汽轮机运行分析

机组运营分析一、 进汽压力进汽压力升高的影响： 汽压升高，汽温不变，汽机低压段湿度增长，不仅使汽机的湿汽损失增长，减少汽机的相对内效率，并且增长了几级叶片的侵蚀作用，为了保证安全，一般规定排汽干度不小于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。 运营中汽压升高，调门开度不变，蒸汽流量升高，负荷增长，要避免流量过大，机组过负荷，对汽动给泵则应注意转速升高，避免发生超速，给水压力升高过多。 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，必须规定锅炉减负荷，减少汽压至容许范畴内运营。进汽压力减少的影响： 汽压减少，则蒸汽流量相应减少，汽轮机出力减少，汽动给泵则转速减少，影响给水压力，流量减少。 要维持汽轮机出力不变，汽压减少时，调门必须开大，增长蒸汽流量，各压力级的压力上升，会使通汽部分过负荷，特别后几级过负荷较严重；同步机组轴向推力增长，轴向位移上升，因此一般汽压过多要减负荷，限制蒸汽流量但是大。 低汽压运营对机组经济性影响较大，中压机组汽压每下降0.1Mpa，热耗将增长0.30.5%，一般机组汽压减少1%，使汽耗量上升0.7%。二、 进汽温度：进汽温度升高的影响； 维持高汽温运营可以提高汽轮机的经济性，但不容许超限运营，由于在超过容许温度运营时，引起金属的高温强度减少，产生蠕胀和耐劳强度减少，脆性增长，长期汽温超限运营将缩短金属部件的使用寿命。 汽温升高使机组的热膨胀和热变形增长、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局限性或机组热膨胀不均易引起振动增长。进汽温度减少的影响; 汽温减少，使汽轮机焓降减少，要维持一定负荷，蒸汽流量增长，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。 在汽压、出力不变的状况下，汽温减少蒸汽流量增长，末级叶片焓降明显增大，会使末级叶片和隔板过负荷，一般中压机组汽温每减少10，就会使最后一级过负荷约1.5%，一般汽温减少至某一规定值要减负荷，避免蒸汽流量过大。 汽温减少为维持同一负荷，蒸汽流量增长，要使蒸汽从各级叶片中通过，叶片反动度要增长，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。 汽温减少，汽轮机后几级蒸汽湿度增长，加剧了湿蒸汽对后几级叶片的冲蚀，缩短叶片的使用寿命。 汽温减少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，其容许值比压缩应力小，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以上要紧急解决，避免由于温差引起热应力超限，影响机组使用寿命。 汽温急剧下降，往往是水冲击的预兆，注意降至一定值，启动主汽管及汽缸疏水门，若剧降至限额应迅速停机，避免水冲击对机组导致损坏。水冲击的象征除了汽温突降，有时会浮现轴封、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。 低汽温运营，机组焓降减少，汽耗量增长，汽机经济性下降。一般汽温每减少10，机组效率将减少0.5%。进汽温度热偏差的影响；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，机组振动增长，热偏差增大应联系锅炉调节，如果热偏差严重超限应紧急停炉。三、 调节级汽压： 正常运营时，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长而上升的。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。 