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汽輪機技術問答-汽輪機的起動與停機

2016-06-21  貓小喵0501


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1.為什么說起動是汽輪機設備運行中最重要的階段?
汽輪機起動過程中,各部件間的溫差、熱應力、熱變形大。汽輪機多數事故是發生在起動時刻。由于不正確的暖機工況,值班人員的誤操作以及設備本身某些結構存在缺陷都可能造成事故,即使在當時沒有形成直接事故,但由此產生的后果還將在以后的生產中造成不良影響?,F代汽輪機的運行實踐表明,汽缸、閥門外殼和管道出現裂紋、汽輪機轉子和汽缸的彎曲、汽缸法蘭結合面的翹曲、緊力裝配元件的松弛、金屬結構狀態的變化、軸承磨損的增大、以及在投入運行初始階段所暴露出來的其它異常情況,都是起動質量不高的直接后果。

2.汽輪機升速、帶負荷階段與汽輪機機械狀態有關的主要變化是哪些?
汽輪機升速、帶負荷階段與汽輪機機械狀態有關的主要變化有:
⑴ 由于內部壓力的作用,在管道、汽缸和閥門殼體產生應力。
⑵ 在葉輪、輪鼓、動葉、軸套和其它轉動部件上產生離心應力。
⑶ 在隔板、葉輪、靜葉和動葉產生彎曲應力。
⑷ 由于傳遞力矩給發電機轉子,汽輪機軸上產生切向應力。
⑸ 由于振動使汽輪機的動葉,轉子和其它部件產生交變應力。
⑹ 出現作用在推力軸承上的軸向推力。
⑺ 各部件的溫升引起的熱膨脹,熱變形及熱應力。

3.汽輪機起動操作,可分為哪三個性質不同的階段?

汽輪機起動過程可分為下列三個階段:
⑴ 起動準備階段。
⑵ 沖轉、升速至額定轉速階段。
⑶ 發電機并網和汽輪機帶負荷階段。

4.汽輪機起動有哪些不同的方式?
汽輪機的起動過程就是將轉子由靜止或盤車狀態加速至額定轉速并帶負荷至正常運行的過程,根據不同的機組和不同的情況,汽輪機的起動有不同的方式。
按起動過程的新蒸汽參數分:額定參數起動和滑參數起動。
按起動前汽缸溫度水平分:冷態起動和熱態起動。
按沖動時的進汽方式分:高、中壓缸進汽起動和中壓缸進汽起動。
按沖動控制轉速所用閥門分:調節汽門起動、自動主汽門起動和電動主閘門起動及總汽閥旁路門起動。

5.汽輪機滑參數起動應具備哪些必要條件?
汽輪機滑參數起動應具備如下必要條件:
⑴ 對于非再熱機組要有凝汽器疏水系統,凝汽器疏水管必須有足夠大的直徑,以便鍋爐從點火到沖轉前所產生的蒸汽能直接排入凝汽器。
⑵ 汽缸和法蘭螺栓加熱系統有關的管道系統的直徑應予以適當加大,以滿足法蘭和螺栓及汽缸加熱需要。
⑶ 采用滑參數起動的機組,其軸封供汽、射汽抽氣器工作用汽和除氧器加熱蒸汽須裝設輔助汽源。

6.滑參數起動有哪些優缺點?
滑參數起動有如下優缺點:
⑴ 滑參數起動使汽輪機起動與鍋爐起動同步進行,因而大大縮短了起動時間。
⑵ 滑參數起動中,金屬加熱過程是在低參數下進行的,且沖轉、升速是全周進汽,因此加熱較均勻,金屬溫升速度亦比較容易控制。
⑶ 滑參數起動還可以減少汽水損失和熱能損失。
缺點是:用主蒸汽參數的變化來控制汽輪機金屬部件的加熱,在用人工控制的情況下,起動程序較難掌握,弄不好參數變化率大。
綜合比較,滑參數起動利大于弊,所以目前單制大容量機組廣泛采用滑參數起動方式。

