汽轮机运行笔记.pdf

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1、 汽轮机运行笔记 Die Dampfturbinenbetriebnote 2014.6 能源动力与机械工程学院 华北电力大学 目 录 第一章 汽轮机设备和结构.1 1 汽缸及滑销系统.1 2 隔板和隔板套，静叶环和静叶持环.3 3 转子与盘车装置.4 4 叶片与叶轮.7 5 汽封与汽封系统.8 6 轴承和供油系统.9 第二章 汽轮机运行的关键技术问题.10 1 热应力.10 2 热膨胀.12 3 热变形.14 第三章 汽轮机运行.17 1 汽轮机启动和停运概述.17 2 汽轮机启动.17 3 汽轮机停机.24 第四章 汽轮机调峰和寿命损耗.25 1 汽轮机调峰运行.25 2 汽轮机寿命损耗.

2、27 第五章 汽轮机事故处理.30 1 汽轮机转子发生窜动的原因、危害及保护措施.30 2 大轴弯曲.31 3 汽轮机轴承故障的原因、危害性和保护措施.32 4 凝汽器真空下降的原因、危害性和保护措施.34 5 水冲击.35 6 超速.36 7 叶片损坏故障.36 8 通流部分故障.37 9 机组发生振动的原因、危害性和监视措施.37 第六章 汽轮机振动测试基本技术.39 1 振动理论基础.39 2 汽轮发电机组的振动.41 汽轮机运行笔记 Seite 1 Bill Ling 四种运行工况：VWO调门全开工况进汽量不小于 1.05 倍 TRL TRL铭牌工况安全运行夏季背压 11.8kPa，补

3、给水 3%T-MCR最大连续出力工况背压 5.39kPa，补给水 0%THA热耗率验收工况（额定工况）一般：rh 20%0 第一章第一章 汽轮机设备和结构汽轮机设备和结构 汽轮机本体：静子（汽缸、喷嘴室、隔板、隔板套（静叶持环）、静叶栅、汽封、轴承、轴承座、机座、滑销系统、有关紧固件）、转子（主轴、叶轮（或转鼓）、动叶栅、联轴器及其紧固件等）1 汽缸及滑销系统汽缸及滑销系统 汽缸的分类：按进汽参数：高压缸、中压缸和低压缸 按每个汽缸的内部层次：单层缸、双层缸和三层缸 按通流部分在汽缸内的布置：顺向布置、反向布置和对称分流布置 按汽缸形状：圆筒形、圆锥形和阶梯圆筒形 汽缸设计的原则：力求简单，均

4、匀，对称能顺利膨胀和收缩，以减少热应力和应力集中，且具有良好的密封保温性能。一、一、大机组汽缸布置的特点大机组汽缸布置的特点 1.高中压缸双层缸高中压缸双层缸 好处：采用双层结构，减少了每层缸的压差和温差，缸壁和法兰相应减薄，减少贵重金属的耗材，降低设备的成本；机组启停及变工况时，内外缸夹层中的蒸汽可使内外缸同步加热，热应力降低，缩短启停时间和提高负荷的适应性；外缸的内外压差比单层缸时降低了许多，因此减少了汽缸结合面漏汽的可能性。2.高中压分流合缸高中压分流合缸 优点：高温区集中在汽缸中部，夜间停机或周末停机温度衰减慢，启动热应力小，适合两班制运行；两端的温度、压力均较低，从而减少高温蒸汽对轴

5、承和端部汽封的影响，改善了运行条件；减少了轴承数，可缩短主轴长度。Bill Ling Seite 2 汽轮机运行笔记 缺点：高中压转子合一而变长、变粗，第一临界转速降低、汽封漏汽量增大，热耗增大 对于大功率汽轮机（600MW 以上机组），中压缸采用分流布置 二、二、低压缸的设计低压缸的设计 1.低压缸的特点低压缸的特点 工作压力不高、体积庞大、排汽温差大 2.主要问题主要问题 解决刚度和挠曲变形、热膨胀 3.低压缸采用三层缸结构低压缸采用三层缸结构 由于低压缸体积庞大，轴向温差大，采用三层缸，即一个外缸和两个内缸，目的在于：将通流部分设在内缸，使体积较小的内缸承受温度变化，而外缸及庞大的排汽缸

6、均处于较低温度状态，减小热变形；#2 内缸两端布置有排汽导流环，与外缸结合，形成排汽扩压通道，充分利用末级叶片排汽速度，提高汽轮机效率；喷水装置固定与排汽导流环出口的外缘上布置有喷水管，出口有喷水喷嘴，启动当转速达到 600rpm 时，自动投入喷水，直到机组带上 15%负荷；低压缸末级处于湿蒸汽区，在末级叶片顶部装有蜂窝式汽封，用于减小漏汽并抽出末级动叶甩出的水分。4.低压外缸喷水减温的作用低压外缸喷水减温的作用 防止机组启动、低负荷或空载运行时排汽温度升高对低压缸中心的影响 防止机组因热膨胀导致的振动等事故 防止凝汽器铜管因排汽温度过高膨胀过大而在胀口泄漏 三、三、汽缸的支汽缸的支承承 1.