调节级压力上升，可以判断汽机通流部分的清洁状况，分析叶片与否结垢，在分析叶片有否结垢状况时，不适宜选择同一负荷比较，由于负荷受汽压、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，阐明通流部分结了盐垢。一般规定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局限性，由于效率下降，蒸汽流量上升，机组运营经济性变差叶片结垢使反动度上升，轴向推力增长，叶片长期结垢运营易发生断叶片四、 抽汽压力： 抽汽压力一般随蒸汽流量而变化，当抽汽量变化时，抽汽压力也相应发生在一种很小的范畴内变化，由于在汽轮机的第一级和最末级的压力基本保持不变时，抽汽压力的变化必然引起各级焓降的重新分派。如抽汽压力升高，使抽汽级此前各级焓降减小，而使抽汽级后各级的焓降增长。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长的最多，而其她各级焓降变化较小。 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似条件下比较。在汽机相似进汽量、相似抽汽量状况下，如果某一级抽汽压力上升较多，则可阐明这一级抽汽口后几级叶片结垢严重。 抽汽压力也是监视机组安全运营的一项数据。当抽汽停用或用量很少时（例如：高加停用或热顾客不需），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。此外由于汽轮机抽汽的后几级蒸汽流量比抽汽使用时相应增长，要维持额定负荷运营，易引起汽机抽汽后几级隔板、叶片应力增长超荷。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营，避免汽机应力超限，当抽汽量过大，抽汽压力减少，使抽汽级前几级焓降过大，应力增长。为避免滥用抽汽，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。五、 排汽温度： 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，但她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。 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，且启动时真空过度低，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，排汽室的膨胀量过度增大，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，因此要启动排汽缸喷雾冷却水，减少排汽温度。调节排汽缸喷雾冷却水，要注意避免左右两侧产生温度差，引起膨胀不均匀或冷却水量过大，排汽温度过低。 正常运营时，排汽温度的升高，不必规定限额，排汽温度与凝汽器背压成正比。根据凝汽器真空下降值进行解决，而运营时的排汽温度一般不会很高。 如排汽温度表袋损坏，排汽温度则和室温相接近，将影响真空下降，应分析有否断叶片象征，有末级叶片断裂打碎排汽温度表袋。 背压升高后汽轮机轴向推力的变化视汽轮机的构造而定，当转子在排汽部分没有阶梯时，轴向推力随末几级的反动度增大而增大（末几级在背压升高时焓降减小，故反动度增大）。若要长期运营，可根据背压升高的大小拆除最末一级或两级，可避免轴向推力增高过大。当转子在排汽部分有阶梯时，由于背压的升高，也许使轴向推力减小，若背压升高过高，还也许导致反向推力。六、 轴封汽压力 轴封汽压力保持过高，使轴封冒汽增长，轴封漏汽损失大，既不经济挥霍蒸汽和热量，又要影响轴承温度升高或油中有水。 轴封汽压力调节的过低，要使轴封失汽，影响凝汽器真空减少。 带轴封内套或小平衡盘的机组，轴封疏汽压力的变化，会影响汽轮机轴向推力的平衡，应注意推力瓦温度及轴向位移值。