7.什么是冷態滑參數壓力法起動和真空法起動?
⑴ 壓力法起動。壓力法起動時,電動主汽門前應有一定的蒸汽壓力,利用調節汽門控制蒸汽流量沖動轉子和升速暖機。要求新汽溫度高于調整段上缸金屬溫度50~80℃,還應保證有50℃的過熱度,既要不產生過大的熱應力,同時還要避免水沖擊。
⑵ 真空法起動。真空法起動時,鍋爐點火前,從鍋爐汽包至汽輪機之間所有閥門全部開啟,汽輪機盤車狀態下開始抽真空。讓汽輪機新蒸汽管道、鍋爐的汽包、過熱器全部處于真空狀態,然后通知鍋爐點火,鍋爐壓力溫度緩慢上升,當蒸汽參數還很低時,汽輪機轉子即被沖動,此后汽輪機的升速及加負荷全部依靠鍋爐汽壓汽溫的滑升。
真空法起動的缺點是:如果鍋爐控制不當,有可能使鍋爐過熱器積水和新蒸汽管道的疏水進入汽輪機,從而損壞設備。另外抽真空困難,汽輪機轉速不易控制,所以較少采用真空法滑參數起動。

9.滑參數起動主要應注意什么問題?
滑參數起動應注意如下問題:
⑴ 滑參數起動中,金屬加熱比較劇烈的時間一般在低負荷時的加熱過程中,此時要嚴格控制新蒸汽升壓和升溫速度。
⑵ 滑參數起動時,金屬溫差可按額定參數起動時間的指標加以控制。起動中有可能出現差脹過大的情況,這時應通知鍋爐停止新蒸汽升溫、升壓,使機組在穩定轉速下或穩定負荷下停留暖機,還可以調整凝汽器的真空或用增大汽缸法蘭加熱進汽量的方法加以調整金屬溫差。

10.汽輪機起動前為什么要保持一定的油溫?
機組起動前應先投入油系統,油溫控制在35~45℃之間,若溫度低時,可采用提前加油溫。
保持適當的油溫,主要是為了在軸瓦中建立正常的油膜。如果油溫過低,油的粘度增大會使油膜過厚,使油膜不但承載能力下降,而且工作不穩定。油溫也不能過高,否則油的粘度過低,以致難以建立油膜,失去潤滑作用。

11.汽輪機起動前向軸封送汽要注意什么問題?
軸封送汽應注意下列問題:
⑴ 軸封供汽前應先對送汽管道進行暖管,使疏水排盡。
⑵ 必須在連續盤車狀態下向軸封送汽,熱態起動應先送軸封供汽,后抽真空。
⑶ 向軸封供汽時間必須恰當,沖轉前過早地向軸封供汽,會使上、下缸溫差增大,或使脹差正值增大。
⑷ 要注意軸封送汽的溫度與金屬溫度的匹配。熱態起動最好用適當溫度的備用汽源,有利于脹差的控制,如果系統有條件將軸封汽的溫度調節,使之高于軸封體溫度則更好,而冷態起動軸封供汽最好選用低溫汽源。
⑸ 在高、低溫軸封汽源切換時必須謹慎,切換太快不僅引起脹差的顯著變化,而且可能產生軸封處不均勻的熱變形,從而導致摩擦、振動等。

12.為什么轉子靜止時嚴禁向軸封送汽?
因為轉子靜止狀態下向軸封送汽,不僅會使轉子軸封段局部不均勻受熱。產生彎曲變形,而且蒸汽從軸封段處漏入汽缸也會造成汽缸不均勻膨脹,產生較大的熱應力與熱變形,從而使轉子產生彎曲變形。所以轉子靜止時嚴禁向軸封供汽。

13.額定參數起動汽輪機怎樣控制減少熱應力?
額定參數起動汽輪機時,沖動轉子一瞬間,接近額定溫度的新蒸汽進入金屬溫度較低的汽缸內,和新蒸汽管道暖管的初始階段相同,蒸汽將對金屬進行劇烈的凝結放熱。使汽缸內壁和轉子外表面溫度急劇增加,溫升過快,容易產生很大的熱應力,所以額定參數下冷態起動時只能采用限制新蒸汽流量,延長暖機和加負荷的時間等辦法來控制金屬的加熱速度。減少受熱不均產生過大的熱應力和熱變形。

14.進行壓力法滑參數起動沖轉,蒸汽參數選擇的原則是什么?

