xiàn)微“過熱”主要是因為加熱器或集水箱等處高溫疏水回入凝汽器熱水井，未受到循環(huán)水冷卻，使凝結(jié)水溫度升高，由于有一定高度的熱水井水位靜壓力的影響，凝結(jié)水不致發(fā)生汽化；運行中出現(xiàn)過冷度增加，如凝汽器水位正常，可進(jìn)行空氣嚴(yán)密性實驗，檢查抽氣器工作正常，因凝汽器中積存空氣，不僅影響銅管表面形成空氣膜，降低傳熱效果，端差上升，同時由于凝汽器內(nèi)蒸汽空氣混合物中空氣成分增高，蒸汽分壓力相對于混合物的總壓力就降低，這種蒸汽含量較少的空氣蒸汽混合物將在更低的溫度下凝結(jié)使過冷度增大。除氧器汽壓：運行中應(yīng)保持除氧器壓力穩(wěn)定，使水加熱到該壓力下的相應(yīng)的飽和溫度，達(dá)到良好的除氧效果，除氧器并列運行，一臺除氧器汽壓變化過大，將引起給水箱水位波動；在不影響除氧器強(qiáng)度的原則下，除氧器壓力盡量維持的高些使其出水溫度較高，汽輪機(jī)供除氧器用的抽汽多，可減少高壓加熱器的高壓抽汽量，對提高汽輪機(jī)的回?zé)嵫h(huán)經(jīng)濟(jì)性有利，除氧器汽壓過高超限，影響金屬強(qiáng)度，易發(fā)生塔頂封頭爆破等損壞事故；單元大容量機(jī)組的除氧器，采用滑壓運行，因無汽門節(jié)流損失，比較經(jīng)濟(jì)，除氧器汽壓隨汽輪機(jī)負(fù)荷相應(yīng)變化，但在負(fù)荷突然下降時，由于給水箱存水熱容量較大，給水泵進(jìn)水溫度不能迅速下降，除氧器壓力升高，除氧器水溫不能及時跟上，影響除氧效果，這種情況要到除氧器在新的壓力接近平衡時為止。給水箱水位：由于給水箱頂部與底部截面逐漸減少，給水箱水位在較高或較低時，水位變化速度將是很快的，必須引起注意，給水箱水位的調(diào)整一般要求進(jìn)水量與給水泵出口流量相適應(yīng)，單元運行更應(yīng)如此，并列運行的除氧器進(jìn)水量或汽壓，或者調(diào)整鄰近除氧器壓力，使各給水箱水位接近平衡，如果各給水箱水位普遍較高或較低，需速度調(diào)整補(bǔ)給水量或?qū)ν夤┢浚唤o水箱水位若全滿，將使除氧器筒體及管道發(fā)生沖擊及振動，若水倒回抽汽管，逆止門不嚴(yán)，汽輪機(jī)要發(fā)生水沖擊緊急停機(jī)事故；給水箱水位過低，將要影響電廠運行安全，如該時發(fā)生給水管或主蒸汽管等爆破，或者電氣系統(tǒng)甩負(fù)荷事故，給水箱水位將會迅速下降，嚴(yán)重影響給泵運行，威脅鍋爐供水。給水溫度給水溫度降低，鍋爐排煙溫度降低，一般對于鍋爐來說，排煙溫度每降低1℃，鍋爐效率可以提高約0.05個百分點，所以高加解列后對鍋爐效率還是有所提高的。給水溫度降低，空預(yù)器出口一、二次風(fēng)溫分別降低，這會對鍋爐在低負(fù)荷燃燒造成一定的影響：一次風(fēng)熱風(fēng)溫度的降低，將會影響到鍋爐制粉系統(tǒng)的干燥出力。給水溫度降低，為了維持在相同燃燒率下的中間點溫度，要相應(yīng)增加燃料量。給水溫度降低，水冷壁入口溫度降低，水冷壁入口工質(zhì)欠焓增大，容易造成鍋爐水循環(huán)不良、穩(wěn)定性變差，導(dǎo)致水冷壁傳熱惡化，水冷壁出口溫度產(chǎn)生偏差。尤其是在低負(fù)荷時由于汽水比容差增大，將會使鍋爐水循環(huán)不穩(wěn)定的幾率增大。所以為了避免發(fā)生鍋爐水循環(huán)不穩(wěn)定，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)提高鍋爐運行壓力，減少汽水比容差。加熱器端差：加熱蒸汽壓力下的飽和溫度與加熱器出水溫度稱為端差，運行中要求加熱器端差盡量減少，一般表面式加熱器，端差不超過3～7℃。在一定負(fù)荷下，端差增加，表明因加熱器銅管表面污臟或其中聚空氣，使傳熱條件惡化。帶有過熱段蒸汽冷卻的高壓加熱器，可以充分利用加熱蒸汽的過熱度，使出水溫度接近或超過該級抽汽壓力下的飽和溫度，端差為負(fù)值，提高了熱經(jīng)濟(jì)性。發(fā)電機(jī)風(fēng)溫：風(fēng)溫過高會影響線圈、鐵芯溫度升高，絕緣強(qiáng)度減弱，