轴封疏汽压力过高，轴向位移要增长，疏汽压力过低轴封漏汽量增长，影响经济性。七、 轴封汽温度： 轴封汽温度的高下，对汽机的差胀变化油一定关系，由于轴封汽温度对转子要引起伸长或收缩。正常运营时，轴封汽温度维持接近该压力下的饱和温度的微过热整蒸汽，使轴颈冷却，使轴颈冷却，减少轴颈传热，影响轴承温度升高，应避免轴封带水。 机组冷态起动时，冲转前向轴封送汽，由于轴封汽温度高于转子温度，引起受热伸长，使汽轮机的差胀增长。国产30万机组，冷态起动，冲转前半小时向轴封送汽，轴封汽温150左右，到冲转时，高、中低压缸的差胀分别增长0.50.8毫米。 机组热态起动时，金属温度较高，如果仍然用低温汽供入高、中压缸轴封，则会导致转子及汽缸忽然局部冷缩变形，浮现不应有的负差胀，故规定轴封汽的温度要高些,热态启动时轴封处转子温度一般只比调速级处缸温低3050。八、 轴向位移： 轴向位移变化是表达转子正在轴向推力作用下，转子与汽缸相对轴向位置发生变化，一般转子是向汽缸低压侧轴向位移，这个方向为正方向，位移值为正值；大容量多缸机组，由于高压缸大都采用反流式布置，轴向推力抵消限度不一，有时转子向汽机车头侧位移，这个方向为负方向，位移值为负值。 轴向位移向正或负方向增长，阐明转子的轴向推力上升，由于轴向推力是由推力轴承来承当的，推力轴承在受压时产生的弹性变形增长，要注意推力瓦工作面或非工作面的温度变化。 轴向位移增长过大，使推力轴瓦发生损坏烧熔，产生通汽部分动静摩擦碰撞，特别在发生水冲击事故时，轴向推理迅速增长，更易发生设备严重损坏。九、 汽缸与转子的相对膨胀： 高压大容量机组，差胀是起动中的一种核心，达到起动时间短，差胀值小，必须要及时分析差胀变化的因素。精确合理使用汽缸夹层及法兰加热装置，分析运营工况的变化，保证差胀控制在安全范畴内，冷态起动，进汽温度，真空，转速等都是影响差胀的因素，例如：真空下降，维持同一转速，进汽量增长，高压差胀要上升，但中、低压缸摩擦鼓风热量因流量增长容易带走，也许差胀要下降些。又如：转速对差胀影响，由于鼓风摩擦热量和叶片长度成正比，和转速三次方成正比，转速升高，产生的鼓风摩擦热量增大，差胀会增长，但升至某一转速，蒸汽流量增长后可把鼓风热量带走的比较多，对差胀的影响就小了，此外，对于大直径转子在金属部件受热状况不变，当转速上升时，转子受离心力影响，引起转子径向拉伸变粗，而使转子轴向长度缩短，差胀减小，一般大容量低压转子较突出，尚有调速汽门的开度变化对差胀影响也较大，因调门开度变化，使蒸汽的节流作用发生变化，汽机进汽参数也发生变化。由于汽缸影响缓慢，使差胀变化，如果新蒸汽参数未变，调门开大，调节级温度升高，差胀上升。 差胀向负方向增大，一般在热态起动和滑参数停机，负荷下降或汽温急剧下降时浮现，负差胀增大，使喷嘴出口与叶片进口轴向间隙减小，由于提高经济运营性，喷嘴出口与叶片间隙尽量保持的小些，因此，负差胀容许的限额要不不小于正差胀容许限额。负差胀的增长是比较危险的，容易发生叶片进口侧与喷嘴隔板的动静摩擦或轴封齿的碰擦，尤在高压末级及高压前几级的轴向间隙较小更为危险。 汽轮机在启停和工况变化时，由于转子和汽缸之间存在温差，因此其轴向存在膨胀差，或简称胀差。以单缸汽轮机为例，汽缸死点在排汽口中心附近，转子与汽缸的相对死点在推力轴承推力面处。汽缸由死点向进汽端膨胀，前猫爪通过横销使推力轴承向前移动，从而带动转子移动，而转子自身又以相对死点为基准向排汽端膨胀，转子与汽缸的相对膨胀关系可以看作汽缸转子均以推力面为基准向排汽端膨胀。胀差的大小意味着汽轮机动、静轴向间隙相对于静止时的变化，正差胀表达自喷嘴（静叶）至动叶间轴向间隙增大；反之，负差胀表达该轴向间隙减小。但必须指出由于大型多缸汽轮机的相对膨胀关系比较复杂，对于其中个别的通流部分来说，正负差胀对其轴向间隙的影响正好与上述相反，例如国产N200-12.74/535/535机组的低压前汽缸即是如此。