冷態滑參數起動沖轉后,進入汽缸的蒸汽流量能滿足汽輪機順利通過臨界轉速達到全速。為使金屬各部件加熱均勻,增大蒸汽的容積流量,進汽壓力應適當選低一些。溫度應有足夠的過熱度,并和金屬溫度相匹配,以防止熱沖擊。
熱態滑參數起動時,應根據高壓缸調節級和中壓缸進汽室的金屬溫度,選擇適當的與之匹配的主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度,即兩者的溫差符合汽輪機熱應力,熱變形和脹差的要求。一般都要求蒸汽溫度高于調節級上缸內壁金屬溫度50~100℃,但最高不得高于額定溫度值。為了防止凝結放熱,要求蒸汽過熱度不低于50℃,,保證新蒸汽經過調節汽門節流和噴嘴膨脹后,蒸汽溫度仍不低于調節級的金屬溫度。

15.什么叫負溫差起動?為什么應盡量避免負溫差起動?
凡沖轉時蒸汽溫度低于汽輪機最熱部位金屬溫度的起動為負溫差起動。因為負溫差起動時,轉子與汽缸先被冷卻,而后又被加熱,經歷一次熱交變循環,從而增加了機組疲勞壽命損耗。如果蒸汽溫度過低,則將在轉子表面和汽缸內壁產生過大的拉應力,而拉應力較壓應力更容易引起金屬裂紋,并會引起汽缸變形,使動靜間隙改變,嚴重時會發生動靜摩擦事故,此外熱態汽輪機負溫差起動,使汽輪機金屬溫度下降,加負荷時間必須相應延長,因此一般不采用負溫差起動。

16.起動、停機過程中應怎樣控制汽輪機各部溫差?
高參數大容量機組的起動或停機過程中,因金屬各部件傳熱條件不同,各金屬部件產生溫差是不可避免的,但溫差過大,使金屬各部件產生過大熱應力和熱變形,加速機組壽命損耗及引起動靜摩擦事故。這是不允許的。
因此應按汽輪機制造廠規定,控制好蒸汽的升溫或降溫速度;金屬的溫升、溫降速度;上下缸溫差;汽缸內外壁、法蘭內外壁、法蘭與螺栓溫差及汽缸與轉子的脹差??刂坪媒饘贉囟鹊淖兓屎透鞑糠值臏夭?,就是為了保證金屬部件不產生過大的熱應力、熱變形,其中對蒸汽溫度變化率的嚴格監視是關鍵,不允許蒸汽溫度變化率超過規定值,更不允許有大幅度的突增突降。

17.起動過程中應注意哪些事項?
汽輪機起動是運行人員的重大操作之一,在起動時應充分準備,認真檢查,做好起動前的試驗,并在起動中注意:
⑴ 嚴格執行規程制度,機組不符合起動條件時,不允許強行起動。
⑵ 在起動過程中要根據制造廠規定,控制好蒸汽、金屬溫升速度,上下缸、汽缸內外壁、法蘭與螺栓等溫差,脹差等指標。尤其是蒸汽溫升速度必須嚴格控制,不允許溫升率超過規定值,更不允許有大幅度的突增突降。
⑶ 起動時,進入汽輪機的蒸汽不得帶水,參數與汽缸金屬溫度相匹配,要充分疏水暖管。
⑷ 嚴格控制起動過程的振動值。
⑸ 高壓汽輪機滑參數起動中,金屬加熱比較劇烈的階段是沖轉后和并列后的低負荷階段,這些階段容易出現較大的差脹和金屬溫差??刹捎谜{整真空,投汽缸,法蘭、螺栓加熱裝置和調整軸封用汽溫度的辦法加以調整。
⑹ 在起動過程中,按規定的曲線控制蒸汽參數的變化,保持足夠的蒸汽過熱度。
⑺ 調節系統趕空氣要反復進行,直至空氣趕完為止。趕空氣后保持高壓油泵連續運行到機組全速后方可停下,以免空氣再次進入調節系統。
⑻ 任何情況下,汽溫在10min內突降或突升50℃,應打閘停機。
⑼ 剛沖轉時,一定要控制轉速,不能突升過快,并網后調節汽門應分段開起,嚴禁并網后突然開足。
⑽ 并網后應注意各風、油、水、氫氣的溫度,調整正常,保持發電機氫氣溫度不低于35℃。

