汽轮机运行监视资料课件

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,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,*,*,*,汽轮机变工况,运行,变工况的概念,设计工况：运行条件与设计条件相符合的工况。,变工况：运行条件偏离设计条件的工况。,变工况原因分析：,（1）外界负荷变化；,使得进入汽轮机的蒸汽量发生变化。,（2）锅炉运行工况变化；凝汽器运行工况变化；,锅炉及凝汽器运行工况变化将分别引起汽轮机进汽及排汽参数的变化。,（3）汽轮机本身状态变化。,将引起汽轮机通流部分面积的变化,变工况分析的目的：,汽轮机在变工况下运行时，各级的压力、比焓降、反动度及轴向推力等都会发生变化，从而引起各级效率及各处应力的变化，因此影响汽轮机运行的经济性和安全性。,因此变工况分析的目的是：,机组在不同工况下运行的经济性和安全性,。,喷嘴的变工况,一、渐缩喷嘴压力与流量的关系,1、喷管初压不变而背压变化时,（1）当 随着背压的减小，流量逐渐增加。,（2）当 时，流量达到临界值保持不变。,（3）彭台门系数,2、初压变化时,（1）变化前后喷嘴均为临界状态，则通过喷嘴的流量与喷嘴前的压力成正比（忽略温度变化）。,忽略温度变化：,（2）变工况前后通过喷嘴的流量均小于临界流量时,忽略温度变化：,一、变工况时，级组中流量与压力的变化规律,1、级组：变工况前后流通面积不变，流量相等的若干个相邻单级的组合。,（同一工况下，通过级组各级的流量相等；不同工况下，级组中各级的流通面积保持不变）,讨论：喷嘴调节的调节级能否和其后的压力级视为一个级组？,级和级组的变工况,2、级组中所有级在变工况前后均未达到临界工况时,应用弗留格尔公式：,3、级组中某一级发生临界工况,只要级组内某一级在变工况前后始终为临界状态，则这一级以前的各级中的流量均与级前压力成正比。,4、特例：凝汽式汽轮机的中间级（除去第一级和末三级），在变工况时，无论是否达到临界状态，其级前压力均与流量成正比。,运行过程中监视各抽汽口压力和调节级汽室压力的理论依据和监视的意义？,讨论,二、变工况时，流量与各级焓降的变化规律,（1）变工况前后级组均为临界状态，则级组中各级的焓降在工况变化时保持不变。,（2）变工况前后若级组均为亚临界，则流量增加焓降增大，流量减小焓降减小。,说明：流量变化对各级焓降变化的影响程度不同。,特例：凝汽式汽轮机的的中间级，在流量变化时其各级焓降保持不变。,讨论：凝汽式汽轮机末级的危险工况。,三、变工况时，各级反动度的变化,1、焓降变化时，级内反动度的变化,变化规律：焓降增加，反动度减小；,焓降减小，反动度增加。,2、流通面积变化时，级内反动度的变化,当面积比 减小时，级内反动度增大；,当面积比增大时，级内反动度减小。,3、反动度的变化量：设计工况下的反动度越大，变工况时反动度的变化量越小。,一、,定压运行,节流调节,1、节流调节：全部蒸汽都经过一个或几个同时启、闭的调节阀，然后流向第一级的喷嘴。,2、调节原理：通过改变调节阀的开度改变对蒸汽的节流程度，以改变进汽压力，使流量发生变化，并相应改变蒸汽焓降，来调整汽轮机的功率。,分析：变工况时节流配汽汽轮机的热力过程线。,3、节流对效率的影响。,节流效率的大小与通流部分的结构无关，而与蒸汽初终参数和进汽量的大小有关。,汽轮机的运行方式,4、变工况分析：没有单独的调节级，第一级的变工况特性和中间级完全相同。即第一级前的压力与流量成正比，焓降、反动度、速比和效率等在变工况时近似保持不变，只有最末级的焓降随着工况的变化而变化。,5、节流调节汽轮机的优缺点：,优点：结构简单，制造成本低，负荷变化时级前温度变化较小，对负荷变动的适应性好。,缺点：在部分负荷时经济性较差。,适用于：小功率汽轮机以及担负基本负荷的大型凝汽式汽轮机。,二、,定压运行,喷嘴调节,1、喷嘴调节：新蒸汽经过主汽阀后，再经过几个依次启、闭的调节阀通向汽轮机的第一级。