汽轮机运行注意事项

汽轮机运行注意事项1、汽轮机本体热应力监视汽轮机在稳定工况运行时，汽缸壁除承受内部蒸汽压力所产生的静应力外，还承受内外壁的热应力。由于在稳定工况下汽缸与法兰的温差、汽缸内外壁的温差都不大，所以热应力数值也有限。但在启动、停机或负荷大幅度变化等不稳定工况下，汽缸内的蒸汽压力和温度都将剧烈地变化。压力变化范围再大，只要在设计的范围内，一般是不会引起什么不良后果的，因为汽缸壁的厚度是根据承受的最高压力来设计的。但过渡工况下温度剧烈的变化会使汽缸内外壁产生很大的温度差，由此将引起较大的热应力。当热应力和静应力的综合应力值超过金属材料的屈服极限，就会引起金属的残余变形，成为汽缸裂纹和损坏的原因，这就是提出监测汽缸热应力的原因。从热传导理论可知，对于无限大的平壁，当介质温度一定，金属壁的两个外表面的温度亦均匀，则沿平壁厚度方向温度的分布呈直线形式，而且所有各点的温度均不随时间而变化，此时的传热状态称作稳定传热。汽轮机带一定负荷稳定运行即属此种情况，当启停机时，极缓慢地升降转速和增减负荷的状态，亦属此种情况。当介质温度是时间的线性函数，在一段足够长的时间后，沿平壁厚度任意一点的温度亦为时间的线性函数，且其温度梯度场稳定，此时传热状态称作准稳定传热，此时沿平壁厚度方向温度分布呈抛物线形式。汽轮机启停机时较快的升降转速和增减负荷的过程，以及此过程结束之后不长时间内的热传导皆可视作此种情况。当介质温度或介质对壁面的放热系数发生剧烈变化时，内壁温度将很快上升，此时温度梯度场也将随时间而变化，这时的传热状态称为不稳定传热，这时沿平壁厚度方向温度的分布可视为双曲线形式，汽轮机启动升速时主汽门门壁、急剧加负荷和甩负荷时调速汽门门壁、调节级汽室处汽缸壁和法兰的热传导，均与此种情况相似。当平壁在完全约束状态下（指四周均有约束力限制变形，不考虑平壁热弯曲的附加应力的影响）加热时，内壁承受最大热压应力，外壁承受最大热拉应力，对于稳定传热当平壁在完全无约束状态下加热时，即考虑平壁因热弯曲产生附加应力的影响时，内壁所承受的最大热压应力值，外壁所承受的最大热拉应力值均将减小，实际上，汽轮机的汽缸、法兰均是界于完全约束与完全无约束之间的。汽缸或法兰壁面的热应力的大小，取决于传热方式和内外壁温度差。由于对确定的金属材料，导热系数为定值，而一般的变动工况（甩负荷、负荷剧增等急剧冷却和加热的工况例外），传热方式均可按准稳定传热考虑，此时热应力值仅决定于内外壁温差。因此内外壁温差可用来作为监视和控制汽缸壁或法兰壁热应力的可靠依据，实际启停汽轮机时，只要监视和控制汽缸或法兰内外壁温差在规定范围内，就可保证其内壁热应力不超过允许值。目前大功率汽轮机一般都在关键部位装设汽缸和法兰内外壁温度的测点，通过监视其温差来监视汽缸的热力机械状态。根据热传导理论，在蒸汽对平壁的放热系数恒定的条件下，当达到准稳定传热状态时，内外壁的温度差亦达到最大恒定值。内外壁温差与温升速度以及壁厚的平方成正比，壁厚一定时，温升速度的大小即决定了内外壁温差的大小，进而也就决定了壁面热应力的大小。因此通过监测和控制金属温升速度，也可达到监测控制金属热应力的目的。在相同的温升速度下，厚壁比薄壁的内外壁温差要大。启动时，法兰内外壁温差远大于缸壁的温差。从这里还可看出，控制热应力应以厚度较大部件法兰的内外壁温差作依据，如以汽缸壁作为检测依据，则会产生法兰内外壁温差过大、热应力超过材料许用应力的危险状态。螺栓的受热主要靠法兰传递，因此，在启动加热过程中法兰温度总是比螺栓要高一些，它们之间的温差会使螺栓承受附加的热拉应力，当螺栓承受的总拉应力超过材料屈服极限时，就有被拉断的危险。