18.高壓汽輪機起動有哪些特點?
高壓汽輪機結構上比較復雜,動靜間隙較小,主要有如下特點:
⑴ 高壓汽輪機軸向間隙相當小,如起動加熱不均勻,將會出現差脹值超過規定,可能造成軸向動靜摩擦,因此差脹控制很重要。
⑵ 高壓機組徑向間隙也很小,故控制上下汽缸溫差及轉子彎曲值極為重要,上下缸溫差、轉子彎曲超過規定值不得起動,應采取措施使之恢復正常。
⑶ 高壓機組汽缸壁、法蘭都很厚重,一般采用汽缸法蘭加熱裝置。要注意加熱蒸汽溫度必須比汽缸法蘭溫度高。加熱時,法蘭溫度應低于汽缸溫度。法蘭螺栓比較粗大,受熱膨脹較慢,要注意法蘭和螺栓的溫度差。為了減小上下缸溫度差,起動時應盡量把下缸的疏水放盡,合理使用汽加熱裝置,并要對下缸加強保溫。為了消除轉子熱彎曲,停機后,起動前都必須投連續盤車。
⑷ 高壓機組起動時,應特別注意機組的振動情況。如振動超過規定,應立即果斷停機投盤車,不得使用降速暖機的辦法消除振動。

19.汽輪機起動時,暖機穩定轉速為什么應避開臨界轉速150~200r/min?
這是因為在起動過程中,主汽參數、真空都會波動,且廠家提供的臨界轉速值在實際運轉中會有一定出入,如不避開一定轉速,工況變動時機組轉速可能會落入共振區而發生更大的振動,所以,規定暖機穩定轉速應避開臨界轉速150~200r/min。

20.汽輪機沖轉條件中,為什么規定要有一定數值的真空?
汽輪機沖轉前必須有一定的真空,一般為0.06MPa左右,若真空過低,轉子轉動就需要較多的新蒸汽,而過多的乏汽突然排至凝汽器,凝汽器汽側壓力瞬間升高較多,可能使凝汽器汽側形成正壓,造成排大氣安全薄膜損壞,同時也會給汽缸和轉子造成較大的熱沖擊。
沖動轉子時,真空也不能過高,真空過高不僅要延長建立真空的時間,也因為通過汽輪機的蒸汽量較少,放熱系數也小,使得汽輪機加熱緩慢,轉速也不易穩定,從而會延長起動時間。

21.汽輪機沖轉時為什么凝汽器真空會下降?
汽輪機沖轉時,一般真空還比較低,有部分空氣在汽缸及管道內未完全抽出,在沖轉時隨著汽流沖向凝汽器。沖轉時蒸汽瞬間還未立即與凝汽器銅管發生熱交換而凝結,故沖轉時凝汽器真空總是要下降的。當沖轉后進入凝汽器的蒸汽開始凝結,同時抽氣器仍在不斷地抽空氣,真空即可較快地恢復到原來的數值。

22.汽輪機起動升速和空負荷時,為什么排汽溫度反而比正常運行時高?采取什么措施降低排汽溫度?
汽輪機升速過程及空負荷時,因進汽量較小,故蒸汽進入汽缸后主要在高壓段膨脹做功,至低壓段時壓力已降至接近排汽壓力數值,低壓級葉片很少做功或者不做功,形成較大的鼓風摩擦損失,加熱了排汽,使排汽溫度升高。此外,此時調節汽門開度很小,額定參數的新汽受到較大的節流作用,亦使排汽溫度升高。這時凝汽器的真空和排汽溫度往往是不對應的,即排汽溫度高于真空對應下的飽和溫度。
大機組通常在排汽缸設置噴水減溫裝置,排汽溫度高時,噴入凝結水以降低排汽溫度。
對于沒有后缸噴水裝置的機組,應盡量縮短空負荷運行時間。當汽輪發電機并列帶部分負荷時,排汽溫度即會降低至正常值。

