汽轮机的运行

汽轮机的运行汽轮机主要零部件的热应力、热膨胀和热变形一、汽轮机部件内的热应力汽轮机启停机或变负荷过程中，其零部件由于温度变化而产生膨胀热变形或收缩变形。热应力热变形受到外部约束或内部金属纤维间的约束时，在零件内部产生应力，这种由于温度或温差引起的应力称为温度应力或热应力。均匀受热产生热应力的根本原因：零部件内温度分布不均匀或零部件变形受到约束。热压冷拉转子启动停机转子表面热压应力转子中心孔表面热拉应力转子表面热拉应力转子中心孔表面热压应力汽缸启动停机汽缸内壁面热压应力汽缸外壁面热拉应力汽缸内壁面热拉应力汽缸外壁面热压应力汽轮机主要零部件的热应力、热膨胀和热变形交变热应力低周疲劳转子易出现裂纹汽轮机主要零部件的热应力、热膨胀和热变形二、汽轮机部件内的热膨胀汽缸和转子若热膨胀或收缩受阻，则产生热应力或热变形为减小部件的热应力，在结构上要保证机组和部件能自由膨胀，又不破坏相对位置。因此：1．热膨胀蒸汽参数或负荷发生变化时，汽缸内蒸汽温度相应变化，汽缸和转子被加热或冷却，使其产生膨胀或收缩。相互组合的零件间留有膨胀间隙，用键定位；汽缸和轴承座放置在台板上，以纵销、横销和立销组成滑销系统定位；汽缸以滑销系统形成的绝对死点为基点，向四周膨胀，保持中心线不变；转子径向以支持轴承支撑、定位；轴向以推力轴承定位，使转子与汽缸同心；转子以推力轴承为相对死点，相对汽缸进行膨胀，留有轴向膨胀间隙；与汽缸相连的管道要有“U”形或Z”形弯，或伸缩节，尽可能减少作用在汽缸上的力，使之不影响汽缸膨胀。汽轮机主要零部件的热应力、热膨胀和热变形质面比：汽缸、转子的重量分别与它们接触蒸汽的表面积（即金属的受热面积）之比。质面比的大小代表蓄热量的大小启动时汽缸应连续均匀的胀出。2汽缸和转子的相对胀差>转子的质面比大容量汽轮机汽缸的质面比（通常高压汽缸的质量是转子质量的3-4倍，而汽缸与蒸汽的接触面积仅是转子的1/5左右）由于相对速度较大，蒸汽对转子的放热系数大于蒸汽对汽缸的放热系数受热时期转子的平均温升速度>汽缸的平均温升速度汽轮机停机或减负荷时转子的温降速度>汽缸的温降速度负胀差正胀差胀差的大小表明了汽轮机轴向动静间隙的变化情况蒸汽温度变化愈快，相对胀差也愈大。相对胀差在转子远离推力轴承的一端测量。汽轮机主要零部件的热应力、热膨胀和热变形三、汽轮机部件内的热变形当转子或汽缸周向温度不均、膨胀量不同时，产生热变形。迫使汽缸拱曲和椭圆变形、转子弯曲，使汽封的径向间隙变化。1上下汽缸温差引起的热变形汽轮机在启动、停机过程中，上下汽缸往往出现温差，即上缸温度高于下缸温度，其主要原因如下：（1）上下汽缸质量和散热面积不同。下缸比上缸质量大，且下缸布置有回热抽汽管道和疏水管道，散热面积大，因而，在同样保温、加热或冷却条件下，上缸温度比下缸温度高；（2）汽缸内部因温度较高的蒸汽上升，凝结放热大于凝结水下流的放热，而蒸汽凝结的疏水流至下缸经疏水管排出，疏水水膜降低了下缸受热条件。（3）停机后汽缸内形成空气对流，温度较高的空气聚集在上缸，下缸内的空气温度较低，使上下汽缸的冷却条件产生差异，从而增大了上下汽缸的温差；4）一般情况下，下汽缸的保温不如上缸，运行时，由于振动，下缸保温材料容易脱落，而且下缸是置于温度较低的运行平台以下并造成空气对流，使上下汽缸冷却条件不同，增大了温差；启动、停机过程中上下汽缸的温差，造成上缸膨胀大于下缸，而使上缸向上拱起，上下汽缸温差最大值往往出现在调节级附近区域内，因此上缸最大的拱起是在调节级附近下汽缸底部动静部分径向间隙减少调节级处上下汽缸温差，每增加10℃，该处径向间隙变化0.1~0.15