当已知螺栓材料的屈服极限和螺栓的预紧力时，就能计算出法兰、螺栓间的最大允许温差值。因此，为了控制螺栓的热应力值，就必须监测法兰与螺栓之间的温差，再根据各该部件金属材料的性能，是不难得出监视它们的热应力值的控制指标的。当汽轮机启动加热时，汽缸内壁温度总是大于外壁温度，因此内壁承受热压应力而外壁承受热拉应力。反之，当汽轮机减负荷停机时，内壁温度又会低于外壁温度，因而内壁承受热拉应力而外壁承受热压应力，最大热应力总是产生在内壁。汽轮机在各种不同工况下工作时，汽缸内各级汽室总容有一定压力的蒸汽，蒸汽压力在汽缸上产生的静应力，在内外壁上均为拉应力。考虑到静应力的存在，启动加热时内壁承受的热压应力可略为缓和，而在减负荷和停机冷却时内壁承受的热拉应力则与静应力值迭加，很容易使综合拉应力值超过金属材料的允许值，引起汽缸裂纹。在负荷骤降，汽室维持较高汽压，静应力值相当大时，这种危险性就更大。所以对减负荷、停机以及热态启动等可能引起汽缸法兰冷却的工况，温差控制指标应更严格一些。2、汽轮机本体热膨胀的监测汽轮机在启、停和负荷变化过程中，汽缸转子或其它部件都要因温度变化而发生膨胀或收缩。保证汽缸以轴线、死点为基准在各方向匀称自由地膨胀和收缩，是防止产生热应力和热变形乃至机组振动的重要条件。汽缸的热膨胀数值除与汽缸长度以及材料有关外，还取决于汽轮机通流部分的热力过程，亦即汽缸各段的温度。由于汽轮机高中压缸的法兰远比缸壁厚得多，因此汽缸的膨胀往往取决于法兰各段的平均温度。汽轮机在运行中的温度场分布总有一定的规律性，总可以找出某一点作为汽缸膨胀的监视点，再通过计算或实测找出监测点温度变化与汽缸膨胀值的对应关系，用以监视汽缸的膨胀是否正常。监视点通常都选取调节级处的法兰温度（对双层缸为外缸法兰温度），此温度与汽缸膨胀值大体呈直线变化关系。为了监视汽缸热膨胀，通常在汽轮机两侧均装设绝对膨胀指示仪表或热膨胀测量装置。需要说明的是：监视汽缸两侧膨胀均匀是很重要的，这是因为当两侧膨胀相差太大时将会引起机组中心偏斜导致汽缸轴向膨胀阻涩，严重时还会导致动静部分碰磨，引起机组的强烈振动，因此要经常对照汽缸两侧法兰的温度和两侧的膨胀指示值。对于仅在一侧安装膨胀指示表的机组，则应经常注意两侧法兰的温度不能相差过大，进行综合判断，防止汽轮机热膨胀偏差太大。3、汽轮机本体热变形的监测为防止汽缸变形过大，影响到动静各部分之间的间隙，要求汽缸具有足够的刚度。一般讲，刚度特性主要包括静刚度、动刚度和热变形等几项，静刚度是指半缸及合缸情况下载荷与变形的关系，对于轴承座与汽缸铸成一体的机组则还应施加转子的重量。冷态下抽真空与变形的关系也属于静刚度。动刚度是指抗振强度性能。热变形则主要指汽轮机在各种不同受热情况下各轴承座和基础台板负载分配的变化情况，特别是后汽缸温度变化的影响情况。上述这些刚度特性均应在安装和投产初期通过试验来测定，以便掌握在各种情况下汽轮机动静各部分之间间隙的变化规律，更好地指导运行人员操作机组。汽轮机在启动和停机过程中很容易产生上下缸的温度差。由于下缸重量大、抽汽管道等散热较快，并且保温条件也不如上缸，所以通常总是上缸温度高于下缸温度，因此，汽缸产生向上拱起的变形，并使下缸底部动静部分之间的径向间隙减小，当上下缸温差过大时，就会导致动静部分的径向摩擦。机组启停过程中，由于调节级温度变化较大，最大温差多发生在该处。通过计算和实测表明，上下缸温差每增加10°C，动静间隙约减少0.1mm。