7、高中压缸：猫爪支高中压缸：猫爪支承承 下猫爪支承（书 P27）非中分面支承和中分面支承 上猫爪支承（书 P28）2.低压缸：台板支承低压缸：台板支承（书书 P29）四、四、汽轮机的滑销系统汽轮机的滑销系统 1.滑销系统的作用：定汽机位置；保证机组能够在各个方向自由膨胀，中心线的位置保持不变。汽轮机运行笔记 Seite 3 Bill Ling 2.滑销系统的分类：横销、纵销、立销、斜销、角销、猫爪横销。（书 P30 图 2-22）3.横销的作用：保证汽缸在横向的正确膨胀，并限制汽缸沿纵向的移动以确定低压缸的轴向位置，保证汽缸在运行中受热膨胀时中心位置不会发生变化。4.纵销的作用：横向定位，引导轴

8、向自由膨胀 5.气缸的绝对死点：纵销中心线与横销中心线的交点。在汽缸膨胀时，该点始终保持不动，汽缸只能以此点为中心向前、后、左、右方向膨胀。6.低压缸膨胀度小，高中压缸膨胀度大。（书 P30 图 2-23）7.H 型中心推拉梁的作用：助力膨胀；保证汽缸相对与轴承座正确的轴、横向位置。8.机组膨胀状态：整个机组以死点为中心，通过高、中压缸带动前轴承座向前膨胀。9.高中低压缸的绝对膨胀：推力轴承处测得的轴向膨胀。五、五、转子对汽缸的相对膨胀转子对汽缸的相对膨胀 1.转子的相对死点：推力盘轴承与转子的交点。转子相对于推力轴承不动，但推力轴承实际会动。注意注意：转子的相对死点指的是转子相对于汽缸的死点

9、，而不是轴承座。2.汽缸和转子的轴向间隙取决于汽缸和转子之间的相对膨胀。汽缸与转子相对膨胀的差值就是胀差。胀差=转子转子轴向膨胀 汽缸汽缸轴向膨胀。2 隔板和隔板套，静叶环和静叶持环隔板和隔板套，静叶环和静叶持环 一、一、隔板和隔板套隔板和隔板套 要求：要有足够的强度和刚度 良好的汽密封性 合理的支撑与定位 结构，工艺简单，便于加工，安装和检修 1.隔板的类型隔板的类型 焊接隔板：将制造完成的静叶片镶嵌在冲有叶型孔槽的内、外围带上，焊接成环形叶栅。铸造隔板：将已经成型的静叶放入隔板铸型中，在浇注隔板时同时注入。铸造隔板加工制造容易，成本低，一般用于温度低于 350 度的低压缸各级。根据承受的压

10、差和温度进行选择，保证强度。2.隔板套隔板套 隔板套的作用：用来固定几级隔板，将相邻的几级隔板装在同一隔板套中，结构上的分级主要考虑便于抽汽口布置而定。隔板和隔板套均为水平中分式。Bill Ling Seite 4 汽轮机运行笔记 二、二、静叶环和静叶持环静叶环和静叶持环 对于反动式汽轮机，静叶栅直接装在缸内壁的静叶环或静叶持环上，静叶持环的分级主要考虑便于抽汽口布置而定。静叶环和静叶持环也为水平中分式。3 转子与盘车装置转子与盘车装置 汽轮机的转动部分统称转子 转子起能量转换和传递扭矩的作用 转子需要承受离心应力，热应力，扭转力矩，振动的动应力 一、一、转子转子 1.套装转子套装转子 叶轮，

11、轴封，联轴器单独加工，热套在主轴上，为防止部件松动采用过盈配合传递扭矩，单个锻件尺寸小，加工方便，质量易保证，不同部件可采用不同 材料，但高温下会产生金属蠕变，导致过盈配合消失，易松动。高中压转子不适用 2.整锻转子整锻转子 叶轮，轴封，联轴器等部件与主轴由一系列锻件加工而成没有热套部件，不存在高温下松动现象。强度和刚度较大。锻件尺寸大，工艺要求高，加工周期长，贵重材料消耗量大。优点：启动和变工况的适应性较强，适于在高温条件下运行，强度和刚度均大于同一外形尺寸的套装转子，结构紧凑，轴向尺寸短，机加工和装配工作量小。适用性：高温区工作的转子.汽轮机运行笔记 Seite 5 Bill Ling 3

12、.整锻整锻-套装联合转子套装联合转子 4.焊接转子焊接转子 由若干叶轮和两个端轴拼焊而成，每个锻件重量大为减少，锻造质量高，强度好，相对质量小，结构紧凑，刚度大。一般在在低压转子上应用。工作的可靠性取决于焊接的质量。转子无中心孔，中心应力小，一般有中心孔的转子其中心孔切向应力比无中心孔转子大一倍。转子传热性能较好，热应力减小。Bill Ling Seite 6 汽轮机运行笔记 5.转子的结构要点：转子的结构要点：轮盘与轴之间的固定 整体锻造 套装：轮周方向 键：轴向，紧力。紧力的标准：3450 rpm 6.转子的临界转速转子的临界转速 临界转速：汽轮机弯曲振动的自振频率对应的转速。汽轮机不平衡

