第二章 汽轮机的启动和停运

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 汽轮机的启动和停运,启动和停运概述,启动：汽轮机从静止状态到工作状态的过程。,启动前的准备,冲转,升速,并网,带负荷,停机：汽轮机从工作状态到静止（或带盘车）状态。,减负荷解列 转子惰走 投盘车,启动是加热过程，而停机则是降温过程。对汽轮机而言，一次起停（负荷变化）经历一次应力交变，造成低周疲劳损伤，最后导致裂纹。,启动方式分类,按新汽参数分：,额定参数启动,滑参数启动,相对于额定参数启动，滑参数启动的进汽参数低、流量大，对汽轮机加热均匀，减小热应力、胀差；,进汽参数低，可减少启动汽水损失，缩短启动时间，提高启动经济性；,流量大，防止末级超温。,高压缸启动：,中压缸启动:,启动时蒸汽不经过高压缸，直接从中压缸进汽冲转。为维持高压缸温度水平，可采用通风阀或倒暖的方式。当转速升到一定转速或并网带一定负荷（如5%负荷）后再切换到高压缸进汽。,高中压缸联合启动,2. 按冲转方式分：,1）高压缸启动：,不带旁路冷态（或热态）,中压调门，中压主汽门全开。,盘车至,2900转/,分，,TV,控制，,GV,全开,2900至3000转/,分，,GV,控制，,TV,全开。,2）高、中压缸联合启动：,带旁路 冷态或热态,中压调门，中压主汽门全开；,TV:,盘车-2900转/分；,GV：29003000,转/分,启动曲线中负荷与中压缸进汽压力的配合关系由低压旁路控制。,600,MW,上海汽轮机高、中压缸联合启动(汽轮机运行说明书,）,盘车转速-600转/分，,TV,全关，,GV,全开，,IV,控制转速。此工作方式称转速,IC,方式。,600-2900,转/分，,TV，IV,一定按流量比例（通常为1）同时开启此工作方式称转速,TC-IC,方式。到2900转/分后，保持4分钟，系统记录,IV,开度。2900转/分至并网，,IV,维持此开度。,2900-2950转/分，,IV,开度保持，,TV,控制转速。此工作方式称转速,TC,方式。,2950-3000转/分，,TV,全开，,IV,开度保持，,GV,控制转速，接受,AS,装置控制。此工作方式称转速,GC,方式。,并网初始负荷35%,MCR，GV，IV,控制负荷，35%,MCR,后,IV,全开。,35%,MCR,额定负荷，,GV,控制负荷。,3,）中压缸启动：,带旁路、热态启动,高压调门全开，高压主汽门全关,盘车至,2600转/,分，,IV；,保持,4,分钟产生,IV,记忆开度,2600转/,分至,2900转/,分，,TV；IV,保持记忆开度,2900转/,分至,3000转/,分，,GV。 IV,保持记忆开度,3. 按启动前汽轮机金属温度分：,冷态启动（150,180,C,）,停机时间大于72小时 （,汽缸金属温度约低于该测点满负荷温度的40%,）,温态启动（180,350,C,）,停机1056小时（,汽缸金属温度约在该测点满负荷温度的40%80%,）,热态启动,（ 350,C,）,停机小于10小时（,汽缸金属温度约高于该测点满负荷温度的80%,）,极热态启动,停机小于1小时,按照汽轮机转子温度是否在低温脆性转变温度以上划分,低温脆性转变温度,：转子材料在该温度以下体现出冷脆性，容易产生裂纹,本机高中压缸:,FATT100,度,低压缸:,FATT15,度,4. 