隔板汽封的径向间隙一般为0.4—0.7毫米，故一般规定上下缸温差值应控制在35〜50C以下。当汽缸法兰内壁受热时，内外壁温差将引起法兰弯曲变形，此时横向法兰将向内弯曲引起两内侧间隙的减小，在轴向将使汽缸前后两端的横截面成为扁椭圆，而中间部分则成为立椭圆，从而使调节级及其后几级两侧径向间隙的减小，成为诱发动、静部分碰磨的主要因素。因此，监视和控制法兰内外壁温差也是控制汽缸热变形的有效手段。对于没有装设法兰内壁温度测点的机组，可采用监视汽缸壁与法兰壁的温差来间接控制汽缸的热变形，因为这一温差与法兰沿宽度的温度差具有对应的关系，参照变动工况下汽缸内外壁的温差数值范围，再对照法兰内外壁温差的控制范围，一般取汽缸壁与法兰壁温差的控制值为70—80°C（加热时）或40—50C（冷却时）。汽缸温度测点的布置监视汽缸的热力机械状态，除需在汽缸各段装设监视蒸汽压力值的压力仪表外，还需装设监视汽缸热膨胀值的绝对膨胀指示仪表，以及通过监视各点温度和各部温差来监视汽缸热应力、热变形用的温度测点。调节级汽室能准确灵敏地反映汽轮机的工作状态，且蒸汽的压力温度都比较高，是监视汽缸热力机械状态比较理想的区段，所以温度测点也较集中地布置在这一区域。对再热机组中压缸温度也很高，所以常取中压缸第一级汽室前后布置温度测点，有的机组为了更好掌握汽缸状态还在抽汽口区段布置汽缸温度测点。汽缸运行注意问题汽缸由于运行不当所可能引起的问题主要是汽缸变形（指永久变形）和裂纹。汽缸变形可造成水平或垂直法兰接合面不严密，在高压侧会向外漏汽，当漏汽部位接近前轴承时，蒸汽会漏入轴承使油质劣化；在低压侧，会使外部空气漏入影响凝汽器真空，当变形严重时还会使汽缸重量在机座上重新分配，引起汽轮机动静中心线的变化，甚至导致动静碰触，引起机组振动，损坏汽轮机。A、造成汽缸变形的主要原因有以下几个方面：1、汽缸长时间在超过汽缸材料允许温度下运行，造成汽缸蠕变，紧固件的应力松弛。2、滑销系统卡涩，不能保证正常膨胀，形成过大变形热应力。3、汽缸内隔板与汽缸径向间隙过小，隔板膨胀时顶住汽缸。4、汽缸外部保温不良或局部分离、脱落，造成长期不均匀受热或冷却。B、造成汽缸裂纹的主要原因有：1、汽缸多次承受冷热交替的运行方式，使应力超过薄弱地点的强度，产生疲劳裂断裂。2、长期强烈振动，使汽缸材料的应力超过疲劳极限。3、汽缸材料有缺陷或热处理不良，使汽缸局部承受较大内应力。4、运行方式不当，汽缸不均匀加热或冷却时，这些部位的应力有可能超过允许值。5、转动部件损伤脱落如断叶片等，强力冲击造成汽缸裂纹。综上所述，为保证汽缸安全可靠的运行，必须做到：严格控制进汽参数，不允许汽轮机长时间在超温条件下运行。负荷变化应平稳缓慢些，防止由于运行方式的剧烈变化，使汽缸承受冷热交变作用。持滑销系统结合面清洁，防止卡涩，并经常检查和监视汽缸各处的膨胀情况。保持汽缸保温完好，防止汽缸膨胀不均。经常注意检测机组振动情况，有异常振动或异音时，应及时分析处理。采用合理运行方式，尽可能使汽缸沿圆周均匀受热冷却，采用定一滑一定运行方式等。4、汽轮机防超速危害：严重时导致叶轮松动变形、叶片及围带脱落、轴承损坏、动静摩擦甚至断轴。预防措施：启动、停机前认真检查试验各汽门开关动作灵活性及可靠性。各种超速保护均应正常投入运行，超速保护不能可靠动作时，禁止机组启动和运行。运行中汽轮机任一超速保护故障不能消除时应申请停机消除。应定期进行危急保安器充油试验、各停机保护的在线试验和主汽阀、调节阀及各段抽汽逆止阀的活动试验并确保合格。