13、质量产生的离心力能引起转子的弯曲。离心力作为激发弯曲振动的激振力，其频率和转速相同。当转子处于临界转速时，激振力频率与自振频率相同，转子振动较大。二、二、转子的支承和定位转子的支承和定位 径向：滑动轴承（油润滑）轴向：推力轴承（带轴瓦和推力盘）三、三、盘车装置盘车装置 1.盘车装置的定义盘车装置的定义 盘车装置：盘车装置是带动机组轴系缓慢转动的机械装置。机组冲转前盘车，使转子连续转动，避免因阀门漏汽和汽封送汽等因素造成的温差使转子弯曲。同时检查转子是否已出现弯曲和动静部分是否有磨擦现象。2.盘车装置的作用盘车装置的作用 机组的停机后盘车，使转子连续转动，避免因汽缸自然冷却造成的上下缸温差使转子

14、弯曲；机组必须在盘车状态下才能冲转，否则转子在静止状态下因静磨擦力太大而无法启动；较长时间的连续盘车，可以消除转子因机组长期停运和存放或其它原因引起的非永久性弯曲；可以驱动转子作现场简易加工。3.低速盘车和高速盘车低速盘车和高速盘车 盘车转速通常有 35rpm 的低速盘车和 4070rpm 的高速盘车两种。高速盘车优点：高速盘车的鼓风作用可使机内各部分金属温差减少；高速盘车可使轴瓦形成油膜，减少轴瓦干摩擦。高速盘车缺点：汽轮机运行笔记 Seite 7 Bill Ling 从理论上讲，高速盘车利用转子与轴瓦的相对运动，可形成稳定的油膜，盘车稳定后可停止顶轴油系统，但实际上往往始终投入，因此高速盘

15、车的优点不能充分体现。盘车电动机功率过大，装置结构复杂，并且必须装配高压油顶轴装置，且容易发生故障。4.对盘车装置的要求对盘车装置的要求 对盘车装置的要求是：既能盘动转子，又能在汽轮机冲动转子达到一定转速后自动脱开，停止转动；除能自动投入和脱开，盘车装置还可就地手动操作。安装在盘车箱盖上，盘车转速 4.29 rpm，驱动电机功率 22 kW。装置采用传统的蜗轮蜗杆减速机构和摆动齿轮离合机构，用润滑油压驱动，可远方或就地操作；盘车可连续或间断进行，冲转时能自动与转子脱离。5.机组启、停盘车时的注意事项机组启、停盘车时的注意事项 投入盘车前应先投入顶轴油泵，以减小静摩擦力，利于启动，保护轴承。停机

16、后应立即投入盘车，连续盘车到高压内缸下半调节级处内壁金属温度降低到 200时，可改用间歇盘车，降到 150后才能停止盘车。停机时，必须等转子转速降到零后，才能投入盘车，否则会严重损坏盘车装置和转子齿环。4 叶片与叶轮叶片与叶轮 一、一、叶片的结构与分类叶片的结构与分类 1.结构结构 叶片的工作条件复杂表现在：除受到静应力和动应力外，叶片还可能在高温过热区，两相过渡区，湿蒸汽区工作；高温、高压、腐蚀和冲蚀。因此，叶片的结构，材料，加工和装配质量对机组的安全运行意义重大。设计制造叶片的准则：强度足够高；型线良好，以降低局部损失。2.分类与组成分类与组成 静叶片：安装在隔板上 动叶片：安装在叶轮上

17、直叶片、扭叶片；不调频叶片，调频叶片 组成：叶根、叶型部分 叶顶连接件（主要是围带或拉筋）1)叶根：将叶片固定在叶轮或轮毂上的连接部分 叶根和轮缘的固定要求：牢靠，任何运行工况不松动；结构简单，加工安装方便，并使轮缘的轴向尺寸尽可能缩短 Bill Ling Seite 8 汽轮机运行笔记 2)叶根常用的结构型式 T 型叶根 菌型叶根 叉型叶根 枞树型叶根 二、二、叶型叶型 叶型：叶片的横截面形状 工作部分必须满足气动特性要求、强度和加工工艺要求、减少损失，提高效率。三、三、叶顶连接部分（围带和拉筋）叶顶连接部分（围带和拉筋）1.围带围带 作用：减少漏汽；增加叶片的抗弯刚度。整体围带（多用于短叶

18、片）铆接围带（35mm 厚的扁平钢带铆接或铆接加焊在叶片顶部）考虑到热膨胀，各成组叶片围带间留有 1mm 间隙。2.拉筋拉筋 作用：调整叶片的自振频率；增加叶片振动系统的阻尼。5-12mm 金属丝或金属管 但拉筋存在一定影响，流动效率和降低叶片的刚度 末级可选自由叶片，但叶顶削薄，减轻叶片质量，改善叶片自振频率。5 汽封与汽封系统汽封与汽封系统 一、一、汽封的分类和结构型式汽封的分类和结构型式 1.分类分类 轴端汽封、隔板汽封、通流部分汽封（叶顶、叶根汽封）、平衡活塞汽封（仅反动式）汽轮机运行笔记 Seite 9 Bill Ling 2.结构型式结构型式 现代电站汽轮机采用的都是曲径式（迷宫式

19、）。叶顶径向间隙 1mm（反动式），0.650.75mm（冲动式）隔板（或静叶环）径向间隙选取原则：汽缸允许的上下缸温差 3550；（注意：上缸温度高于下缸）每变化 10，间隙减少 0.1mm。平衡活塞汽封：反动式汽轮机设置平衡活塞，减小汽轮机轴向推力，设置汽封，可以在平衡活塞两侧形成压差并减少蒸汽的泄漏。平衡活塞汽封采用高低齿汽封。轴端汽封：大型汽轮机汽缸内外压差较大，一般汽封较长，通常将汽封分为若干段，相邻两段之间有一环形腔室，腔室与管道相连，可以抽出或供应蒸汽。Y 腔室靠外，为负压，外抽汽，与轴封抽汽管相连；X 腔室靠内，为正压，向低压缸内供气，与轴封供汽母管相连。（书 P71 图 2-