按控制进汽的阀门分,：,调节汽门启动,自动主汽门,电动主闸门（旁路门）启动,内容简介,第一节 冷态滑参数启动的主要步骤,第二节 冷态启动曲线,第三节 极热态启动,第四节 单元机组的停运,第一节 冷态滑参数启动的主要步骤,1）启动前的准备工作,2）抽真空：,3）暖管,4）冲转、升速和定速暖机,5)并列接待初始负荷,6）加负荷至额定值,1）启动前的准备工作,疏水门全开，油泵试转供油正常，盘车马达试运转正常。,油泵、给水泵、凝结水泵联动试验。,真空系统、循环水系统检查。,重要表计正常：转速、晃动、汽缸金属温度、水位计等。,除氧器水位,2/3,，凝结器水位,3/4,，油箱油位,2/3,。,油循环（油系统分析）,目的：提高油温，维持冷油器出口,轴承入口,35-45,(,油温过高,粘度低,油膜薄,轴承易干磨,油易老化,油温过低,粘度大,油膜厚,稳定性差,油膜振荡引发振动增大,),。,主要操作：投启动油泵，开冷油器油侧进、出口门，,水侧进口门开、出口门关注意油箱油位变化,。,调节系统和保护装置试验,试验内容：,ETS,通道试验；执行机构试验; 超速（飞环）试验,试验目的：检测自动主汽门动作是否灵活，各保护回路是否连通。,2）抽真空：,目的：创造暖管、冲转条件,操作顺序,： 投循环水 投凝结水 、 投盘车 投抽气器 投汽封,(,防止轴承油中带水）,轴封供汽过热度大于,14,度。供汽压力用启动曲线推荐值。,注意事项,1、必须在盘车状态下，才能投入轴封供汽。,2、冷态启动，应该先投入抽气器和轴封加热器，后投入轴封供汽。,3、热态启动，应该先投入轴封供汽，后投入抽气器和轴封加热器。,3）暖管,暖管内容：主、再热蒸汽管道，辅助用汽管道。,暖管温升速度：不大于,35/,min。,暖管时间：,10-15,min,暖管目的：,防止蒸汽带水进入汽轮机,减小管道热应力,注意事项,1,）疏水及时排放。,2,）暖管前，投循环水（因暖管疏水排至凝汽器），投凝结水系统，投抽气器。,3,）旁路投运后，控制排汽室温度在,60-70 ,，不得超过,120 ,。,冲转条件：,真空,450-500,mmHg。,过低，出现正压，大气安全门动作，,D,热冲击大；过高，抽真空时间,，,D，,暖机时间,，开机时间,。,主汽参数，温度高于金属温度,50-100,度（不应大于,426,度），过热度,50,度以上。压力过低，加热效果差，暖机时间长，过高，热冲击大，且,D，,暖机时间,，开机时间,。,两侧主汽温度差小于,17,度；,高、中压缸合缸，主、再热蒸汽温度差一般为,28,度，短时可允许在,42,度，不得大于,80,度。,油温,35-45,度。,晃动变化,: 0.02,mm。,4）冲转、升速和定速暖机,主要内容和基本操作：,冲转、升速，调速汽门或主汽门冲转，停盘车，本体疏水门检查。盘车不能自动脱扣，打闸停机。,600转/,分摩检（,300,MW,机组，,200,MW,机组为,500转/,分），切断进汽，,5,min,内完成检查，确认无金属声后，迅速冲转至,600转/,分，升速率,100转/,分。,第一次定速暖机，投排汽缸冷却水，排汽缸温度维持在,65,度左右，超过,120,度，停机。振动检查，轴承温度,油温检查，冷油器水侧投运。注意胀差。,1000转/,分（随机组不同有变化），第二次定速暖机。,1200转/,分停顶轴油泵。,快速、平稳过临界转速。,升,速到3000转/,分，定速暖机，向电气发出备好信号,冲转过程基本要求,升速率小于100,r/min;,汽缸金属温升率小于,2-2.5度/,min,快速平稳过临界转速,中速（第一阶临界转速以前）轴承振动小于,0.03,mm。