23.汽輪機升速和加負荷過程中,為什么要監視機組振動情況?
大型機組起動時,發生振動多在中速暖機及其前后升速階段,特別是通過臨界轉速的過程中,機組振動將大幅度的增加。在此階段中,如果振動較大,最易導致動靜部分摩擦,汽封磨損,轉子彎曲。轉子一旦彎曲,振動越來越大,振動越大摩擦就越厲害。這樣惡性循環,易使轉子產生永久性變形彎曲,使設備嚴重損壞。因此要求暖機或升速過程中,如果發生較大的振動,應該立即打閘停機,進行盤車直軸,消除引起振動的原因后,再重新起動機組。
機組全速并網后,每增加一萬負荷,蒸汽流量變化較大,金屬內部溫升速度較快,主蒸汽溫度再配合不好,金屬內外壁最易造成較大溫差,使機組產生振動。因此每增加一定負荷時需要暖機一段時間,使機組逐步均勻加熱。
綜上所述,機組升速與帶負荷過程中,必須經常監視汽輪機的振動情況。

24.軸向位移保護為什么要在沖轉前投入?
沖轉時,蒸汽流量瞬間較大,蒸汽必先經過高壓缸,而中、低壓缸幾乎不進汽,軸向推力較大,完全由推力盤來平衡,若此時的軸向位移超限,也同樣會引起動靜摩擦,故沖轉前就應將軸向位移保護投入。

25.為什么在起動、停機時要規定溫升率和溫降率在一定范圍內?
汽輪機在起動、停機時,汽輪機的汽缸、轉子是一個加熱和冷卻過程。起、停時,勢必使內外缸存在一定的溫差。起動時由于內缸膨脹較快,受到熱壓應力,外缸膨脹較慢則受到熱拉應力;停機時,應力形成則相反。當汽缸金屬應力超過材料的屈服應力極限時,汽缸可能產生塑性變形或裂紋,而應力的大小與內外缸溫差成正比,內外缸溫差的大小與金屬溫度變化率成正比,起動、停機時沒有對金屬應力的監測指示,取一間接指標,即用金屬溫升率和溫降率作為控制熱應力的指標。

26.沖轉后,為什么要適當關小主蒸汽管道的疏水門?
主蒸汽管道從暖管到沖轉這一段時間內,暖管已經基本結束,主蒸汽管溫度與主蒸汽溫度基本接近,不會形成多少疏水。另外,沖轉后,汽缸內要形成疏水,如果這時主蒸汽管疏門還是全開,疏水膨脹器內會形成正壓,排擠汽缸的疏水,造成汽缸的疏水疏不出去,這是很危險的。疏水擴容器下部的存水管與凝汽器熱井相通,全開主蒸汽管疏水門,疏汽量過大,使水管中存在汽水共流,形成水沖擊,易振壞管道,影響凝汽器真空;另外,疏水門全開,熱損失大,所以沖轉后應關小主蒸汽管上所有疏水門。

27.汽輪機起動、停機時,為什么要規定蒸汽的過熱度?
如果蒸汽的過熱度低,在起動過程中,由于前幾級溫度降低過大,后幾級溫度有可能低到此級壓力下的飽和溫度,變為濕蒸汽。蒸汽帶水對葉片的危害極大,所以在起動、停機過程中蒸汽的過熱度要控制在50~100℃較為安全。

28.熱態起動時應注意哪些問題?
熱態起動時應注意如下問題:
⑴ 熱態起動前應保證盤車連續運行,大軸彎曲值不得大于原始值,否則不得起動,應連續盤車直軸,直至合格。連續盤車應在4h以上,不得中斷。若有中斷,應追加10倍于盤車中斷時間連續盤車。
⑵ 先向軸封送汽,后抽真空。軸封高壓漏汽門應關閉嚴密,軸封用汽使用高溫汽源(送軸封汽前應充分疏水),真空至39.997kPa,通知鍋爐點火。
⑶ 必須加強本體和管道疏水,防止冷水、冷汽倒至汽缸或管道,引起水擊振動。
⑷ 低速時應對機組全面檢查,確認機組無異常后,即升至全速,并列帶適當負荷。在升速過程中應防止轉速上升過快又降速的現象。
⑸ 在低速時應嚴格監視機組振動情況,一旦軸承振動過大,應立即打閘停機,投盤車,測量軸彎曲情況。(如因故盤車投不上,不得強行盤車,查明原因,采取措施后,方可再次投盤車)。
⑹ 要適時投入汽缸法蘭加熱裝置。