20、79）二、二、轴封系统（书轴封系统（书 P75 图图 2-83）轴封系统的自密封：在正常运行时，靠向中压缸两端轴封漏汽作为低压缸两端的轴端供汽，不需另供轴封用汽，这种系统称为自密封系统。15%负荷高压自密封 25%负荷中压自密封 70%负荷全自密封 6 轴承轴承和供油系统和供油系统 一、一、轴承（详见书轴承（详见书 P81）径向支持轴承：承担转子的质量和旋转的不平衡力，并确定转子的径向位置，以保持转子旋转中心与汽缸中心一致，从而保证转子与汽缸、汽封、隔板等静止部分正确的径向间隙。轴向推力轴承：承受蒸汽作用在转子上的轴向推力，并确定转子的轴向位置，以保证通流部分动静间正确的轴向间隙。二、二、供油

21、系统供油系统 润滑油系统的组成：组合油箱 主油泵：2700 rpm 射油器 冷油器 直流事故油泵（蓄电池驱动）滤网 交流辅助油泵 排烟风机 油烟分离装置 Bill Ling Seite 10 汽轮机运行笔记 第二章第二章 汽轮机运行的关键技术问题汽轮机运行的关键技术问题 1 热应力热应力 一、一、汽轮机的受热特点汽轮机的受热特点 1.汽轮机的受热特点汽轮机的受热特点 启动过程温度变化剧烈，各部件受热条件不同，汽轮机金属部件存在温度梯度，导致热应力，热变形。启动时温度变化：内壁与蒸汽直接接触，温度上升比较快；外壁温度上升比较慢，造成温度差。汽缸部件由于受到约束，不能自由膨胀，因此将产生热应力。其

22、中温度高部件受压；温度低部件受拉伸作用。2.热应力和热变形热应力和热变形 汽轮机启停中的限制因素：热应力、热膨胀、热变形 热应力：在汽轮机启动、停机或变负荷过程中，其零部件由于温度变化而产生膨胀或收缩变形，称为热变形。当热变形受到某种约束(包括金属纤维之间的约束)时，则要在零部件内产生应力，这种由于温度(或温差)引起的应力称为温度应力或热应力。二、二、汽轮机的热应力（书汽轮机的热应力（书 P244）1.汽缸的热应力汽缸的热应力 汽缸内外壁温度差 t 的数学表达式：6210)(2tsct 汽缸内外表面的热应力与汽缸内外温差成正比，温差大小取决于壁厚和换热方式。受力分析：启动过程内表面受压，外表面

23、受拉；停机过程相反；汽缸受拉伸作用容易产生裂纹；受挤压则产生弯曲；汽缸内外表面热应力高于其他位置热应力；汽缸内表面热应力为外表面热应力的 2 倍。应控制任何工况下汽缸的热应力小于材料许用应力，严格控制内外温差。汽轮机运行笔记 Seite 11 Bill Ling 1)内外壁温差允许值的确定 根据金属特性工作温度，确定许用最大应力，推出允许的最大温差；停机或甩负荷冷却时时以内壁拉应力计算；冷态启动时综合考虑计算热应力；冷态启动比停机甩负荷时允许的内外壁温差要大些。2)内外温差取决与汽缸壁加热或冷却的速度以及缸壁厚和汽缸内壁温度变化率成正比，和汽缸壁厚平方成正比（故采用双层缸）。汽缸启动停机，转速

24、和负荷变化的快慢影响内壁温度的变化。3)汽缸最大热应力存在于调节级汽室，且启动时调节级汽室温度变化最剧烈。4)热应力无法直接测量，只能通过测温度变化率获得。启动过程为降低热应力和减少寿命损耗采取的措施 合理选择机组冲转的原始参数，严禁出现热冲击；合理控制各阶段的温升和温降率；合理控制各启动过程升速率和升负荷率；合理选择暖机以及暖机时间的长短。2.转子的热应力转子的热应力 转子启停时单向受热，包括冷却，转子表面和轴心温度存在温差，产生热应力；同时承受离心应力；在稳定工况运行一段时间后，内部温度平衡，转子截面温度均匀，热应力消失,只承受其他应力；合成应力若超过材料的许用应力，则局部会产生塑性变形，

25、在转子表面出现残余应力，缩短转子的使用寿命；冷态启动时转子表面承受压应力，中心孔表面承受热拉应力，中心孔的强度低于其他部位，所以在启动和加负荷过程中限制转子内外温差，减小中心孔热应力的目的；热态启动，极热态启动转子表面温度会暂时下降被冷却，转子表面形成热拉伸应力 停机过程转子表面热拉伸应力；甩负荷时，所带负荷越大，引起热应力越大，而且甩部分负荷转子表明的热应力更大；热应力最大部分：调节级，中压第一级，高压转子前轴封，中压转子前轴封处。三、三、热冲击热冲击 蒸汽与汽缸，转子等金属部件产生极强的热交换，短时间内金属部件温差剧烈上升，热应力急剧增大，甚至超过材料的屈服极限，造成部件损坏。启动时蒸汽温