,5)并列接待初始负荷,初始负荷3-5,%,，防止逆功率保护动作,初始负荷暖机时间：,30,min。,在此期间主汽温度每升高,2,度，增加暖机时间,1,分钟。,凝结水回收，凝结水放水门关，至除氧器门开 。,6）加负荷至额定值,随负荷增加逐渐关小再循环门,15%,负荷，停排汽缸冷却水,负荷,60-80%,，投高加或随机组启动投高加,升负荷速率，主、再热汽温升率不得大于规定值（规程或启动曲线）,。,7）超速试验和,FATT,高、中压转子材料：,30,CrMoV,FATT：,低温脆性转变温度。材料高于,FATT,时，受力后断裂为韧性断裂，材料强度高。材料低于,FATT,时，受力后断裂为脆性断裂，强度低。,30,CrMoV,的,FATT,约为,100,，运行时间增长，,FATT,变高。,超速试验时，离心力较大，转子中心孔处热应力与离心力引起的机械应力之和有可能超过材料的许用应力。,超速试验的基本要求：转子热透，中心孔热应力较小；中心孔温度高于,FATT。,运行导则,要求：带,10%,负荷运行,3-4,小时，高、中压转子加热到,350 ,以上，解列后立即做超速试验。,第二节 冷态启动曲线,启动是加热过程，而停机则是降温过程。对汽轮机而言，一次起停（负荷变化）经历一次应力交变，造成低周疲劳损伤，最后导致裂纹。,启停中的主要问题：热应力、热膨胀、热变形。,热应力的基本概念：,在汽轮机启动、停机或变负荷过程中，其零部件由于温度变化而产生膨胀或收缩变形，称为热变形。,当热变形受到某种约束(包括金属纤维之间的约束)时，则要在零部件内产生应力，这种由于温度(或温差)引起的应力称为温度应力或热应力。,各种运行方式下机组寿命消耗的详细分配数据见下表：,启动,次数,每次寿,命损耗,寿命,损耗,冷态启动,100,0.018%,1.8%,温态启动,700,0.006%,4.2%,热态启动,3000,0.009%,27%,极热态启动,150,0.009%,1.35%,负荷阶跃,12000,0.001%,12%,机组总寿命损耗,46.35%,一）冷态启动曲线简介,基本内容 ：主、再热蒸汽参数，转速，负荷，金属温度冷态启动中随时间的变化历程 。（推荐值）,时间坐标上对应的启动步骤 ：,A）,轴封送汽,B）,暖管,C）,冲转,D）,并列,E）,带初始负荷,F）,满负荷,二）冷态启动曲线实例,三）曲线来历、制定过程,制定曲线的依据：能够确保胀差、热应力不超过标准的最快启动速度。,“热透”的概念：维持蒸汽温度恒定，金属温度不再变化，进入稳态换热。但蒸汽、金属之间，金属内部仍然存在温差。,四） 冷态启动曲线的使用,推荐冲转参数、送汽封参数,金属温度和蒸汽温度的允许差值,金属温度的允许变化率,蒸汽温度的允许变化率,允许的最大升速率和升负荷率,运行规程,的编写依据,汽轮机启动、停运过程中的参数控制原则,蒸汽温升率,蒸汽、金属的温差,金属温升率,金属温度差,热应力、热膨胀、热变形,（3）300,MW,机组启动曲线的分析,蒸汽温升率：,主蒸汽1-1.5/,min，,再热蒸汽2-2.5/,min,金属温升率：,不大于1.5/,min,第三节 极热态启动,适用情况：事故后的恢复,极热态启动原则：要求在机组安全的条件下尽快恢复 。,开机,(,恢复,),、冲转基本条件 ：,上、下缸温差,50,度以内,轴的晃动变化,0.02,mm,以内,油温大于,35,度。