毫米左右。汽轮机启动时，上下汽缸温差一般要求控制在35~50℃范围以内汽轮机主要零部件的热应力、热膨胀和热变形内缸外缸汽轮机主要零部件的热应力、热膨胀和热变形为控制上下汽缸温差启动过程严格控制温升速度高加滑启保证汽缸疏水畅通维修方面采用较好的保温结构和选用优质保温材料，并可适当加厚保温层加装挡风板，以减少空气对流2法兰热翘曲当汽缸法兰内壁温度高于外壁温度时，内壁金属伸长较多，外壁金属伸长较少，这样就会使法兰在水平面内产生热弯曲。汽轮机启停概述一、

启动方式分类机组状态变化最为剧烈的运行工况是启停工况。温度、应力的变化疲劳、蠕变损伤，机组的寿命损耗

汽轮机启动方式大致可分为三类：

1．按新汽参数分类

额定参数启动滑参数启动整个启动过程中电动主闸门前的蒸汽参数（压力、温度）始终保持额定额定参数启动的缺点：冲转参数高，机炉分开启动，启动时间长

冷态或温态启动时，进汽温度高，温差大，参数高进汽量小，汽缸和转子受热不均匀，调门节流大，调节级后温度变化剧烈，热应力大，为减少热应力，进一步延长启动时间真空法启动压力法启动机炉分开启动，延长了启动时间，增大了燃料损耗汽轮机启停概述滑参数启动启动过程中，电动主闸门前的蒸汽参数随机组转速和负荷的变化而逐渐升高。真空法启动额定参数启动适用于母管制机组锅炉点火前从锅炉汽包到汽轮机之间的蒸汽管道上的所有阀门均全部开启，机组热力系统上的空气阀、疏水阀全部关闭，汽轮机盘车抽真空一直抽到锅炉汽包，然后锅炉点火后产生蒸汽后，送入汽轮机暖机，蒸汽参数达到一定值，汽轮机被冲动旋转，并随蒸汽参数的逐渐升高而升速、带负荷。全部启动过程由锅炉进行控制。优点:减少蒸汽对汽轮机部件的热冲击，能量利用充分缺点：1.仅适用于冷态启动。2.抽真空容积达，抽真空时间长。3.疏水困难。4.过热度低，易引起水冲击。5.锅炉热惯性大，转速不易控制：压力法启动汽轮机真空只抽到高压主汽阀,根据启动前汽轮机的最高金属温度来确定冲转时的蒸汽参数(过热度不小于50℃

),冲转时主汽门前的蒸汽已经具有一定的压力和温度，通过调节汽门控制进汽量常用不常用汽轮机启停概述机组冲转前，再热器无蒸汽流过，处于“干烧”状态，要求再热器管束采用允许干烧的材料，而且冲转时再热器受到冷冲击。若要保护再热器，需打开高压旁路，再热器出口对空排汽，增加工质损失。另外，在热态启动时难以保证再热蒸汽温度与中压缸金属温度匹配，仅能用于冷态或温态启动。3．按启动前汽轮机金属温度水平分类(1)冷态启动：金属温度低于满负荷时金属温度的40%左右或150～180℃以下称为冷态启动。(2)温态启动：金属温度在满负荷时金属温度的40%-80%之间或低于180～350℃之间称为温态启动。(3)热态启动：金属温度高于满负荷时金属温度的80%或在350℃以上，称为热态启动。有时热态又分为热态（350～450℃）和极热态（450℃以上）。高压缸启动时按调节级处金属温度划分；中压缸启动时按中压第一压力级处金属温度划分汽轮机启停概述有的国家按停机时间的长短分类