26、度和金属温度不匹配，故须用低压微过热蒸汽冲转，合理暖机；极热态启动造成的热冲击；甩负荷造成的热冲击。Bill Ling Seite 12 汽轮机运行笔记 四、四、汽轮机超速试验的条件汽轮机超速试验的条件 对大型汽轮机组，对超速试验的安排有较严格的要求。按规程规定。超速试验应安排在机组并网并接带一定负荷且运行一段时间，经过充分暖机后，机组迅速减负荷到零、解列后，才可进行超速试验；对于机组超速试验作出这一规定，主要是考虑转子的脆性转变温度(即 FATT值），以及转子做超速试验时的受力；汽轮机转子钢和其他铁索体合金一样，冲击试验断口形貌随试验温度不同而有很大不同。在低温下为脆性断裂,材料的许用应力较

27、低,金属容易断裂；在高温下为韧性断裂，许用应力高些。低温脆性转变温度一般为 100-120度，现在已经更低。转子运行过程中受力分析 启动中转子受力:离心拉应力，热应力；离心应力和转速的平方成正比；超速试验转速 110-112,离心力和额定转速时比增大 21-25；启动时转子受热，转子外表面受压，内表面受拉；若冲转定速后，离心拉应力叠加热应力,转子中心承受的应力很大，往往超过材料的许用应力，容易出现裂纹。启动中除控制转子的温升速度外，经过几次暖机，可以使转子内部温度均匀，减小热应力。低负荷暖机的原因 若空负荷暖机,参数低,进汽量小,加热太慢，不经济，且高中压不能超过低温脆性转变温度，不经济。低负

28、荷暖机运行一段时间进行超速时间，转子热应力明显降低，只受离心拉应力且能超过低温脆性转变温度。2 热膨胀热膨胀 一、一、汽缸的热膨胀（汽缸的热膨胀（绝绝对膨胀）对膨胀）汽缸的绝对膨胀值理论上可以用式表示 LdxxtL0)(计算段材料的线膨胀系数(1/）t计算工况金属温度与冷态温度之差，即计算段的温度增量（）L计算截面至死点的轴向距离 绝对膨胀值取决于汽缸的长度，线膨胀系数和各段金属温度的变化值。实际应用时分段考虑分段考虑：先计算各区段的绝对膨胀值，然后进行修正和叠加，得出汽缸的绝对膨胀值。注意：每台机组必须首先了解滑销系统注意：每台机组必须首先了解滑销系统。汽轮机运行笔记 Seite 13 Bi

29、ll Ling 二、二、胀差（胀差（汽缸和转子的汽缸和转子的相对膨胀）相对膨胀）1.定义定义 启动、停机过程中因为转子、汽缸的质面比和加热条件不同导致的轴向热膨胀的差值。胀差=转子 汽缸（轴向膨胀）分正胀差和负胀差 一般机组允许的正胀差大于负向胀差 启机时启机时 高压缸高压缸 中压缸中压缸 低压前低压前 低压后低压后 级内间隙级内间隙 级间间隙级间间隙 2.危害危害 动、静部分轴向间隙减小。3.胀差的特征和测量方法胀差的特征和测量方法 胀差的特征：推力盘处为胀差是 0，离推力盘越远，转子膨胀量越大,胀差越大。汽轮机结构设计：离推力盘越远，隔板、叶轮轴向间隙越大。转子轴向热膨胀的相对死点：推力瓦

30、 胀差的测量：各缸轴承处，测量转子和轴承（汽缸）之间位移。冷态推力盘靠在工作面上时为 0，转子膨胀大时读数为正，转子多收缩时读数为负。探头布置在轴承座或汽缸上 缸缸胀胀 Bill Ling Seite 14 汽轮机运行笔记 4.影响胀差的因素影响胀差的因素 负荷变化的影响：启动时，转速，负荷上升速度快，则进汽量增加快，换热强烈，转子和汽缸温差大，导致正胀差过大；停机时，降负荷太快，则蒸汽温度下降快，t 转子和汽缸温差加大导致负胀差过大。主蒸汽温度升（降）速度：启机时，温度升高过快，则正胀差增大；停机时，温度降低速度快则出现负胀差增大。应该：汽缸和转子的温差取决于蒸汽温升（降）速度 合理使用暖机

31、控制胀差 轴封供汽温度 冷态启动，t(轴封汽、金属)越大，局部正胀差越大；合理使用法兰加热装置；热态启动，轴封汽温度低于金属温度越多，则局部负胀差越大。轮盘摩擦鼓风效应 排汽温度（真空）泊松效应 胀差保护的制定依据：离推力盘最远，离胀差测点最近处的轮盘、隔板冷态轴向间隙（推力盘靠在工作面上时）3 热变形热变形 汽缸或转子金属内部同一截面存在温差，引起热应力，同时产生热变形。一、一、热变形的危害：热变形的危害：转子和汽缸的变形增大；动静径向间隙发生变化；碰摩；引起大的振动；造成转子弯曲。二、二、上下缸温差引起的热变形上下缸温差引起的热变形 1.原因分析原因分析 系统和布置方面 传热方面：上半缸好

