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汽轮机运行分析

汽轮机运行分析

二○○九年六月

第一部分：

汽轮机

汽轮机的运行工况

进汽压力…………………………………………………………………………………………1

进汽温度…………………………………………………………………………………………2

调节级汽压………………………………………………………………………………………3

调节级温度…………………………………………………………………………………………4

调速汽门后汽压……………………………………………………………………………………5

蒸汽流量……………………………………………………………………………………………5

抽汽压力……………………………………………………………………………………………6

抽汽温度……………………………………………………………………………………………7

排汽温度……………………………………………………………………………………………7

轴封汽压力…………………………………………………………………………………………8

轴封汽温度…………………………………………………………………………………………8

轴向位移……………………………………………………………………………………………9

汽轮机转速…………………………………………………………………………………………9

汽轮机负荷…………………………………………………………………………………………10

汽轮机振动…………………………………………………………………………………………11

热应力、热胀、热变形的影响

汽缸膨胀……………………………………………………………………………………………14

汽缸与转子的相对膨胀…………………………………………………………………………15

上、下缸温差………………………………………………………………………………………17

汽缸、法兰内外壁温差……………………………………………………………………………18

汽缸壁、法兰、法兰与螺丝温差…………………………………………………………………18

转子热弯曲…………………………………………………………………………………………19

油系统的运行

油压…………………………………………………………………………………………………19

油箱油位……………………………………………………………………………………………20

冷油器出油温度……………………………………………………………………………………21

轴承温度……………………………………………………………………………………………21

推力瓦温……………………………………………………………………………………………22

第二部分：

汽轮机辅助设备

凝汽器的运行

凝汽器水位……………………………………………………………………………………23

凝结水温度……………………………………………………………………………………24

凝结水流量……………………………………………………………………………………24

凝汽器真空变化原因……………………………………………………………………………25

循环水出水真空………………………………………………………………………………26

凝结水导电度…………………………………………………………………………………26

凝汽器温升……………………………………………………………………………………27

凝汽器端差…………………………………………………………………………………………27

凝结水过冷…………………………………………………………………………………………28

除氧器的运行

除氧器汽压…………………………………………………………………………………………28

给水箱水位…………………………………………………………………………………………29

除氧器振动冲击或喷水……………………………………………………………………………29

给水含氧量…………………………………………………………………………………………30

加热器的运行

加热器汽压…………………………………………………………………………………………30

加热器出水温度……………………………………………………………………………………31

高压加热器给水流量………………………………………………………………………………32

加热器水位…………………………………………………………………………………………32

加热器端差………………………………………………………………………………32

第三部分：

辅机

泵与电动机的运行

电动机外壳（或铁芯）温度………………………………………………………………………33

轴承温度……………………………………………………………………………………………34

辅机轴承振动………………………………………………………………………………………35

电动机电流…………………………………………………………………………………………35

轴承油位……………………………………………………………………………………………36