（1）停机一周或一周以上，称为冷态启动。（2）停机两昼夜（48小时），称为温态启动。（3）停机8小时称为热态启动。（4）停机2小时称为极热态启动。4．按冲转时的控制进汽阀分类1.调节汽阀启动：冲转前，电动主闸门和自动主汽门全开，由调节汽阀控制进汽。2.自动主汽门或电动主闸门(或旁路阀)启动：冲转前，调节汽阀全开，由电动主闸门（或旁路阀）或自动主汽门控制进汽。汽轮机启停概述二、冲转时参数的选择启动参数的选择，主要考虑金属部件的热应力，而热应力的大小取决于蒸汽与金属部件之间的温差和放热系数。蒸汽对金属的放热分为两种方式：凝结放热(冷态启动进汽初期)膜状凝结（汽缸）珠状凝结（转子）对流放热主要形式不同放热形式的换热系数膜状凝结17000-63000珠状凝结是膜状凝结的15-20倍对流换热高压过热蒸汽6280-8370湿蒸汽12560低压微过热蒸汽328-8371启动参数的选择汽轮机启停概述为了减少热冲击，冲转时汽温选择应保证调节级汽温与高压内缸内壁温度的合理匹配，一般规定主汽门前汽温应比高压内缸缸壁温度高50-100℃。为减少冷态启动时进汽初始阶段，金属与蒸汽温度的失配，可以采用盘车预暖：在盘车状态下用阀门控制小汽量加热（中压缸通常从轴封处进汽），可避免金属温升率过大，直到到高压内缸壁温度大于150℃再冲转。为避免蒸汽过早进入湿蒸汽区，也为防止锅炉操作不当使蒸汽进入饱和区，造成凝结放热使放热系数增大甚至水冲击，蒸汽过热度不小于50℃。应采用低压微过热蒸汽启动汽压应保证蒸汽有足够的加速能量，以快速通过临界转速，并能使调节汽阀全开时可以维持机组并网并带少量负荷。以减少锅炉和旁路的操作。中间再热机组冲转参数一般如下：主蒸汽压力为1-4.2MPa，主蒸汽温度为250-320℃。国产引进型采用压力法滑参数启动时，主汽压为4.12MPa，汽温320℃，过热度不低于56℃，但其最高温度不大于426℃，双管道蒸汽温度差不大于17℃。主、再热蒸汽温差，（高中压合缸）一般为28℃，短时可达42℃，最大不大于80℃。2．凝汽器的真空凝汽式汽轮机启动时，都要求建立必要的真空。一般要求冲转前的真空应大于60KPa。启动时，真空也不需要太高，在其它冲转条件都具备时，若真空过高，则为等待形成真空而延长暖机时间。冷态滑参数启动一、启动前的准备工作

汽轮机滑参数启动：降低进汽与金属零部件之间的温差，减小温差应力，减少启动过程寿命损耗机、炉启动过程重叠还可缩短机组启动时间，降低启动能量损耗启动前的准备工作汽轮机进汽冲转升速暖机机组并网带负荷(1)DEH供电，检查各功能模块的性能，检查与CCS系统和TBS系统I/O接口通信。