32、于下半缸 启动方式：如蒸汽参数不符合要求，启动时间过短，暖机不合理，汽缸疏水不畅，暖机时间不充分等 停机不当，如停轴封汽过早 2.径向间隙和金属温差间的关系径向间隙和金属温差间的关系 1)汽轮机动、静部分的最小径向间隙在：隔板汽封 0.4 0.7mm 和轴端汽封。汽轮机运行笔记 Seite 15 Bill Ling 2)上、下缸温差引起热变形：猫拱背 3)上、下缸温差的危害：下缸隔板汽封间隙减小，动、静部分摩擦；汽缸变形，造成中心不正；机组振动增大。4)运行规程对上、下缸温差的限制：3550 依据：隔板汽封间隙（猫拱背）：0.40.7mm(单边)；上、下缸温差每增加 10，隔板汽封径向间隙变化

33、 0.1mm。三、三、汽缸内外壁和法兰内外温差引起的热变形汽缸内外壁和法兰内外温差引起的热变形 1.现象现象 汽缸法兰随机组容量增大变厚，启动停机负荷变动时，内外壁温差产生热应力外，还可能导致热变形。内温度高时，内、外壁温差引起热变形中部为立椭圆，法兰出现内张口；两端为横椭圆，法兰出现外张口。Bill Ling Seite 16 汽轮机运行笔记 2.危害危害 法兰产生塑性变形，漏汽；隔板汽封径向间隙减小，碰摩；法兰螺栓受力增大,损伤法兰螺栓。注：运行规程对内、外壁温差的限制：有法兰螺栓加热装置小于 30，无法兰螺栓加热装置小于 100。3.内、外壁温差控制方法内、外壁温差控制方法 控制蒸汽与缸

34、内壁的温差和蒸汽温升率。投入法兰螺栓加热装置。四、四、转子的热弯曲转子的热弯曲 1.弯曲的分类：弹性（暂时），塑性（永久）。弯曲的分类：弹性（暂时），塑性（永久）。由于转子的径向温差太大，其热应力超过材料的屈服极限，造成转子的永久变形，为塑性弯曲。2.弯曲的危害：弯曲的危害：振动加大；动、静部分径向间隙减小，碰摩。注：盘车装置的作用，上下存在温差时，盘动转子，上下受热均匀，减少转子的热弯曲。1.引起大轴弯曲的原因引起大轴弯曲的原因 转子存在径向温差（停机，转子静止，上、下缸温度不等）；离心力的作用；静止状态下进蒸汽；碰磨，局部加热；冷态原始弯曲过大；汽缸进水。3.热弯曲的测量热弯曲的测量 晃动

35、的测量位置：轴承附近的轴径处。晃动的测量内容：转子转动中，轴径表面与探头的径向间隙,直流分量。晃动的组成：临时弯曲+原始晃动 晃动变化值就是轴承附近的轴径处的轴弯曲增加值 运行规程对弯曲的限制：测得转子晃度.不得超过原始晃度 0.025mm 验收规范：冷态最大弯曲 0.05mm，必须直轴。4.运行时防止大轴弯曲的措施运行时防止大轴弯曲的措施（书（书 P272）汽轮机运行笔记 Seite 17 Bill Ling 第三章第三章 汽轮机运行汽轮机运行 汽轮机运行包括启动、停机、负荷变化，运行监视、维护，负荷分配等内容。1 汽轮机启动和停运概述汽轮机启动和停运概述 启动启动：汽轮机从静止状态到工作状

36、态的过程。启动前的准备冲转升速并网带负荷 停机停机：汽轮机从工作状态到静止（或带盘车）状态。减负荷解列转子惰走 投盘车 启动是加热过程，而停机则是降温过程。对汽轮机而言，一次起停（负荷变化）经历一次应力交变，造成低周疲劳损伤，最后导致裂纹。2 汽轮机启动汽轮机启动 一、一、启动方式的分类启动方式的分类 1.按新汽参数分：额定参数启动、滑参数启动按新汽参数分：额定参数启动、滑参数启动 1)滑参数启动的优点：相对于额定参数启动，滑参数启动的进汽参数低、流量大，对汽轮机加热均匀，减小热应力、胀差；进汽参数低，可减少启动汽水损失，缩短启动时间，提高启动经济性；流量大，防止末级超温。2)滑参数启动分两种

37、：压力法启动 冲转前主汽门前蒸汽有一定压力和温度，升速过程逐渐开大调门，利用调门控制转速，直到额定转速调门全开 真空法启动 锅炉点火前，从锅炉到调节级前所有阀门打开，投入抽气设备使炉，机都处于真空状态，升速带负荷全部由锅炉控制。2.按冲转方式按冲转方式分：高压缸启动、中压缸启动、高中压缸联合启动分：高压缸启动、中压缸启动、高中压缸联合启动 1)中压缸启动 启动时蒸汽不经过高压缸，直接从中压缸进汽冲转。为维持高压缸温度水平，可采用通风阀或倒暖的方式。当转速升到一定转速或并网带一定负荷（如 5%负荷）后再切换到高压缸进汽。安全性较高，但启动时间延长。进汽时经过热器、再热器两次加热，缩短了加热到预定