,2、调节原理：通过改变第一级的工作喷嘴数来改变流通面积，从而改变蒸汽流量。,3、变工况分析方法：分成两个级组,即调节级和所有的非调节级。,4、调节级的变工况分析：（假设：反动度为零；p,0,不随流量改变；各调节阀开启或关闭时无重叠度；调节阀全开时无节流；不考虑调节级汽室温度变化。）,（1）压力与流量的关系,1）调节级汽室压力p,2,与流量成正比关系。,2）调节级级前压力：,第一调节汽阀开启过程,第二调节汽阀开启过程,结论：当p,2,小于临界压力时，全开汽阀所对应的喷嘴组流量不变，正在开启阀所对应的喷嘴组流量增大；当p,2,大于临界压力时，全开汽阀所对应的喷嘴组流量减小，正在开启阀所对应的喷嘴组流量增大。,由此可知：第一调节阀全开，第二调节阀尚未开启时，流经第一喷嘴组的流量达到了最大。,（2）调节级焓降的变化,1）第一调节阀全开，第二调节阀尚未开启时调节级的焓降达到了最大。,2）第二调节阀开启过程中，第二喷嘴组的焓降从零逐渐增大。调节级焓降减小。,结论：第一调节阀全开，第二调节阀尚未开启时调节级的焓降达到了最大。,讨论：调节级的危险工况。,5、喷嘴调节的优缺点,优点：部分负荷下运行时，喷嘴调节比节流调节效率高，并比较稳定。,缺点：工况变动时，高压部分蒸汽温度变化比较大，容易在调节级处产生较大的热应力。,三、滑压调节,汽轮机所有调节汽阀均全开，锅炉保持主汽温不变，改变主蒸汽压力以适应汽轮机负荷的变化。,（一）滑压调节的特点,优点：,1、增加了机组运行的可靠性和对负荷的适应性；,汽轮机各金属部件的温度变化小，热应力小；主蒸汽管道承受的压力低，提高了可靠性和寿命。,2、提高了机组在部分负荷下的经济性；,（1）提高了部分负荷下机组的内效率；,进汽节流损失小；,蒸汽比容增大，提高高缸的内效率；排汽湿度减小。,（2）改善机组循环热效率；,高缸排汽温度高、且定压比热减小，因此在再热器中的吸热量减小。,（3）给水泵耗功减少。,缺点：,1、部分负荷下主汽压力降低，从而使循环热效率降低；（,高负荷区滑压调节不经济。,）,2、靠锅炉调节住蒸汽压力以适应负荷的变化，调节灵敏度不高，负荷适应性差；,3、在低负荷下锅炉燃烧不稳定，容易熄火，且水循环可能破坏，引起锅炉事故。,结论：,只有当循环热效率的降低，小于高压缸内效率的提高、给水泵耗功的减小和再热蒸汽温度升高引起热效率提高的三者之和时，采用滑压调节才能提高机组的经济性。,（二）滑压调节方式,1、纯滑压调节：所有调节汽门全开，完全靠锅炉改变出口压力和流量的方法来调节机组负荷。,问题：由于锅炉惯性，存在负荷调节滞后现象。,2、节流滑压调节：机组负荷稳定时调节阀不全开，对主蒸汽压力有一定的节流。,问题：节流损失大。,3、,高负荷和低负荷时定压调节，中间负荷滑压调节。,（定滑定,，以带基本负荷为主，同时参与调峰运行,）,在低负荷区锅炉保持低压稳定负荷运行，通过高低压和中压调节阀来改变汽轮机的进汽量；,在中间负荷范围内采用滑压运行，通过改变蒸汽压力来调节汽轮机负荷；,在高负荷区采用额定压力下的定压运行，因为在高负荷区采用定压运行节流损失小，且由于在负荷未达到额定值时主蒸汽压力已达到额定值，相应提高了部分负荷下滑压运行的主蒸汽压力。,热经济性,比较,：喷嘴配汽定压运行滑压运行节流配汽定压运行,凝汽式汽轮机工况图,一、汽轮机功率与汽耗量的关系,二、凝汽式汽轮机工况图,汽耗率、相对电效率、与电功率之间的关系。,1、节流调节,2、喷嘴调节,三、汽轮机调节方式的比较,凝汽式汽轮机变工况时轴向推力的变化,一、负荷变化时轴向推力的变化,1、凝汽式汽轮机的中间级，当流量变化时，反动度基本不变，而级的压差与流量成正比，因此中间级的轴向推力与流量成正比。,2、末级的轴向推力与流量不成正比，但对整台汽轮机的轴向推力变化影响较小，因此认为包括末级在内的各压力级的总的轴向推力随负荷的增大而增大。,结论：在正常运行条件下，凝汽式汽轮机轴向推力的变化一般总是随着机组流量的增大而增大。