(2)检查TSI系统功能、ETS功能。

(3)检查集控室及就地仪表能否正常工作。1.热工系统的准备2.油系统的检查与试验(1)检查各油箱油位，油位指示器应显示在最高油位并进行油位报警试验。(2)检查油温、油压。冷态滑参数启动(2)对主蒸汽系统、再热蒸汽系统、疏水系统、自密封系统、抽汽系统各阀门进行开关试验并按照规程确定开关位置正确。(3)检查各油泵工作性能，电气系统必须保证各油泵能正常切换。(4)检查顶轴油泵工作性能，启动顶轴油泵后，进行盘车投入、甩开试验。(5)投盘车后，检查并记录转子偏心度，与原始值比较不超过±0.02mm，并监听通流部分有无摩擦声。(6)启动排烟风机，检查风机工作性能，能维持油箱和轴承箱微负压。3.其他系统的检查与试验(1)关闭真空破坏阀和所有放水阀，向凝汽器热井补水，投入真空泵，使凝汽器投入运行，检查各设备是否工作正常。(3)对汽机各进汽阀门进行静态试验和整定。(4)在冲转前进行机组的各项停机保护试验，除低真空保护不投外，其它各项保护如：超速保护，轴向位移保护、低油压保护等均应投入。新机或大修后首次连续盘车5小时后测得的晃度(5)准备充足、合格的除盐水，补水箱水位正常，水质化验合格。冷态滑参数启动(4)盘车1.机组启动前连续盘车时间不少于2~4h，热态启动不少于4h。若盘车中断应重新计时。2.机组启动过程中因振动异常停机必须回到盘车状态，应全面检查、认真分析、查明原因。当机组已符合启动条件时,连续盘车不少于4h才能再次起动，严禁盲目起动。3.停机后立即投入盘车。当盘车电流较正常值大、摆动或有异音时，应查明原因及时处理。当汽封摩擦严重时，将转子高点置于最高位置，关闭汽缸疏水，保持上下缸温差，监视转子弯曲度，当确认转子弯曲度正常后，再手动盘车180°。当盘车盘不动时，严禁用吊车强行盘车。4.停机后因盘车故障暂时停止盘车时,应监视转子弯曲度的变化，当弯曲度较大时，应采用手动盘车180°，待盘车正常后及时投入连续盘车。冷态滑参数启动(6)凝结水循环

凝结水循环的目的是清洗凝汽器、轴封加热器、低压加热器、除氧器以及其他管道，使系统内水质达到要求，检查系统工作情况并建立凝结水循环。

凝结水系统的冲洗可分为三步：(1)凝汽器汽侧的冲洗：大修后第一次启动，如汽侧受到污染应冲洗。用补水泵向汽侧补水，然后用汽侧放水阀放水，也可启动凝结水泵经再循环管循环一段时间后再放水。(2)低加及其管路的冲洗：启动凝结水泵，开启最高一级低加出口放水阀放水，直至水质合格。(3)除氧器的清洗：关闭最高一级低加放水阀，开除氧器进水阀给除氧器进水，由除氧器防水阀放水。一般除氧器不需冲洗。冷态滑参数启动

凝结水合格，给除氧器上水到正常水位偏低，停止上水，凝结水打循环，如此时除氧器备用汽源正常，备用汽源已充分暖管，启动除氧器循环泵，并确定运行正常，投入辅汽加热，维持定压加热，控制温升速度不要过大，加热到对应的饱和温度，使给水箱出水含氧量<7ppb(7)除氧器加热(8)锅炉上水

除氧水箱加热完毕后，可根据需要启动锅炉上水泵或电泵给锅炉上水。高加水侧注水充压，确认无泄漏后，可投入运行。(9)投轴封抽真空

先抽真空，后投轴封

送轴封时严格控制汽封母管压力和供汽温度。高、中、低压轴封供汽温度与转子轴封区间金属表面温度应匹配，冷态启动时一般(121-177℃)，过热度不应低于14℃，以防止凝结放热使转子表面产生过高热应力造成金属疲劳而增加寿命损耗冷态滑参数启动

送轴封后必然产生正胀差，且供汽温度越高，送轴封时间越长，正胀差越大。

抽真空时关闭真空破坏门，投入真空破坏门水封，启动一台真空泵，(10)锅炉点火锅炉起压后，投入高低压旁路运行，手动开高压旁路20-30%额定流量，开低压旁路50%容量配合锅炉升温升压，注意水压保护及高低压旁路减温水投入。(11)主再热蒸汽管道暖管冷态启动前，主、再热蒸汽、主汽阀到再热汽阀的导汽管、高中压缸的主汽阀、调节汽阀等的温度相当于室温。锅炉点火后利用产生的低温蒸汽对上述设备和管道进行预热，称为暖管。暖管应同时疏水(排出暖管时的凝结水，防止水冲击和带入汽缸)，和高低压旁路一起加快蒸汽流动速度。冷态滑参数启动阀壳预暖是指在高压缸预暖期间对高压主汽阀和主汽管预暖。(12)发电机定子冷却水投入可在冲转前任何时刻投入，没有必要投入过早。总结：