给水泵的运行

给水流量……………………………………………………………………………………………37

给水压力……………………………………………………………………………………………39

给水管道与锅炉压力差……………………………………………………………………………39

平衡出口压力………………………………………………………………………………………39

浮动环进水压力……………………………………………………………………………………40

循环水泵的运行

循泵进口真空………………………………………………………………………………………40

循泵出口压力………………………………………………………………………………………41

压缩空气压力………………………………………………………………………………………41

气泵油压……………………………………………………………………………………………42

抽汽逆止门使用的动力气缸的内在结构…………………………………………………………42

第四部分：

发电机

发电机风温…………………………………………………………………………………………42

双水内冷进水温度……………………………………………………………………………………42

双水内冷出水温度…………………………………………………………………………………43

双水内冷进水压力…………………………………………………………………………………43

双水内冷流量………………………………………………………………………………………43

发电机静子温度……………………………………………………………………………………44

发电机检漏仪绝缘值……………………………………………………………………………44

小网振荡……………………………………………………………………………………………45

随励磁电流增大，可导致转子径向不对称温差使汽机振动增大………………………………45

发电机并网信号消失………………………………………………………………………………46

附：

机组原则性启动程序……………………………………………………………………………………47

冷态启动锅炉点火前系统检查和准备工作……………………………………………………………48

DCS故障……………………………………………………………………………………………………49

凝结器铜管化学处理…………………………………………………………………………………50

金属材料…………………………………………………………………………………………58

火力发电厂金属技术监督……………………………………………………………………………62

俺太累了………………………………………………………………………………………………70

第一部分：

汽轮机

一、汽轮机的运行工况

⒈进汽压力

⑴变化原因：

1锅炉出力变化或发生扑、熄火等故障；

2锅炉调节不当或自动调节失灵；

3主蒸汽管系运行方式变化；

4机组负荷突变或失去负荷；

5锅炉再热或旁路系统阀门误动作；

6电网频率突变；

7锅炉主汽门或汽机总汽门、主汽门、调门误关；

8主机抽汽时主机负荷变化。

⑵进汽压力升高的影响：

1汽温不变，汽压升高，汽机总焓降增加，维持同一负荷，调速汽门关小，蒸汽流量减少，调节级及各中间压力级都将降低。

由于机组为喷嘴调节，各调门按顺序开启，调门总开度虽关小，但先开几只调门开度仍大，在汽压升高，调节级压力下降时，调节级焓降增加较多，使调节级叶片应力也随之升高，尤其前几只调门开度大对调节级叶片应力增加较为显著，但一般只要进汽压不是过高，动叶应力不会超过允许值。

[调节级:

喷嘴调节汽轮机的第一级称为调节级,其通流面积是随负荷变化而变化的]

2调门采用无节流运行，若人为关闭的调门只数过多，使调节级压力降低，而其它调门开足，汽压升高使调节级焓降增加很大，调节级叶片应力有超限危险，根据计算捷克AK22机组，在其他四只调门关闭，第一调门全开运行时，调节级动叶弯应力将超限三倍左右。

3汽压升高，汽温不变，汽机低压段湿度增加，不但使汽机的湿汽损失增加，降低汽机的相对内效率，并且增加了几级叶片的侵蚀作用，为了保证安全，一般要求排汽干度大于88%，高压大容量机组为了使后几级蒸汽湿度不致过大，一般都采用中间再热，提高中压进汽温度。

4运行中汽压升高，调门开度不变，蒸汽流量升高，负荷增加，要防止流量过大，机组过负荷，对汽动给泵则应注意转速升高，防止发生超速，给水压力升高过多。

5汽压升高过多至限额，使承压部件应力增大，主汽管、汽室，汽门壳体、汽缸法兰和螺栓吃力过大，材料达到强度极限易发生危险，必须要求锅炉减负荷，降低汽压至允许范围内运行。

⑶进汽压力降低的影响：

1汽压降低，汽轮机的焓降要减小，同时在调门开度不变时，由于压力降低，蒸汽比容增大，调门的通流能力一定，则蒸汽流量相应地减少，，汽轮机出力降低，汽动给泵则转速降低，影响给水压力，流量降低。

2要维持汽轮机出力不变，汽压降低时，调门必须开大，增加蒸汽流量，各压力级的压力上升，会使通汽部分过负荷，尤其后几级过负荷较严重；同时机组轴向推力增加，轴向位移上升，因此一般汽压过多要减负荷，限制蒸汽流量不过大。

