汽轮发电机的工作原理及故障处理Word下载.docx

1、将在汽轮机高压缸做完功的蒸汽，再送回锅炉过热器加热到新蒸汽温度，回中、低压缸继续做功。按蒸汽初蒸汽分类：1、 低压汽轮机：新汽压力为1.21.5MPa；2、 中压汽轮机：新汽压力为2.04.0MPa；3、 次高压汽轮机：新汽压力为5.06.0MPa；4、 高压汽轮机：新汽压力为6.010.0MPa；还有超高压、亚临界压力、超临界压力汽轮机等等。汽轮机型号表达方式：我国采用汉字拼音和数字来表示汽轮机的型号。型号中第一组符号的汉字拼音，表示汽轮机的热力特性或用途，数字表示汽轮机的额定功率，第二组符号由数字组成，表示汽轮机主蒸汽参数。例如 N6-2.35 凝汽式，额定功率6MW，初压2.35MPa

2、B3-3.43/0.49 背压式，额定功率3MW，初压3.43MPa背压0.49MPa针对水泥余热资源品位低、流量大的特点,在满足水泥工艺要求前提下,为充分利用余热热能，宁国一线采用多级冲动混压凝汽式带减速机型汽轮机。利用参数较低的主蒸汽和来自闪蒸器的饱和蒸汽发电,汽轮机额定功率6480kW,排气压力-95.6kPa, 转速5829rpm，级数9级,工作状态下额定蒸汽条件: 入口蒸汽压力 主蒸汽 高压混汽 低压混汽 2.45Mpa 0.31Mpa 0.006Mpa入口蒸汽温度 335 饱和 饱和 入口蒸汽流量 31.93t/h 2.24t/h 0.93t/h 汽轮机为减速式汽轮机，通过速比为5

3、829/1500rpm的减速机减速至1500rpm，这样汽轮机的整体尺寸较小，暖机和冲转所需的时间较短，便于汽轮机停机后能够在短时间内迅速再投入，适应窑系统工况的波动。针对汽轮机后几级叶片水份较多、易发生水蚀现象的特点，在低压部分特别设计了集水槽和疏水孔，充分利用转子转动的离心力分离水珠，避免水蚀。另在末两级叶片前部覆盖了一层特殊合金，以减轻水击产生的损伤。汽轮机的调节系统采用电、液（压）调节方式，感应机构为电磁式，执行机构为液压传动式。调节系统稳定可靠，保证了汽轮机在设计范围内的任何工况下稳定运行。为保障汽轮机安全运行,宁国工厂的汽轮机设置下列保护装置:1、主蒸汽进汽阀门丧失油压而自动关闭；

4、2、超速保护（电气、机械保护）；3、润滑油、跳闸油压力低保护；4、推力轴承磨损保护；5、排汽压力保护。汽轮机油系统组成有:油箱装置、油雾排气扇、油净化器、油冷却器、润滑油过滤器、调节油过滤器、主油泵、辅助油泵、紧急油泵、控制（润滑）油压调节阀、油温调节阀、储能器及相应的管道和现场仪表等。润滑油主要作用是为保证各轴承部位的润滑、冷却、清洗及防止氧化等。另外,汽轮机的控制及调节、保护系统均采用油作为工质，使用同一油箱。具体见油管系统线图83Y08-5001，油品为美孚（Mobil）46#透平油。主油泵：为汽轮机的减速机一根轴驱动齿轮泵，转速1025rpm，能力55m3/h。当汽轮机正常运行时，向汽

5、轮机、发电机润滑油系统和向汽轮机控制油系统供油。辅助油泵：为电机驱动齿轮泵，能力54m3/h，电机额定功率37kW。汽轮机组启动与停止时向汽轮机系统供油。紧急油泵：为直流电机驱动齿轮泵，能力17m3/h，电机额定功率2.2kW。当汽轮机系统主油泵及辅助油泵无法启动时，该油泵自动启动向油系统供油。盘车装置：型式：手动啮合电机驱动自动分离式。在机组升温启动与机组停车降温时带动转子，使汽轮机和发电机的轴与轴瓦间形成油膜，同时使汽机转子均匀受热。真空泵：将凝汽器内的不凝结气体抽出以保持较高的真空度，使做过功的蒸汽能充分冷凝，设计真空-95.6kPa。汽封蒸汽凝汽器：使汽封部蒸汽凝结成水重新参加系统循环