正常停机时，在打闸后，应检查发电机逆功率保护动作解列。严禁带负荷解列。加强汽、水、油品质的监督，品质符合规定。确保转速监测控制系统工作应正常。危急保安器超速试验前要做汽门严密性试验并合格；确认试验条件完全符合、各轴承振动在允许范围内，危急保安器动作转速应调整在3300〜3330r/min以内。8）对于甩负荷试验要谨慎进行，要做好各种准备、组织措施及事故预想。5、汽轮机防进水进冷汽主要危害：引起严重汽缸变形、动静间隙消失发生碰磨、大轴弯曲。原因：1）、汽温自动调节失灵或主再热汽减温水门泄漏，造成主、再热蒸汽温度急剧下降，饱和度不够；2）、运行中电泵突然启动，减温水压力突升，减温水调门关闭不及时；3）、贮水箱水位控制不当或给水泵工作失常，造成贮水箱满水；4）、高低压加热器、除氧器满水，汽机防进水保护拒动或抽汽逆止门关闭不严；5）、高旁减温水控制不当或减温水隔离阀、控制阀不严；6）、低负荷时，汽机各有关蒸汽管道疏水不畅；7）、轴封供汽或回热抽汽管道疏水不畅，积水或疏水进入汽缸8）、机组负荷突变。9）、停机后锅炉打水压时造成汽缸进水。处理及预防1）运行中主、再热蒸汽温10分钟突降50°C及以上，应立即打闸停机。加强疏水与闷缸。2）汽轮机盘车中发现进水，必须保持盘车运行一直到汽轮机上、下缸温差恢复正常。同时加强汽轮机内部声音、转子偏心度、盘车电流的监视。3）停机后加强对凝汽器、加热器和除氧器水位的监视调整严禁满水。运行中发现加热器水位不正常升高时，应立即关闭其抽汽逆止门、电动门，退出该加热器运行。4）汽轮机在升速过程中发现进水，应立即停机，进行盘车，加强疏水。5）启动过程中，汽封系统供汽前，必须保证其管道、联箱暖体、疏水充分；及时检查疏水系统工作情况，确保主、再热蒸汽管道疏水充分、畅通。6）机组滑停过程中，必须坚持先降压后降温，并保持各阶段足够的过热度7）停机后，及时检查关闭各处减温水门6、汽轮机防大轴弯曲主要危害：引起汽轮机强烈振动或动静摩擦，严重时导致汽轮机损坏原因：1）汽轮机发生强烈振动或动静部分碰磨；2）、在停机后汽缸温度较高时，使冷水冷汽进入汽缸，转子下部接触冷水冷汽，产生热变形，造成大轴弯曲；3）、转子原材料存在过大的内应力，在高温工作一段时间后，内应力逐渐释放而造成大轴弯曲；4）、汽轮机在大轴弯曲值超限时启动；5）、套装转子在装配时发生偏斜等原因造成大轴弯曲。6）上、下缸温差过大造成热弯曲预防：1）记录机组启停全过程中的主要参数和状态，停机后定时记录汽缸金属温度、上下缸温差、大轴弯曲度、盘车电流、汽缸膨胀、胀差等重要参数，直到机组汽缸金属温度低于150°C盘车停运，发现异常及时处理。2）汽轮机启动前必须符合启动条件，否则禁止启动3）严格执行盘车投退的有关规定4）机组振动超过规定值，应立即打闸停机5）机组启动特别是热态时投轴封供汽时，应确认盘车装置运行正常，先向轴封供汽、后抽真空。若已投入轴封系统供汽而盘车中断时，应立即停止轴封供汽。停机后，凝汽器真空到零，方可停止轴封供汽。应根据缸温选择供汽汽源，以使供汽温度与金属温度相匹配。供汽管道、轴封汽管路要充分暖管疏水，防止水或冷汽进入汽轮机。6）机组在启、停和变工况运行过程中，应按规定的曲线控制蒸汽参数的变化，汽缸金属温度变化、上下缸各部温差的不大于规程规定，并保持一定的蒸汽过热度，要避免汽温大幅度直线变化。当10分钟内主蒸汽温度或再热蒸汽温度下降50°C时应果断停机。7）停机后应认真监视凝汽器水位、加热器水位和除氧器水位，防止汽轮机进水、进冷汽。