3低汽压运行对机组经济性影响较大，中压机组汽压每下降0.1Mpa，热耗将增加0.3～0.5%，一般机组汽压降低1%，使汽耗量上升0.7%。

4汽压降低过多，会影响抽汽器与汽动辅助油泵的运行。

⒉进汽温度：

⑴变化原因：

1锅炉燃烧调节不当或锅炉负荷变化；

2减温装置失效或锅炉主汽或再热器旁路系统减温水门泄漏；

3给水压力变化，减温水量改变；

4并炉时，锅炉主汽管疏水未放尽或运行时过热器、再热器带水发生汽温剧降或水冲击；

5给水温度突然变化；

6联合汽门故障，如门杆折断或门座逃出等使再热器两侧流量偏差。

⑵进汽温度升高的影响；

1维持高汽温运行可以提高汽轮机的经济性，但不允许超限运行，因为在超过允许温度运行时，引起金属的高温强度降低，产生蠕胀和耐劳强度降低，脆性增加，长期汽温超限运行将缩短金属部件的使用寿命。

因此，必须严格控制汽温不准超限运行。

并建立汽温超限运行时间的统计，以便及时分析金属超限的影响程度，加强金属监督，防止发生脆化爆破。

2主汽管及附件采用铬钼合金钢，承受温度较高，20号碳素钢按规定常用于450℃及以下温度，国产30万机组汽缸及转子叶片采用铬、钼、珠光体热强钢，一般常用于550℃，持久强度比较稳定。

3汽温升高使机组的热膨胀和热变形增加、差胀上升，汽温升高的速度过快，会引起机组部件温差增大，热应力上升，还使叶轮与轴的紧力、叶片与叶轮的紧力发生松弛，易发生通汽部分动静摩擦，如由于管道补偿作用不足或机组热膨胀不均易引起振动增加。

[差胀:

转子与汽缸的相对膨胀,汽轮机在起停和工况变化时,由于转子和汽缸之间存在温差,因此其轴向存在膨胀差.推力盘同一侧,动静部分之间的膨胀之差.]

⑶进汽温度降低的影响;

1汽温降低，使汽轮机焓降减少，要维持一定负荷，蒸汽流量增加，调节级压力上升，调节级的焓降减小，对调节级来讲安全性较好。

2在汽压、出力不变的情况下，汽温降低蒸汽流量增加，末级叶片焓降显著增大，会使末级叶片和隔板过负荷，一般中压机组汽温每降低10℃，就会使最后一级过负荷约1.5%，一般汽温降低至某一规定值要减负荷，防止蒸汽流量过大。

3汽温降低汽机高压部分压力级焓降减小，喷嘴出口速度减小，如圆周速度不变，则叶片进口相对速度的数值降低，其方向也改变，蒸汽与叶片要发生冲击，为维持同一负荷，蒸汽流量增加，要使蒸汽从各级叶片中通过，叶片反动度要增加，引起转子轴向推力加大，因此低汽温时应加强对轴向位移、推力瓦温的监视。

[反动度：

蒸汽在动叶通道内膨胀时的理想焓降△hb和在整个级的滞止理想焓降△ht*之比。

]

4汽温降低，汽轮机后几级蒸汽湿度增加，加剧了湿蒸汽对后几级叶片的冲蚀，缩短叶片的使用寿命。

5汽温降低要注意下降速度不能过快，汽温突降将引起机组各金属部件温差增大，热应力上升，因温降产生的温差会使金属承受拉伸应力，其允许值比压缩应力小，且差胀向负值变化，会使机组发生振动，甚至动静摩擦。