6、，并回收蒸汽所携带热能。冷却水为凝结水，热交换加热。二、汽轮机典型事故处理汽轮机动静部分摩擦及大轴弯曲、事故原因1、动静部分发生摩擦的原因1）动静间隙安装、检修调整不当2）动静部套加热或冷却时，膨胀或冷却不均匀3）受力部分机械变形超过允许值4）推力轴承或主轴瓦损坏5）机组强烈振动6）转子装套部件松动有位移7）通流部分的部件损坏或硬质杂物进入通流部分8）在转子弯曲或汽缸严重变形的情况下强行盘车2、引起大轴弯曲的主要原因1）动静部分摩擦使转子局部过热2）停机后在汽缸温度较高时，由于某种原因使冷水进入汽缸，引起高温状态下的转子下侧接触到冷水，局部骤然冷却，出现很大的上下温差而产生热变形，造成大轴弯曲

7、。据计算结果，当转子上下温差达到105200时，就会造成大轴弯曲。转子金属温度越高，越容易造成大轴弯曲。3）转子的原材料存在过大的内应力，在较高的温度下经过一段时间运转后，内应力逐渐得到释放，从而使转子产生弯曲变形。、事故现象由于这种事故发生在汽缸内，无法直接观察，因而只能根据事故的原因、现象进行判断。一般具有下列特征：1）机组振动增大，甚至强烈振动。2）前后汽封处可能产生火花。3）汽缸内部有金属摩擦声音。4）有大轴挠度指示表计的机组，指示值将增大或超限。5）若是推力轴承损坏，则推力瓦温度将升高，轴向位移指示值可能超标并发出信号。6）上下汽缸温差可能急速增加。三、事故处理办法通过各种特征，如机

8、组振动增大、汽缸内有金属摩擦声或汽封处产生火花等，结合有关表计指示值变化判断是这种事故，应果断的故障停机，不要采取将负荷或降转速继续暖机，以致延误了停机时间而扩大事故，加剧设备的损坏。停机时要记录转子惰走时间，静止后进行手动盘车。如果盘车不动，不要强行盘动，必须全面分析研究，采取适当措施，直至揭缸检查。汽轮机水击汽轮机水击事故是一种恶性事故，如处理不及时，易损坏汽轮机本体。汽轮机运行中突然发生水击，将使高温下工作的蒸汽室、汽缸、转子等金属件骤然冷却，而产生很大的热应力和热变形，导致汽缸发生拱背变形，产生裂纹，并能使汽缸法栏结合面漏汽，胀差负值增大，汽轮机动静部分发生碰摩损伤；转子发生大轴弯曲，

9、同样也使动静部分发生碰摩，这些都将引起机组发生强烈振动。水击发生时，因蒸汽中携带大量水分，水的速度比蒸汽的速度低，将形成水赛汽道现象，使叶轮前后压差增大，导致轴向推力急剧增加，如果不及时紧急停机，推力轴承将过载而被烧毁，从而使汽轮机发生剧烈的动静碰摩而损坏。另外发生水击时，进入汽轮机的水将对高速旋转的动叶片起着制动作用，特别是低压级的长叶片，其叶顶线速度可高达300400m/s以上，水滴对其打击力相当大，严重时将把叶片打弯或打断。总之，水击将导致汽轮机严重损坏。一、水击发生的原因1）锅炉的蒸发量过大或蒸发不均引起汽水共腾。2）运行人员误操作或给水自动调节失灵造成锅炉满水。3）汽轮机汽动过程中没

10、有充分暖管或疏水排泄不畅，主蒸汽管道或锅炉过热器疏水系统不完善，可能把积水带入汽轮机内。4）机组停机时，降温降的过快，使汽温低于当时大气压下的包和温度而成为带水的湿蒸汽。5）汽轮机启动时，汽封供汽系统暖管不充分或排水不畅，使汽水混合物被送入汽封。6）停机后，忽视对凝汽器水位的监督，发生凝汽器满水，倒入汽缸。 二、水击现象1）主蒸汽温度急速下降，主汽阀和调节汽阀的阀杆、法兰、轴封处可能冒白汽。2）机组振动逐渐增大，直到剧烈振动。3）推力轴承乌金温度迅速上升，机组转动声音异常。4）汽缸上下温差变大，下缸温度要降低很多。三、处理方法 汽轮机水击事故是汽轮机运行中最危险的事故之一，运行人员必须迅速、准