,主汽参数与汽轮机上缸内壁金属温度匹配,冲转参数的选择,通用原则：主蒸汽温度高于汽轮机上缸内壁金属温度（调节级后）,50-100,度，过热度大于,50,度。,由冷态启动曲线获得。找出汽轮机上缸内壁金属温度（调节级后）同一时刻对应的主汽参数， 用作冲转参数，主汽温度只许略高，不许低。,冲转主蒸汽温度不得低于金属温度的原因：,开机最终是一个加热过程，如果主蒸汽温度低于金属温度，转子表面先冷却（拉应力）后加热，则多承受一次交变热应力。,冷却易出现负胀差，高压端轴封易磨损。,过热度：防止末几级蒸汽湿度过大，水冲击。,极热态启动操作的基本特点,冲转、并列后，迅速加负荷至汽轮机上缸内壁金属温度所对应的负荷值（冷态启动曲线上），该负荷前无需暖机。,冲转升速率不小于,200转/,分。,注意事项,高压端轴封使用高温备用汽源，防止局部出现负胀差,抽真空时，先投汽封， 后投抽气器，防止冷空气进入，轴封出现局部负胀差 。和冷态启动不一样。,第四节 单元机组的停运,停机分类 ：,滑参数停机 （单元、正常）,额定参数停机 （母管、故障）,按停机目的分类,正常停机：计划内的大、小修或消除一般缺陷的停机。,故障停机：机组安全受到严重威胁，被迫短时间内停机。分为一般故障停机（快速减负荷）和紧急故障停机（不减负荷，直接停机）。破坏真空、破坏真空加励磁 。,紧急故障停机的主要步骤,打闸，确认自动主汽门关闭,解列，,确认转速下降。,2700转/,分前，启动润滑油泵，不可等低油压联动。,需破坏真空，打开大气释放门，停抽气器,如缸内进水，开全部疏水门,转子惰走过程，,维持汽封供汽，不可断汽封破坏真空。,需要破坏真空紧急停机的故障,机组强烈振动,超速而危急保安器未动作,缸内有金属声、碰摩,水冲击,轴封冒火花,任意一个轴承断油、冒烟或出油温度高于,75,度或轴承温度高于,90,度。,油系统着火不能迅速破灭,轴向位移超过动作极限或推力瓦温度急剧上升，高于,90,度,主油箱油位急剧下降，补油无效,润滑油压低于,0。05,Mpa,低油压保护未动作,发电机、励磁机冒烟,新汽、给水管道破裂,发电机漏氢、着火,正常停机的基本步骤,准备工作,逐渐减负荷至,0,打闸、解列,转子惰走，,投盘车,停盘车,准备工作,试转油泵，正常备用，投联锁,试转盘车马达、顶轴油泵，正常备用,检查自动主汽门无卡涩。,联系。,逐渐减负荷至,0,金属冷却，监视核心：缸壁温的变化速度：要求小于,1.5度/,分。（开机,3度/,分）转子表面拉应力比压应力破坏严重。,对蒸汽温度要求：,低于金属温度,20-35,度，（开机,50-100,度）,。,对蒸汽压力要求：过热度大于,50,度,投入备用汽封汽源,，防止高压轴封出现局部负胀差（冷蒸气直接接触转子表面，缸内通过叶片、轮盘）,凝结水调整，再循环门逐渐开，维持凝结水系统循环。,打闸、解列,打闸后，注意确认自动主汽门无卡涩，通知电气解列。（防超速）,2700转/,分前，启动润滑油泵，,不可等低油压保护联动。,转子惰走,记录惰走时间。停机时转子从,3000转/,分到静止的时间。,意义：监视是否出现“动静部分碰磨和轴承干磨”,维持汽封供汽，转速到,0,，真空到,0,。，不让冷空气进入轴封,。,转速到,0,，停汽封供汽，停抽气器，停凝结水泵。,投盘车,连续、定期。,监视盘车电流、凝汽器水位。,停盘车,排汽缸温度低于,45-75,度，停盘车。,为什么停机过程，缸壁温下降速度要求比开机要求苛刻,热应力：拉、压破坏力。,胀差：负，轴向间隙安排,减负荷，转子惰走过程中轴封供汽的意义。,防止局部负胀差。,