一般高压机组规定汽温突降50℃以上要紧急处理，避免由于温差引起热应力超限，影响机组使用寿命。

6汽温急剧下降，往往是水冲击的预兆，注意降至一定值，开启主汽管及汽缸疏水门，若剧降至限额应迅速停机，防止水冲击对机组造成损坏。

水冲击的象征除了汽温突降，有时会出现轴封、主汽门、调速汽门等法兰、门杆轴封冒白色湿蒸汽，机组振动增大，汽机或抽汽管内有水击声等现象。

7低汽温运行，机组焓降减少，汽耗量增加，汽机经济性下降。

一般汽温每降低10℃，机组效率将降低0.5%。

8汽温、汽压同时降低，使蒸汽保持一定过热度，汽温降低的危害性要小，一般可参照汽压降低的程度进行分析处理，滑参数运行的机组，汽温降低的限额则以蒸汽过热度为准。

如国产30万机组要求滑参数时蒸汽过热度130℃以上。

⑷进汽温度热偏差的影响；

1国产30万机组，锅炉为甲、乙两炉膛。

由于燃烧，蒸汽流量分配的差异，尚有热偏差，因此对汽机过热汽温及再热汽温两侧都有一定偏差，锅炉用调节油水比，减温水等办法尽可能缩小汽机两侧进汽温度偏差，有时各高压调速汽门开度不一或联合汽门故障关闭，使过热器或再热器两侧流量偏差，会造成汽机两侧进汽温度热偏差增大。

2制造厂要求汽机汽温热偏差不超过15℃。

如热偏差过大，使汽缸左右两侧进汽受热不均匀，热膨胀不均将引起机组动静部分发生中心偏斜，机组振动增加，热偏差增大应联系锅炉调整，如果热偏差严重超限应紧急停炉。

⒊调节级汽压：

⑴变化原因：

A：

汽门开大而升高；

1负荷增加；

2汽压或汽温下降，使蒸汽流量增加；

3真空严重下降，使蒸汽流量增加；

4通流部分磨损，调节级或第一、二压力级叶片进口打坏；

5抽汽量增加。

B：

汽机叶片通流部分结垢，调节级压力升高。

⑵调节级压力变化的影响：

1正常运行时，调节级压力可代表机组负荷变化，负荷突降至0，调节级压力也跌至0，调节级汽压是随蒸汽流量的增加而上升的，如负荷不变，调节级压力上升是说明蒸汽流量增加。

机组经济性发生变化，调节级压力过高，汽轮机通流部件强度易发生严重超限，因此一般汽轮机除规定最高负荷外，还规定调节级最高汽压的限额。

2调节级压力上升，可以判断汽机通流部分的清洁状况，分析叶片是否结垢，在分析叶片有否结垢情况时，不宜选择同一负荷比较，因为负荷受汽压、汽温或真空等因素影响，应选择同一蒸汽流量下与大修后通汽部分清洁时比较，如果上升，说明通流部分结了盐垢。

3ΔP=（P—P净）/P净×100%；

P：

实测的调节级汽压；

P净：

叶片在大修后洁净状况下的调节级汽压

ΔP：

调节级压力相对增大值；

一般要求调节级压力相对增长值不超过5%，如果超过15%，应设法带低负荷清洗叶片。

叶片结垢严重会影响机组出力不足，由于效率下降，蒸汽流量上升，机组运行经济性变差叶片结垢使反动度上升，轴向推力增加，叶片长期结垢运行易发生断叶片事故。

⒋调节级温度

⑴变化原因：

1负荷变化；

2进汽温度变化；

3调速汽门开度变化；

4蒸汽流量改变；

5调节级部分叶片损坏。

⑵调节级温度变化的影响：

1调节级温度一般随进汽温度升高或蒸汽流量增加而上升，并与调节级压力相应变化。

2调速汽门的节流将影响调节级汽温变化，调速汽门开大，节流作用减小，调节级温度相应升高。

3高压大容量单元机组在起动时应注意调节级温度突变，因滑参数起动，开始时汽压较低调速汽门开度较大，待锅炉升压时，为维持机组负荷不致上升过快，将调速汽门关小，节流作用增加，从焓熵图可知，调门节流作用引起温度降低。

另外，由于调门关小，第一级喷嘴流通面积减小，要通过同一蒸汽流量，需增加喷嘴焓降，使其蒸汽流速增加，第一级喷嘴焓降增大，调节级温度也将降低。

如果起动过程，锅炉升压前，汽机调门近全开，调节级温度达到最高，在升压过程中，调门关小速度过快，将会发生调节级温度突降，使汽缸产生很大的热应力，因此起动时，须注意监视调节级温度变化速度不超限。