,二、特殊工况下轴向推力的变化,1、新汽温度降低，反动度增大，轴向推力增大；,2、水冲击，轴向推力增大；,3、负荷突增，轴向推力增大；,4、甩负荷，轴向推力增大；,5、叶片结垢，轴向推力增大；,蒸汽参数变化对汽轮机运行的影响,（一）主汽压力升高,1、主汽压升高的h-s图,s,h,主汽压升高,1、机组若采用节流调节,（1）维持负荷不变,关小调门，进汽压力降低至原来的数值，通流部分无影响。,（2）调门开度不变,机组进汽量增大，可能引起末级过负荷。,2、机组若采用喷嘴调节,若维持机组负荷不变，则需关小某一调门，降低机组流量，可能引起调节级过负荷。尤其是第一调门全开，第二调门为开的工况。,结论：主汽压在允许范围内升高时，机组经济性提高，但主汽压过高，将带来如下不利影响：,（1）维持机组负荷不变时，采用喷嘴调节的机组，可能引起调节级叶片过负荷。,（2）若维持调门开度不变，则可能造成末级叶片过负荷。,（3）末级的蒸汽湿度增大，末几级叶片冲蚀严重。,（4）承压部件应力增大，缩短其寿命。,讨论：,主汽压力降低的影响。,主汽温度变化,主汽温度升高,1、主汽温升高的焓降图,2、主汽温度升高，蒸汽在汽轮机内的焓降增大，汽轮机的内效率和热力循环的效率都有所提高，热耗率降低，运行经济性提高。但主汽温度过高将带来如下不利影响：,（1）维持负荷不变，则调节级叶片过负荷。,（2）金属材料的强度降低，蠕变速度加快。,（3）机组可能发生振动。,3、主汽温升高的处理,主汽温降低,1、主汽温降低的焓降图,2、主汽温降低的危害：,（1）主汽温降低时，蒸汽在汽轮机内的焓降减少，机组的汽耗增加，经济性下降。,（2）末级叶片过负荷。,（3）末级蒸汽湿度增大。,（4）机组轴向推力增大,（5）高温部件产生热应力、热变形,（6）有水冲击的可能,3、主汽温降低的处理（讨论）,真空的变化,凝汽器真空降低,凝汽器真空降低，蒸汽在汽轮机中的焓降减小，排汽温度升高，主要影响如下：,（1）机组的经济性降低,（2）机组轴向推力增大,（3）排汽缸及后轴承座受热膨胀变形，可造成机组振动。,（4）排汽体积流量减小，对末级叶片工作不利。,凝汽器真空降低的处理（讨论）,凝汽器真空升高,最佳真空：,一、汽轮机正常运行中的监视,汽轮机正常运行中的主要监视的项目有：新汽参数(压力.温度)、再热蒸汽参数(压力.温度)、真空、监视段压力、轴向位移、热膨胀及胀差、振动和声音以及油系统等。,新汽参数的监视,新汽压力和温度不仅与汽轮机的安全运行关系很大,而且也直接影响运行的经济性因此为了保证机组安全经济运行必须维持额定的蒸汽规范,一般规定新汽压力变动不超过额定值的5%,新汽温度变动不应超过规定范围,运行人员应经常与锅炉密切联系,保持新汽参数在正常范围内。,再热蒸汽参数的监视,再热蒸汽压力是随着蒸汽流量变化而改变的,运行人员对不同负荷下的再热蒸汽压力应有所了解,再热蒸汽压力不正常升高,一般是中压缸调节汽门脱落,或调节系统发生故障,使中压调节汽门或自动主汽门误关等引起,应迅速处理,设法使其恢复正常。,再热蒸汽温度随着新汽温度和机组功率而变化。同新汽温度一样,再热蒸汽温度的变化也将影响设备的安全性和经济性,应及时加以调整。,真空的监视,真空是影响汽轮机的经济性的主要参数之一,真空的变化不仅影响机组运行经济性,还会对机组运行的安全产生很多不利因素,所以运行中应注意监视真空的变化并做好相应的调整，使机组保持在最有利真空下运行。,监视段压力的监督,由汽轮机变工况的知识可知,在凝汽式汽轮机中,调节级汽室压力和各段抽汽压力均与蒸汽流量成正比,根据这一原理,在运行中通过监视调节级压力和各段抽汽压力不仅可以监视汽轮机负荷的变化情况,还可以有效地监督通流部分的工作是否正常,通常称各抽汽段和调节级汽室的压力为监视段压力。,在同一流量下,若监视段压力升高,则说明监视段以后通流面积减少,多数情况是结了盐垢,有时也会是由于金属零件碎裂和机械杂物堵塞了通流部分或叶片损伤变形等所致。,当结垢使监视段压力增