11、确的判断是否发生水击，一般应以主蒸汽温度是否急剧下降作为依据，同时应检查汽缸上下温差变化，因为汽轮机进水时，下缸温度必然下降较大。待确认发生水击事故时，应立即破坏真空紧急故障停机。 1）破坏真空紧急故障停机。 2）开启汽缸缸体和主蒸汽管道上的所有疏水阀门，进行充分排水。3）正确记录转子惰走时间及真空数值。4）惰走中仔细倾听汽缸内声音。5）检查记录推力瓦乌金温度和轴向位移数值。6）注意惰走过程中机组转动声音和推力轴承工作情况，如惰走时间正常，经过充分排出疏水，主蒸汽温度恢复后，可以重新启动机组，但这时要特别小心仔细倾听汽缸内是否有异音，并观察机组振动是否增大，如果发生异常，应立即停止启动，揭缸检

12、查。汽轮机叶片损坏与脱落一、事故原因 造成叶片断裂或脱落的原因很多，它与设计、制造、材质、安装、检修工艺和运行维护等因素均有关系，归纳起来有以下几个方面：1、机械损伤1）外来的机械杂质随蒸汽进入汽轮机内打伤叶片。2）汽缸内部固定零部件脱落，如阻汽片、导流环等，造成叶片严重损伤。 3）因轴承或推力瓦损坏、大轴弯曲、胀差超限以及机组强烈振动，造成通流部分动静摩擦，使叶片损坏。 2、腐蚀或锈蚀损伤叶片的腐蚀常发生在开始进入湿蒸汽的各级，这些级段在运行中，蒸汽干、湿交替变化，使腐蚀介质易浓缩，引起叶片腐蚀。叶片受到侵蚀削弱后，不但强度减弱，而且叶片被侵蚀的缺口、孔洞还会产生应力集中现象，侵蚀严重的叶片

13、，还会改变叶片的振动频率，从而使叶片因应力过大或共振疲劳而断裂。3、水蚀损伤水蚀一般多发生在末几级湿蒸汽区的低压段长叶片上，尤其是末级叶片。水蚀是湿蒸汽中分离出来的水滴对叶片冲击造成的一种机械损伤，而末级叶片旋转线速度高，并且蒸汽湿度大，水滴多，故水冲蚀程度更严重。受水蚀严重，叶片将出现缺口、孔洞等，叶片强度降低，导致断裂损坏。4、水击损伤汽轮机发生水击时，前几级叶片的应力会突然增加，并骤然受到冷却，使叶片过载，末几级叶片则冲击负荷更大。叶片遭到严重水击后会发生变形，其进汽侧扭向内弧，出汽侧扭向背弧，并在进、出汽侧产生细微裂纹，成为叶片振断裂的根源。水击有时会使叶片拉筋断裂，改变了叶片连接形式

14、，甚至原来成组的叶片变为单个叶片，改变了叶片振动频率，降低叶片的工作强度，致使叶片发生共振，造成断裂。5、叶片本身存在的缺陷1）设计应力过高或结构不合理，如叶片顶不太薄，围带铆钉头应力大，常在运行中发生应力集中，铆钉头断裂，围带裂纹折断，使叶片损坏。 2）叶片振动特性不合格，运行中因共振产生很高的动应力，使叶片损坏。 3）叶片材质不良或错用材质，如叶片材质性能差，金属组织有缺陷或有夹渣、裂纹；叶片经过长期运行后材料疲劳性能或振动衰减性能等降低而导致叶片损坏。 4）加工工艺不良，例如叶片表面粗糙，留有刀痕，围带铆钉孔或拉筋孔处无倒角等等，都会导致应力集中而使叶片损坏。 6、运行维护原因 1）电网