⒌调速汽门后汽压：

⑴变化原因:

1调速汽门开度变化；

2进汽压力变化；

3调速汽门门杆折断或阀座松脱等故障；

4汽机负荷或蒸汽流量变化。

⑵调速汽门后汽压变化的影响：

1调速汽门后汽压一般可作为监视负荷变化或蒸汽流量变化的依据。

2各调速汽门后汽压变化说明各调速汽门的开度在发生变化。

不同的负荷。

各调门开启顺序及开度情况从调门后汽压进行分析。

当该调门未开启时，调门后汽压和调节级压力相接近，若该调门近开足，则调门后汽压和汽机进汽压力相接近。

如果该调速汽门或联合汽门的门杆折断或其他故障，则该调门后汽压反映出调门处处于常关或关不严状况。

关不严状况的现象：

调门后汽压低于进汽压力而高于调节级压力。

3引起调门振动大的原因一般是由于周围环境温度高，导致触点氧化而接触不好引起的。

⒍蒸汽流量：

⑴变化原因：

1汽机负荷变化；

2汽压或汽温变化；

3抽汽量变化；

4真空变化；

5通流部分严重损坏或结垢；

6电网频率变化；

7流量计漏水；

8旁路系统阀门不严密。

⑵蒸汽流量变化的影响：

1运行时，蒸汽流量可以用来监视汽机负荷，如果蒸汽流量增大则表示汽机附和上升，蒸汽流量时监视汽机运行安全的重要依据，流量改变，对调节级及最末级的焓降变化最大，因此蒸汽流量增加使调节级及最末级的反动度增大，引起轴向推力增加。

蒸汽流量过大必将引起汽机隔板、叶片应力增大过负荷及轴向推力过大，有些机组规定蒸汽流量限制就是这个道理。

2蒸汽流量改变，因为调节级和最末级焓降发生改变，使他们的速度比偏离最佳值，，因此效率必将降低，而中间各级在流量改变时，焓降基本上保持不变，其速度比保持不变，则中间各级的效率保持不变，在经济负荷下的蒸汽流量，调节级及末级焓降变化接近速度比最佳值，蒸汽流量时监视机组汽耗率的重要数据，及时分析汽耗率大小保持机组经济运行。

[速度比：

轮周速度与喷嘴出口汽流速度的比。

x1=u/c1]

3蒸汽参数的变化对流量计要产生偏差，因为蒸汽流量时采用重量流量，而流量表差压计的喷嘴或孔板的设计是按一定参数选择的，参数发生变化将引起仪表指示偏差。

4流量计是利用差压原理指示的，如果流量表低压端漏水，则误指示降低。

⒎抽汽压力：

⑴变化原因：

1负荷变化；

2蒸汽流量变化；

3抽汽流量变化；（加热器凝结水流量，除氧器汽压、对外用户供汽量等变化或抽汽逆止门卡涩等）

4通汽部分叶片结垢；

5抽汽级叶片折断；

6夹层蒸汽调整。

⑵抽汽压力变化的影响：

1抽汽压力一般随蒸汽流量而改变，当抽汽量改变时，抽汽压力也相应发生在一个很小的范围内变化，因为在汽轮机的第一级和最末级的压力基本保持不变时，抽汽压力的改变必然引起各级焓降的重新分配。