停机后检查与机组有关的汽水公用系统，做好其隔离工作8）要尽可能避免在缸温较高时进行打水压试验，如因需要必须进行时，在切实做好隔离措施的前提下机侧应特别注意监视汽缸温度的变化、尤其调节级温度的变化情况。发现汽缸温度降低或上下缸温差增大时，要立即停止升压并查找原因9）汽缸应具有良好的保温条件，汽缸各部位温度计齐全可靠；10）主蒸汽管道、旁路系统应有良好的疏水系统；主蒸汽导管和汽缸的级内外疏水符合要求11）加强振动监视7、汽轮机防烧轴瓦主要危害：造成轴颈损坏，油质恶化，严重时发生动静摩擦导致汽轮机损坏原因：1）轴承断油或润滑油量偏小2）油压偏低、油温过高或油质严重不合格3）轴承过载或推力轴承超负荷，盘车时顶轴油压低或未顶起4）轴承本身有缺陷，轴承间隙、紧力过大或过小5）汽轮机发生水冲击6）长期振动偏大造成轴瓦损坏7）交流辅助油泵（TOP）、直流事故油泵（EOP）自动联锁不正常，有关联锁保护定值不正确，造成事故时供油不正常预防措施：1）加强油温、油压的监视调整，机组起动、停机和运行中要严密监视推力瓦、轴瓦钨金温度和回油温度。当温度超过标准要求时，应按规程规定的要求果断处理2）油系统各设备自动投入或备用可靠，并进行严格的定期试验。运行中油泵或冷油器的投停切换应平稳谨慎严防断油3）防止汽轮机进水、大轴弯曲、轴承振动及通流部分损坏4）发电机转子应可靠接地5）交流辅助油泵（TOP）、直流事故油泵（EOP）的联锁应非常可靠、定值正确6）机组运行过程中，主油箱油位应正常，润滑油温维持在38〜45°C。盘车状态下，密封油系统必须保证可靠、连续运行。7）正常运行中应定期测振并建立振动档案，以便今后进行振动分析，应避免机组的振动不合格的情况下运行8）在机组起停过程中应按制造厂规定的转速停起顶轴油泵。9）油位计、油压表、油温表及相关信号装置，必须按规程要求装设齐全、指示正确，并定期进行校验8、汽轮机防断叶片主要危害：造成汽轮机动静碰磨、运行工况恶化、转子质量不平衡发生振动现象：1）机组振动突增或剧烈振动2）机内有清晰的金属撞击声或盘车状态时有摩擦声3）监视段压力升高，轴向位移、推力轴承瓦块温度或某抽汽段压力发生异常变化4）叶片断落打断凝汽器铜管时，凝结水硬度增大，导电度增大，凝汽器水位升高加热器出口水温突然有明显变化③处理及预防：汽机运行中发生叶片损坏时，上述现象不一定同时出现，为了保证机组安全，当机内有清晰的金属撞击声或机组通流部分有异常声音并伴有剧烈振动时，应破坏真空紧急停机。正常运行中如发现调节级或某级抽汽压力异常，应立即进行综合分析，如伴有相同工况下负荷下降，轴向位移、推力瓦块温度有明显变化，或相应轴承振动有明显增加时，应尽快汇报，申请减负荷停机。严防汽轮机超速及水冲击控制汽轮机在规定的参数、负荷下运行，防止低汽温、低真空或过高真空、过高过低频率及超负荷运行。加强汽、水质量的监督，保证汽水品质重视汽轮机停机后的保养。定期进行叶片测频及探伤9、关于轴封供汽①各控制站调节阀运行联锁汽封母管压力高压汽源控制站辅助汽源控制站溢流控制站运行状态0.124MPa关闭打开并调节关闭抽真空阶段(冷态启动)0.127MPa关闭打开并调节关闭〜25%负荷0.130MPa关闭关闭打开并调节自密封0.118MPa打开并调节关闭关闭甩负荷0.118MPa打开并调节关闭关闭抽真空阶段(热态启动)轴封供汽原则汽轮机送轴封必须在机组盘车投入正常后机组启动时，先送轴封后抽真空。抽真空时间要在锅炉点火前进行注意在停机期间机组抽真空之前，禁止关闭真空破坏门，防止低压缸安全门动作轴封母管汽温必须高于以下温度，方可送轴封：(1