15、频率变动超出允许范围，过高、过低都可能使叶片振动率进入共振区，产生共振而使叶片断裂。 2）机组过负荷运行，使叶片的工作应力增大，尤其是最后几级叶片，蒸汽流量增加，各级焓降也增加，使其工作应力增加很大而严重超负荷。3）主蒸汽参数不符合要求，频繁而较大幅度的波动，主蒸汽压力过高，主蒸汽温度偏低或水击，以及真空过高，都会加剧叶片的超负荷或水蚀而损坏叶片。4）蒸汽品质不良使叶片结垢、腐蚀、叶片结垢将使轴向推力增大，引起某些级过负荷。腐蚀则容易引起叶片应力集中或材质的机械强度降低，都能导致叶片损坏。5）停机后由于主蒸汽或抽汽系统不严密，使汽水漏入汽缸，时间一长，时通流部分锈蚀而损坏。二、事故现象1）汽轮

16、机内部或凝汽器内部有突然的响声。2）当断落的叶片落入凝汽器内时，会将凝汽器铜管打坏，使凝汽器内循环水进入凝结水中，导致凝结水硬度和电导率突然增大，凝结水水位增高，凝结水泵电机电流增大。3）机组振动通常会明显变化，有时还会瞬间产生强烈振动，其原因是叶片断裂脱落，使转子失去平衡或摩擦撞击。但有时叶片会在中间级断落，并未引起严重动、静摩擦，在工作转速下机组振动一定明显增大，只是在启动、停机过程中的临界转速附近，机组振动会明显增大。4）叶片损坏较多时会使蒸汽通流面积改变，从而同一个负荷的蒸汽流量、监视段压力、调速汽阀开度都会改变。5）在停机惰走或盘车状态下，有可能听到金属摩擦声，惰走时间缩短；在启动和

17、停机过程中，通过临界转速时机组振动将会明显的发生变化。这种事故发生在汽缸内，只能根据叶片断裂事故可能出现的现象进行综合判断，当清楚的听到缸内发生金属响声或机组出现强烈振动时，应判断为通流部分损坏或叶片断落，则应紧急故障停机，准确记下惰走时间，在惰走和盘车过程中仔细倾听缸内声音，经综合检查、分析研究，决定是否需要揭缸检查。汽轮机超速一、事故原因1、调节系统有缺陷不合格的调节系统，汽轮机一旦甩掉全负荷后，机组不能维持转速在危急保安器动作转速以下，转速飞升过高，起原因为：1）调速汽阀不能正常关闭或漏汽量过大。2）调节系统迟缓率过大，调节部件或传递机构卡涩。3）调节系统的速度变动率过大。4）调节系统动

18、态特性不良。5）调节系统调整不当。如同步器调整范围、配汽机构膨胀间隙不符合要求等。2、汽轮机超速保护系统故障危机保安器动作过迟或不动作，将会引起超速，原因如下：1）重锤或飞环导杆卡涩。2）弹簧受力后产生过大的径向变形，以至于孔壁产生摩擦。3）脱扣间隙大，撞击子飞出后不能使危机保安器滑阀动作。另外危机保安器滑阀卡涩、自动主汽阀或调速汽阀卡涩、蒸汽返入缸内，都能引起汽轮机超速。3、运行操作、调整不当 1）由于油质管理不善，例如汽封漏汽大而蒸汽漏入油内，引起超速和保安部套生锈卡涩。 2）运行中同步器调整超过了范围，这是不但会造成甩负荷后机组蜚声转速提高，还会使调节部套失去脉动作用，从而造成卡涩。 3

19、）主蒸汽品质不合格，含有盐分，机组又长期带某一负荷运行，将会造成自动主汽阀和调速汽阀阀杆结盐垢而卡涩。 4）超速实验时操作不当，造成转速飞升猛增。1）功率表指示到零。2）转速或频率表指示值连续上升。3）机组声音异常，振动逐渐增大。三、事故处理方法 汽轮机机组严重超速是汽轮机恶性事故之一，如果处理不当，会因转子转速过高使汽轮机与发电机转子上的零件由于离心力过大而损坏，甚至甩出机内致使事故扩大。 1）如果危急保安汽未动作，转速超过额定值的112%，应立即手打危急保安器，破坏真空故障停机。 2）如果危急保安器动作而 自动主汽阀、调速汽阀卡住或关闭不严时，应设法关闭上述各汽阀或立即关闭电动主汽阀。 3