以上点火前各项准备工作可以穿插进行，以缩短启动时间，减少能量消耗，但必须遵守以下规定：1、顶轴油系统运行正常才允许启动盘车设备。2、盘车启动后才允许向轴封供汽。3、点火前，必须完成主汽阀、中压主汽阀、高中压调节汽门的静态试验，凝汽设备和盘车已投入并正常运行。冷态滑参数启动三、冲转升速冲转条件1)冲转前主蒸汽压力：1.5～2.5MPaMPa，主蒸汽温度：280～330℃，具有50℃以上的过热度，且不高于420℃。

2)凝汽器真空：＞60kPa3)油温在35～45℃之间，润滑油压0.08～0.15MPa，调速油压2.1MPa。润滑油箱油位±100mm以内。

4）连续盘车运行时间不少于2～4h，

5)偏心：＜0.0762mm；

6)汽缸上下壁温差：＜35℃；

7）主、再热蒸汽甲、乙侧温差均不大于10℃。

8）主，再热蒸汽温差不大于25℃，再热蒸汽温度低于主蒸汽温度时温差可不大于40℃。

9）各种跳机保护值正常，联系热工投入除凝汽器真空低以外的所有主、辅机保护。

10）所有疏水开启至危急疏扩并畅通，蒸汽品质合格，对各种冲转参数做好记录。冷态滑参数启动2.600rpm金属磨擦检查

1.机组挂闸启动在DEH控制盘上设定目标(给定)转速600rpm，选定速率100rpm／min，按“进行(GO)”键，DEH控制器打开主汽阀，几秒钟后，汽轮机开始升速。当汽轮机转速大于3rpm时，检查盘车应自动退出，否则应打闸停机，检查原因，待故障消除后，方可重新冲转。运行人员按手操面板上的“汽机挂闸”按钮，机组复位，“控制概貌”画面上会显示“汽机挂闸”。挂闸后，必须投入“阀位高限”才能开启阀门。

“摩擦检查”结束后。设定目标转速700rpm。以速率100rpm／min升速，立即进行阀切。3.阀切换

冷态滑参数启动冷态滑参数启动600rpm磨擦检查中速暖机的转速范围2900rpm阀切换200020801010950141016101750197021102570265028503000汽轮机转速保持曲线临界转速应快速平稳的通过，不允许在临界转速下停留冷态滑参数启动6.定速

转速为2950rpm。设定目标转速3000rpm，速率50rpm／min，升速至3000rpm定速，全面检查机组及各系统运行正常。按调节保安系统试验要求进行各有关项目的试验正常后，维持转速3000r/min。停高压油泵，交流润滑油泵。记录主要参数一次。通过临界转速时的升速率应在300r/min，过临界转速时轴的绝对振动不超过0.254mm。7.并列与带负荷以上工作结束后通知电气，汽机可以并网，接到电气请求DEH并网的要求后，在DEH上将AS投入，并网成功后汽机自动带上5%左右的负荷，然后按滑参数冷态启动曲线升压升温，增加负荷。升速过程中的注意事项在机组冲转、升速、暖机过程中，应随时注意机组振动及内部声响情况。振动超过规定值，应立即破坏真空紧急故障停机。打闸后在惰走过程中如未见其它异常情况，转子静止后可投入连续盘车，待查明原因并消除后方可重新启动。如打闸后惰走时间明显缩短或转动部分有明显的金属摩擦声时，严禁投入连续盘车，应手动盘车3600测量大轴挠度并判定其方位后，将大轴弯曲方向向下，待转子伸直后方可投入连续盘车。过临界转速时应迅速而平稳地通过，当轴振动超过0.254mm时，应立即破坏真空紧急故障停机，严禁硬闯临界转速或降速暖机的方法消除振动。热态启动(3)热态启动在锅炉点火前的操作同冷态启动。

(4)主蒸汽温度要在最低过热度为50℃的情况下向汽轮机送汽，主汽阀前蒸汽参数应处于主汽阀前启动蒸汽参数曲线所示的标有在切换转速下，主汽阀进口的最低汽温的曲线上。

(5)热态启动的冲转