38、参数的时间，汽缸加热均匀，采用中压缸进汽方法，同样冲转功率下焓降小、流量大；高压转子同时被加热。Bill Ling Seite 18 汽轮机运行笔记 2)高中压缸联合启动 带旁路；冷态或热态；启动时，高中压缸同时进汽冲动转子，对合缸机组有好处，减少热应力，缩短启动时间。3.按启动前汽轮机金属温度分：按启动前汽轮机金属温度分：冷态启动（150180）停机时间大于 72 小时（汽缸金属温度约低于该测点满负荷温度的 40%）温态启动（180350）停机 1056 小时（汽缸金属温度约在该测点满负荷温度的 40%80%）热态启动（350）停机小于 10 小时（汽缸金属温度约高于该测点满负荷温度的 80

39、%）极热态启动：停机小于 1 小时 4.按照汽轮机转子温度是否在低温脆性转变温度以上划分按照汽轮机转子温度是否在低温脆性转变温度以上划分 低温脆性转变温度（FATT）：转子材料在该温度以下体现出冷脆性，容易产生裂纹。5.按控制进汽的阀门分：按控制进汽的阀门分：1)调节汽门启动。电动主闸门和自动主汽门全开，进入汽轮机的蒸汽由调节汽门控制。2)自动主汽门和电动主闸门（或旁路门）启动 调节汽门全开，进入汽轮机的蒸汽由自动主汽门和电动主闸门（或旁路门）控制。二、二、冷态启动冷态启动 汽轮机运行笔记 Seite 19 Bill Ling 1.冷态滑参数启动的主要步骤冷态滑参数启动的主要步骤 启动前的准备

40、工作 抽真空 暖管 冲转、升速和定速暖机 并列接待初始负荷 加负荷至额定值 2.冲转前操作程序冲转前操作程序 配汽包炉的机组：油循环发电机水冷系统投用启动盘车轴冷系统投用及循环水母管冲压低压清洗及凝结水循环除氧器加热锅炉上水凝汽器抽真空轴封送汽锅炉点火后汽机进汽管暖管。配直流炉的机组：油循环发电机水冷系统投用启动盘车轴冷系统投用及循环水母管冲压低压清洗及凝结水循环高压清洗、给水循环一除氧器加热凝汽器抽真空锅炉点火后汽机进汽管暖管轴封送汽。轴冷系统投用及循环水母管冲压有时放在最前面进行。由于每台机组的型式不同，所以冷态冲转前的操作内容会有区别，而且操作顺序也会有些不同，但大部分操作内容和程序都是

41、相同的。1)启动前的准备工作 疏水门全开，油泵试转供油正常，盘车马达试运转正常。油泵、给水泵、凝结水泵联动试验。真空系统、循环水系统检查。重要表计正常：转速、晃动、汽缸金属温度、水位计等。除氧器水位 2/3，凝结器水位 3/4，油箱油位 2/3。油循环油循环 目的：检查油系统完好程度，进一步净化油系统，提高透平油油质，调节油温，维持冷油器出口,轴承入口 35-45(油温过高,粘度低,油膜薄,轴承易干磨,油易老化,油温过低,粘度大,油膜厚,稳定性差,油膜振荡引发振动增大)。主要操作：投启动油泵，开冷油器油侧进、出口门，水侧进口门开、出口门关注意油箱油位变化。2)启动盘车 汽轮机启动前必须先投盘车

42、，原因：启动盘车后可先对机组进行检查；汽机冲转前会有部分蒸汽进入机内，若转子静置，会产生热弯曲。3)低压清洗和凝结水循环 凝结水以及除氧器系统的冲洗低压清洗 给水系统的冲洗高压清洗 Bill Ling Seite 20 汽轮机运行笔记 低压清洗和凝结水循环的目的：清洗凝汽器、轴封加热器、低压加热器、除氧器及其管系，并使系统内水质达到要求。检查设备系统工作情况是否正常，并建立凝结水系统循环，以便启动给水循环。4)除氧器加热 汽包炉进水前及直流炉点火前应对除氧器的水进行加热，将其加热到微正压下的饱和温度，进行热力除氧（除气），以保证锅炉点火时炉内给水水质合格，防止锅炉腐蚀。注意事项：除氧器加热的条

43、件：凝结水系统清洗结束；除氧器系统已按加热前要求检查过，阀门位置已按规定设置完毕；除氧器汽压联锁及高水位、低水位保护已校验正常，已处在准备充水加热的状态；除氧器水位已由凝结水补水泵加至规定值；除氧器备用汽源正常，备用汽管道已经充分暖管。除氧器进汽前需启动除氧循环泵，并确保除氧循环泵运转正常。除氧器进汽加热时，应维持正常水位。给水箱出水含氧量应合格。5)高压清洗和大循环 机组启动时，高压清洗指高压给水管道冲洗和锅炉冷态水冲洗；大循环即指锅炉点火前给水的正常循环。对汽包炉来说没有大循环，只有向锅炉上水。配直流炉机组的高压清洗和大循环配直流炉的机组，锅炉的进水、低温冲洗都用给水泵进行。6)抽真空，投