20、）如果采取上述办法后机组转速仍然不降低，则应迅速关闭一切与汽轮机相连的汽阀，以截断汽源。 4）必要时可以要求运行人员将发电机励磁投入。 5）机组投停下后，必须全面检修好调速与保安系统的缺陷，重新启动后，在并列前，必须做危急保安器超速试验，确认动作转速正常后方可投入正常运行。汽轮发电机轴瓦乌金熔化或损坏1）由于发生水击或机组过负荷，引起推力轴瓦损坏。2）轴承断油。一般由以下原因引起：运行中油系统切换时发生误操作；启动或停机过程中润滑油泵工作失常；汽轮机启动、升速过程中，在停止高压电动油泵时没注意监视油压，此时若主油泵失压，且电动润滑油泵又没有联动起来便引起断油；油箱油位过低，空气进入输油管道使润

21、滑油压下降或油系统中进入空气；油系统积存空气未能及时排除，往往会造成轴瓦瞬间断油；厂用电中断事故停机中，直流油泵因故没能及时投入造成轴瓦断油；油管道断裂或油系统发生泄漏造成油压下降而使轴瓦供油中断；轴瓦在运动中移位，如轴瓦转动，造成进油孔堵塞而断油；安装或检修时油系统内留有棉纱、抹布等杂物造成油系统堵塞而断油。3）机组强烈振动。由于机组强烈振动，会使轴瓦油膜破坏而引起轴颈与乌金研磨损坏，也可能使轴瓦在振动中发生位移，造成轴瓦工作失常或损坏。4）轴瓦本身缺陷。在轴瓦加工制造过程中，乌金浇铸质量不良，如浇铸乌金前瓦胎没有清洗干净，没有挂锡或挂锡质量不符合要求，在运行中发生轴瓦乌金脱落或乌金龟裂等问

22、题。5）润滑油中夹带有机械杂质，损伤乌金面，引起轴承损坏。6）油温控制不当，引起轴承油膜的形成与稳定，都会导致轴瓦乌金损坏。 1）轴承回油温度超过75或突然连续升高至70。2）主轴瓦乌金温度超过85，推力瓦乌金温度超过95。3）回油温度升高且轴承内冒烟。4）润滑油压下降至运行规程允许值以下，油系统漏油或润滑油泵无法投入运行。5）机组振动增加。在机组运行中发现以上现象而证明轴瓦已发生异常或损坏，应立即打闸故障停机，检查损坏情况采取检修措施进行修复。四、支撑轴承和推力轴承故障的其他原因不论是支撑轴承还是推力轴承，都会在运行中出现异常、事故，甚至损坏机组，其原因还有以下几个方面：1、检修方面的原因由

23、于检修方面的原因造成径向支撑轴承或推力轴承工作失常，大多发生在大、小修后，机组启动或试运过程中，或者启动前的试验中。主要原因有：轴承乌金面接触不良；在调整各轴承润滑油分配量时，轴承润滑油入口油孔调整失当；油管中残留异物（棉纱、破布、漆片、沙土）；调整轴瓦垫片时忘记开油孔；轴承间隙、过盈量的过大或过小；润滑油系统充油时，放进了脏油或油中含水等都会造成运行中轴承工作失常、断油、烧瓦。2、运行方面的原因轴封漏汽过大造成油中有水而没有及时过滤，油中有水破坏了轴承的润滑条件。现在更有一种理论认为，油中的水珠在油膜的高压下会变成固体冰，直接破坏轴承的乌金表面。润滑油温调不当，太高或太低，使轴承油膜形成不好

24、，引起轴承处于半液体摩擦状态，并伴随有机组的振动，构成轴承润滑不良的恶性循环，使轴承发生故障。运行中清洗油冷却器或润滑油过滤网后，投入前没有排净油系统内的空气，使汽轮机在运行中瞬间断油。油冷却器中润滑油压力应大于冷却水压力，但是在夏季运行中，为降低润滑油温开大冷却水补水门，如控制不好，有时会使水压大于油压，一旦此时油冷却器铜管泄漏，会造成油中大量存水。润滑油过滤网或主油箱上的过滤网应根据网前网后压差的增大情况及时清洗，否则压差过大时会损坏过滤网。若碎网片进入油系统中，则会造成严重后果。运行中主蒸汽温度骤然降低，造成汽轮机水击，使轴向推力增大。或汽水质量不合格，汽轮机叶片严重积垢，通流面积减小，