十、 上、下缸温差： 机组启动，停机过程中很容易使上下缸产生温差，一般上汽缸温度高于下汽缸温度，上下缸温差大，使汽缸产生热膨胀变形，上汽缸向上拱起，浮现拱背现象，下汽缸低部动静之间的轴向间隙减小，易导致磨损，下汽缸下部的隔板汽封和复环汽封，引起大轴弯曲，振动增大。 上下缸温差最大值出目前调节段区域内，几种类型机组通过实验拟定：调节处上下缸温差每增长1，该处动静间隙约减少0.01毫米左右，一般汽轮机径向间隙为0.50.6毫米左右，因此，上下缸温差规定不超过50，如上下温差超过50，径向间隙基本上已经消失，如果这时起动是比较危险的。 由于下汽缸比上汽缸的金属质量大，并下汽缸带有抽汽管道，散热面积大，这使得在同样保温，加热和冷却条件下，上缸温度要比下缸温度高，起动中蒸汽在汽缸中冷却成疏水，从下缸排出使下缸受热条件恶化。此外，汽缸室内外空气对流及汽缸保温条件等都是使上下缸温差大，为减少上下缸温差，应注意下缸疏水畅通，改善下缸保温构造及材料，缸下装挡风板，起动时合理地使用汽缸夹层加热装置，有效地控制上下缸温差，但也应避免对下缸加热过度导致下缸温度高于上缸，使汽缸向下拱弯，上汽缸上部的径向间隙减小，同样也会引起摩擦。十一、 冷油器出油温： 油温过高，不仅影响油压减少，使轴承正常润滑受到影响，并且使轴承温度相应升高，长期维持高油温运营使汽轮机油质容易老化，使用寿命缩短，一般规定冷油器出油温度不超过45； 冷油器出油温度过低，黏度增长，影响轴承油膜建立，容易使机组振动增大，有的大容量机组，油温过低，有也许引起轴承油膜震荡。（当汽机转速升高到两倍第一临界转速时，涡动的频率正好与轴的第一临界转速合拍，振幅明显扩大，这种震荡称为油膜震荡。）十二、 凝汽器水位： 凝汽器水位升高应参照凝结水量、凝泵电流、凝结水压力、导电度等表计分析因素，如凝结水流量下降，阐明凝泵发生故障或出力局限性；若凝结水流量增长，凝泵电流增长，阐明由于凝结水水量太大，凝泵来不及打水，应检查凝结水量增大的因素；如果凝泵电流与凝结水压力及流量下降或晃动，一般阐明因漏空气失水； 凝汽器水位升高，凝结水温下降，凝汽器过冷度增长，影响经济下降，凝结水温度是核对凝汽器水位升高限度的重要根据； 凝汽器水位升高过多，大量浸没铜管，影响真空迅速下降。 凝汽器水位过低，易导致凝结水泵汽蚀。十三、 凝汽器真空： 应根据真空下降速度进行判断分析解决，一般循环水中断，空下跌速度较快；凝汽器水位升高跌真空开始时速度缓慢，待水侧满至抽气器进气管时真空下降较快；真空与排汽温度有一一相应的关系，真空下跌，排汽温度上升，凝结水温也相应升高，如果凝汽器水位升高引起真空下降，则凝结水温要下降； 真空表读数下降，如排汽温度、凝结水温度不变，阐明真空表的表管漏空气、积水或阻塞失灵； 负荷减少，如果真空也相应下降，一般为低压缸及低压回热系统漏空气，应进行真空严密性实验，鉴定漏气限度； 真空下降，汽轮机的焓降减少，在流量一定的状况下，出力小、就要成比例下降，如果出力保持不变，则耗汽量增长，运营经济性下降，一般真空度下降1%，汽耗率上升12%； 真空下降过多，会使后几级热量大量减少，维持同一出力，蒸汽流量增长较多，使后几级反动度增长，轴向推力增大，推力瓦温度及轴向位移上升，应根据真空下降值，按规定减负荷或停机； 真空升高如果超过极限真空，经济性反而下降，由于汽轮机往往受最末级叶片通汽能力的限制，当真空继续提高至极限真空后，汽机出力不会继续增长，一部分蒸汽受叶片通道限制，只能在叶片外膨胀，这部分热降不能运用，则经济性下降，此外，如果真空过高也将使汽轮机的轴向推力增长，对安全运营不利。十四、 凝结水过冷： 汽轮机排汽在饱和压力下凝结水，凝结水温度应等于该压力下的饱和温度，也应等于排汽温度，有时凝结水温度低于饱和温度，产生过冷，使凝结水的热量被循环水带走，减少经济性。