44、入轴封系统 目的：创造暖管、冲转条件 操作顺序：投循环水投凝结水投盘车投抽气器投汽封 (防止轴承油中带水）轴封供汽过热度大于 14 度。供汽压力用启动曲线推荐值。在除氧器加热凝结水后进行，因为这时已可能会有热水进入凝汽器，待到锅炉点火汽机进汽管暖管时，更会有大量的蒸汽进入凝汽器。如果凝汽器内没有建立一定的真空，汽水进入凝汽器，会使凝汽器内形成正压，损坏排汽缸安全门等设备。凝汽设备建立真空凝汽设备建立真空更是汽轮机冲转必不可少的条件！注意事项 必须在盘车状态下，才能投入轴封供汽必须在盘车状态下，才能投入轴封供汽。轴封送汽时间尽可能短 将真空维持到冲转要求的数值。特别注意：冷态启动，应该先投入抽气

45、设备和轴封加热器，后投入轴封供汽。热态启动，应该先投入轴封供汽，后投入抽气设备和轴封加热器。7)暖管 暖管内容：主、再热蒸汽管道，辅助用汽管道。暖管温升速度：不大于 35/min。暖管时间：10-15min。暖管目的：防止蒸汽带水进入汽轮机；减小管道热应力。汽轮机运行笔记 Seite 21 Bill Ling 注意事项 疏水及时排放。暖管前，投循环水（因暖管疏水排至凝汽器），投凝结水系统，投抽气器。暖管及旁路投运后，控制排汽室温度在 80以内。旁路系统投入使用后，排汽室温度会逐渐升高，此时要控制低压旁路排入凝汽器蒸汽的温度，并控制排汽室温度，以免对低压缸膨胀差造成过大影响。打开疏水门，保证疏水

46、及时排出同时使管内蒸汽流动，才能顺利预热管道，并使蒸汽本身的温度逐渐提高至能满足冲转的要求。3.冲转参数选择冲转参数选择 传热方式：凝结放热对流放热导热 启动参数的选择，主要是考虑金属部件的热应力，而热应力的大小主要是取决于蒸汽与金属部件之间的温差和放热系数。压力过低，加热效果差，暖机时间长；过高，热冲击大，且流量过小，暖机时间延长，开机时间延长。高压过热蒸汽高压过热蒸汽 低压微过热蒸汽低压微过热蒸汽 湿蒸汽湿蒸汽 低压过热蒸汽的放热系数较小（=58.15174.45 W/(m2 K)），相当于额定参数时的 1/10。进汽温度要求蒸汽至少有进汽温度要求蒸汽至少有 50的过热度。的过热度。适宜的

47、启动蒸汽温度对汽轮机的启动具有决定的意义。再热蒸汽往往难于同时达到要求过热度要求。常延迟冲转时间，从而延长了整个机组的启动时间。为了减小这种矛盾，常采用尽量开足再热蒸汽管疏水阀门以增加疏水量的办法。有汽机旁路的机组，还采用在暖管时有意关小汽机低压旁路阀，从而提高再热蒸汽压力以增加疏水量，达到提高中压主汽门前再热汽升温速度，赶上主蒸汽升温速度的目的。为什么凝汽式汽轮机启动时要建立必要的真空？可使汽缸内气体密度减小，转子转动时与气体摩擦鼓风损失也减小；汽缸内保持一定的真空，可增大进汽做功的能力，减少汽耗量，并使低压缸排汽温度降低。若启动时真空太低，冲转时可能使凝汽器内产生正压，引起大气安全门动作或

48、排汽室温度过高，使凝汽器铜管急剧膨胀，造成胀口松弛，导致凝汽器漏水。真空也不需要太高，过高，抽真空时间延长，流量过小，暖机时间延长，开机时间延长。真空 450-500mmHg 主汽为低压微过热蒸汽低压微过热蒸汽，温度高于金属温度 50-100 度（不应大于 426 度），过热度不低于 50 度。两侧主汽温度差小于 17 度；上下缸温差不大于 50 高、中压缸合缸，主、再热蒸汽温度差一般为 28 度，短时可允许在 42 度，不得大于 80 度。润滑油压及轴承油流正常，油温 35-45 度。晃动变化:不大于原始的 0.02mm。Bill Ling Seite 22 汽轮机运行笔记 4.汽轮机冷态启

49、动步骤汽轮机冷态启动步骤 1)冲转和摩擦检查 对 300MW 机组冷态启动时，用主汽门冲转暖机，以 100150r/min 的升速率将转速升至 600r/min，盘车装置自动退出 600r/min 摩擦检查。切断进汽 5min 内快速完成检查，确认无金属声后，迅速冲转至 600 转/分，升速率 100150r/min。2)升速到中速暖机 1500 rpm（随机组不同有变化），暖机。中速暖机转速确定的原则中速暖机转速确定的原则 避开临界转速(以实测的为准)避开低压缸长叶片共振频率 部分机组选用 1500r/min 作为中速暖机转速 上汽厂引进型 300MW 机组，中速暖机转速选用 2000208

50、0r/min 原因是考虑避开低压缸长叶片共振频率。过临界时注意的问题：迅速通过过临界时注意的问题：迅速通过，严格监视振动严格监视振动 机组过临界转速时的升速率大多为 300r/min 暖机时间需 6090 min，引进型 300MW 机组中速暖机时间长达 180min.中速暖机阶段是否结束，要看高中压缸的温度水平。3)升至全速 中速暖机结束，升速到 3000 rpm，向电气发出信号。机组达到升速条件后，即可进行升速操作。机组在 3000r/min 时，一般不安排暖机时间，只安排进行少量的操作，并进行全面检查。操作和全面检查结束并确认没有问题后，将机组并入电网。冲转过程基本要求 升速率小于 10