25、使转子的推力增大，造成推力轴承损坏。上述原因是造成径向支撑轴承和推力轴承工作情况变坏，引起故障的一些主要原因。还有许多，这里就不一一列举了。汽轮机真空下降 汽轮机真空下降有急剧下降和缓慢下降两种情况。1、真空急剧下降原因1）冷却循环水中断冷却循环水中断的故障可从循环水泵的电流和水泵出口压力来分析判断，如发现循环水泵电机电流和水泵出口压力到零时，即可确认循环水中断。这时如不属于厂用电中断就应立即起动备用泵（正常情况下备用泵会自动起动），注意在操作过程中要根据真空变化情况适当降低汽轮机负荷并严密监视汽轮机真空。当真空下降到最低允许值仍不能恢复正常运行且有继续下降趋势时，要采取紧急停机措施。2）后轴

26、封（低压缸轴封）供汽中断后轴封供汽中断时将会有大量的空气漏入排汽缸，不但会使汽轮机真空迅速降低，同时还会因冷空气冷却轴颈使转子收缩造成负的胀差。后汽封中断通常是由于负荷大幅度变化、汽封压力调整器失灵、供汽汽源中断、汽封系统进入等情况造成的。3）真空泵故障因真空泵喷嘴堵塞、隔离箱水位控制失灵等情况时，都会使真空泵工作失常。这时可切换至备用机运行，对故障机进行处理。4）凝汽器满水凝汽器满水通常由于水位控制失灵、凝汽器铜管泄漏以及运行人员维护不当等因素造成的。可通过凝结水泵出口压力、电机电流心脏凝汽器外壳温度颁情况作出判断，严重时会从真空泵排汽管喷出水来。此时可起动备用凝结水泵开大凝结水泵出口控制阀

27、迅速排水，必要时可将部分凝结水直接排放入地沟，直到水位恢复正常。5）真空系统大量漏气真空系统大量漏汽的情况通常是由于膨胀不均匀或机械碰撞造成真空系统管路或管件破裂引起的。2、真空缓慢下降的原因及处理：真空缓慢下降所涉及的因素较多，一般对机组的安全威胁不太大，但检查原因却往往比真空急剧降低的情况更加困难。真空缓慢下降的原因一般可归纳为以下几个方面：1）真空系统不严密真空系统不严密的典型特征是真空降到某一定值即保持稳定，这说明漏气量和抽气量达到了平衡。而且随着负荷的升高，汽轮机真空也随着提高。真空系统容易泄漏的地方通常是抽汽管道、汽缸法兰、人孔门、中低压缸排气连接管与汽缸连接法兰部位。真空系统的严

28、密性，一般规定在满负荷的情况下或额定负荷的40%以上的稳定工况下进行检查试验。2）凝汽器水位升高引起凝汽器水位升高的原因一般可分为两类。凝结水泵工作不正常。这时通常表现为凝结水泵电机电流减小、水泵出口压力降低。这时应注意检查凝结水泵吸入口切断阀水封、水泵轴封盘根、密封水源是否正常，水泵与凝汽器汽侧联络管上的阀门是否开启，水泵是否有摩擦等异音。必要时可起动备用泵，将故障设备停下进行检查维修。凝汽器铜管破裂。这时可通过凝结水硬度来检查判断。另外还应检查凝结水泵备用泵出口逆止阀是否严密，即是否存在凝结水短路循环的情况。3）循环水量不足循环水量不足表现为在同一负荷下，凝汽器循环水进出口水温差增大。这时应注意检查循环水泵工作是否正常。4）真空泵工作不正常或效率降低真空泵工作不正常或效率降低表现为真空降低、端差增大。这时应注意检查其进出口压力是否正常，冷却水量是否足够，喷嘴是否堵塞。5）汽轮机凝汽器铜管结垢，循环水冷却设备工作效率低等情况都会造成汽轮机真空降低。这时可以通过凝汽器端差、进水温度的变化进行分析判断