此外过冷还会使凝结水含氧量增长，影响管道腐蚀； 有些机组凝结水温度略高于该压力下的饱和温度，浮现微“过热”重要是由于加热器或集水箱等处高温疏水回入凝汽器热水井，未受到循环水冷却，使凝结水温度升高，由于有一定高度的热水井水位静压力的影响，凝结水不致发生汽化； 运营中浮现过冷度增长，如凝汽器水位正常，可进行空气严密性实验，检查抽气器工作正常，因凝汽器中积存空气，不仅影响铜管表面形成空气膜，减少传热效果，端差上升，同步由于凝汽器内蒸汽空气混合物中空气成分增高，蒸汽分压力相对于混合物的总压力就减少，这种蒸汽含量较少的空气蒸汽混合物将在更低的温度下凝结使过冷度增大。十五、 除氧器汽压： 运营中应保持除氧器压力稳定，使水加热到该压力下的相应的饱和温度，达到良好的除氧效果，除氧器并列运营，一台除氧器汽压变化过大，将引起给水箱水位波动； 在不影响除氧器强度的原则下，除氧器压力尽量维持的高些使其出水温度较高，汽轮机供除氧器用的抽汽多，可减少高压加热器的高压抽汽量，对提高汽轮机的回热循环经济性有利，除氧器汽压过高超限，影响金属强度，易发生塔顶封头爆破等损坏事故； 单元大容量机组的除氧器，采用滑压运营，因无汽门节流损失，比较经济，除氧器汽压随汽轮机负荷相应变化，但在负荷忽然下降时，由于给水箱存水热容量较大，给水泵进水温度不能迅速下降，除氧器压力升高，除氧器水温不能及时跟上，影响除氧效果，这种状况要到除氧器在新的压力接近平衡时为止。十六、 给水箱水位： 由于给水箱顶部与底部截面逐渐减少，给水箱水位在较高或较低时，水位变化速度将是不久的，必须引起注意，给水箱水位的调节一般规定进水量与给水泵出口流量相适应，单元运营更应如此，并列运营的除氧器进水量或汽压，或者调节邻近除氧器压力，使各给水箱水位接近平衡，如果各给水箱水位普遍较高或较低，需速度调节补给水量或对外供汽量； 给水箱水位若全满，将使除氧器筒体及管道发生冲击及振动，若水倒回抽汽管，逆止门不严，汽轮机要发生水冲击紧急停机事故； 给水箱水位过低，将要影响电厂运营安全，如该时发生给水管或主蒸汽管等爆破，或者电气系统甩负荷事故，给水箱水位将会迅速下降，严重影响给泵运营，威胁锅炉供水。十七、 给水温度 给水温度减少，锅炉排烟温度减少，一般对于锅炉来说，排烟温度每减少1，锅炉效率可以提高约0.05个百分点，因此高加解列后对锅炉效率还是有所提高的。 给水温度减少，空预器出口一、二次风温分别减少，这会对锅炉在低负荷燃烧导致一定的影响：一次风热风温度的减少，将会影响到锅炉制粉系统的干燥出力。 给水温度减少，为了维持在相似燃烧率下的中间点温度，要相应增长燃料量。 给水温度减少，水冷壁入口温度减少，水冷壁入口工质欠焓增大，容易导致锅炉水循环不良、稳定性变差，导致水冷壁传热恶化，水冷壁出口温度产生偏差。特别是在低负荷时由于汽水比容差增大，将会使锅炉水循环不稳定的几率增大。所觉得了避免发生锅炉水循环不稳定，应当合适提高锅炉运营压力，减少汽水比容差。十八、 加热器端差： 加热蒸汽压力下的饱和温度与加热器出水温度称为端差，运营中规定加热器端差尽量减少，一般表面式加热器，端差不超过37。 在一定负荷下，端差增长，表白因加热器铜管表面污脏或其中聚空气，使传热条件恶化。 带有过热段蒸汽冷却的高压加热器，可以充足运用加热蒸汽的过热度，使出水温度接近或超过该级抽汽压力下的饱和温度，端差为负值，提高了热经济性。十九、 发电机风温： 风温过高会影响线圈、铁芯温度升高，绝缘强度削弱，一般风冷发电机进口风温35以上，发电机出力即静子电流将会受到限制，风温越高，发电机静子电流容许值则减少得越多，因此规定风温尽量维持于2030之间。 发电机进风温度在冬季要注意不要调节得太低，以免引起空气冷却器结露，空气湿度增长。二十、 双水内冷出水温度： 发电机冷却水出水温度变化，需对照进水温度变化，以温升值进行分析，如果冷却水温升增长，冷却水流量不变，则阐明发电机内部发热增长，应注意线圈与铁芯温度上升值。 冷却水出水温度升高接近超限，可设法减少冷却水进水温度，开大进水门增长流量，若无效再联系减少发电机负荷，并检查分析出水温度升高因素，监视发电机有否内部故障象征。