如抽汽压力升高，使抽汽级以前各级焓降减小，而使抽汽级后各级的焓降增加。

但这种影响并不是均匀的：

影响严重的是抽汽级前后两级。

当抽汽量减少，抽汽压力相应升高些，使抽汽级前一级的焓降减少的最多，使抽汽级后一级的焓降增加的最多，而其他各级焓降变化较小。

2还为了分析汽轮机通汽部分叶片结垢的部位，除调节级压力作为监视比较外，各级抽汽压力也可作为监视比较点，但需注意该级抽汽量，汽机进汽量都要选择相同条件下比较。

在汽机相同进汽量、相同抽汽量情况下，如果某一级抽汽压力上升较多，则可说明这一级抽汽口后几级叶片结垢严重。

3抽汽压力也是监视机组安全运行的一项数据。

当抽汽停用或用量极少时（比如：

高加停用或热用户不需），抽汽压力升高，由于高压各级的焓降缩小，致使反动度增大，轴向推力增大。

另外因为汽轮机抽汽的后几级蒸汽流量比抽汽使用时相应增加，要维持额定负荷运行，易引起汽机抽汽后几级隔板、叶片应力增加超荷。

国产30万机组，当三台高加未投用，第一、二、三级抽汽停用时，机组要进行限制蒸汽流量或减负荷运行，防止汽机应力超限，当抽汽量过大，抽汽压力降低，使抽汽级前几级焓降过大，应力增加。

为防止滥用抽汽，抽汽量过多引起前几级隔板或叶片应力超限，有些机组规定调节级压力与一级抽汽压力差及一级与二级抽汽压力差的限额就是这个道理，发现压力差超限应限制抽汽量或减负荷。

⒏抽汽温度：

⑴变化原因：

1蒸汽流量或负荷变化；

2抽汽量变化；

3从抽汽管倒入冷汽或水，如加热器管子泄漏，减温水门未关，加热器疏水系统倒流，备用汽系统倒回，抽汽管积疏水等。

4汽机叶片故障。

⑵抽汽温度变化的影响：

1抽汽温度一般用于监视抽汽运行工况变化，例如某一台机组调节级叶片换新，因材质问题，投运后不久损坏，当时其他运行工况反映不显著，但一级抽汽温度明显上升。

2为了防止抽汽用户冷汽或冷水倒入抽汽管进入汽缸，引起温度差突增或水冲击事故，故有的机组装设抽汽管道温度差报警装置，以便及时发现，运行中发现抽汽温度突然降低，应分析有否倒入冷汽或水的可能，及时采取隔绝措施。

高压大容量机组由于抽汽系统复杂，最易发生汽轮机进水进冷汽事故，引起叶片损伤、动静摩擦，热应力过大发生金属部件裂纹或永久变形，推力轴承损坏等事故。

3汽轮机轴封疏汽至抽汽系统，有时会影响抽汽温度升高。

如国产30万机组，七级抽汽无逆止门，高、中压缸轴封疏汽一部分至七级抽汽系统，当七级抽汽低压加热器未投用，这部分高温蒸汽倒入七级抽汽至低压缸，使该级抽汽温度上升。

⒐排汽温度：

⑴变化原因：

1凝汽器真空变化；

2起动及低负荷运行时间长，排汽缸喷雾冷却水量不足或喷孔阻塞，运行中喷雾冷却水泄漏。

3无蒸汽运行。

⑵排汽温度变化的影响：

1一般排汽温度和排汽背压下的饱和温度相接近，有些机组排汽温度测点在排汽缸上，因此要比饱和温度高些，但他们的变化趋势时相适应的，可以进行对照，背压升高后会引起排汽部分的法兰、螺栓应力增大。

2机组起动时由于调速汽门进汽存在节流以及叶片的鼓风摩擦产生热量，蒸汽流量很小，难以使这些热量迅速带走，排汽温度将升高，且启动时真空过分低，相应的饱和温度也很高，排汽温度过高，叶片、低压缸、低压轴封热变形增大，排汽室的膨胀量过分增大，若低压轴承座与排汽缸为一体，将使低压转子的中心线抬高破坏转子中心线的自然垂直，从而引起机组的强烈振动，或低压轴封摩擦，排汽温度高还会影响凝汽器铜管，管板上的胀口松动漏水，因此要开启排汽缸喷雾冷却水