29.為什么熱態起動時先送軸封汽后抽真空?
熱態起動時,轉子和汽缸金屬溫度較高,如先抽真空,冷空氣將沿軸封進入汽缸,而冷氣是流向下缸的,因此下缸溫度急劇下降,使上下缸溫差增大,汽缸變形,動靜產生摩擦,嚴重時使盤車不能正常投入,造成大軸彎曲,所以熱態起動時應先送軸封汽,后抽真空。

30.低速暖機時,為什么真空不能過高?
低速暖機時,若真空太高,暖機的蒸汽流量太小,機組預熱不充分,暖機時間反而加長。另外,過臨界轉速時,要求盡快地沖過去,其方法有:①加大蒸汽流量;②提高真空。若一沖轉就將真空提得太高,沖越臨界轉速的時間就加長了,機組較長時間在接近臨界轉速的區域內運行是不安全的,也是不允許的。

31.什么叫缸脹?機組起動停機時,缸脹如何變化?
汽缸的絕對膨脹叫缸脹。
起動過程是對汽輪機汽缸、轉子及每個零部件的加熱過程。在起動過程中,缸脹逐漸增大;停機時,汽輪機各部金屬溫度下降,汽缸逐漸收縮,缸脹減小。

32.什么叫差脹?差脹正負值說明什么問題?
汽輪機起動或停機時,汽缸與轉子均會受熱膨脹,受冷收縮。由于汽缸與轉子質量上的差異,受熱條件不相同,轉子的膨脹及收縮較汽缸快,轉子與汽缸沿軸向膨脹的差值,稱為差脹。差脹為正值時,說明轉子的軸向膨脹量大于汽缸的膨脹量;差脹為負值時,說明轉子的軸向膨脹量小于汽缸膨脹量。
當汽輪機起動時,轉子受熱較快,一般都為正值;汽輪機停機或甩負荷時,差脹較容易出現負值。

33.差脹大小與哪些因素有關?
汽輪機在起動、停機及運行過程中,差脹的大小與下列因素有關:
⑴ 起動機組時,汽缸與法蘭加熱裝置投用不當,加熱汽量過大或過小。
⑵ 暖機過程中,升速率太快或暖機時間過短。
⑶ 正常停機或滑參數停機時,汽溫下降太快。
⑷ 增負荷速度太快。
⑸ 甩負荷后,空負荷或低負荷運行時間過長。
⑹ 汽輪機發生水沖擊。
⑺ 正常運行過程中,蒸汽參數變化速度過快。

34.軸向位移與差脹有何關系?
軸向位移與差脹的零點均在推力瓦塊處,而且零點定位法相同。軸向位移變化時,其數值雖然較小,但大軸總位移發生變化。軸向位移為正值時,大軸向發電機方向位移,差脹向負值方向變化;當軸向位移向負值方向變化時,汽輪機轉子向機頭方向位移,差脹值向正值方向增大。
如果機組參數不變,負荷穩定,差脹與軸向位移不發生變化。機組起停過程中及蒸汽參數變化時,差脹將會發生變化,而軸向位移并不發生變化。
運行中軸向位移變化,必然引起差脹的變化。

35.差脹在什么情況下出現負值?
由于汽缸與轉子的鋼材有所不同,一般轉子的線膨脹系數大于汽缸的線膨脹系數,加上轉子質量小受熱面大,機組在正常運行時,差脹均為正值。
當負荷下降或甩負荷時,主蒸汽溫度與再熱蒸汽溫度下降,汽輪機水沖擊;機組起動與停機時汽加熱裝置使用不當,均會使差脹出現負值。

36.機組起動過程中,差脹大如何處理?
機組起動過程中,差脹過大,司機應做好如下工作:
⑴ 檢查主蒸汽溫度是否過高,聯系鍋爐運行人員,適當降低主蒸汽溫度。
⑵ 使機組在穩定轉速和穩定負荷下暖機。
⑶ 適當提高凝汽器真空,減少蒸汽流量。
⑷ 增加汽缸和法蘭加熱進汽量,使汽缸迅速脹出。

37.汽輪機起動時怎樣控制差脹?
可根據機組情況采取下列措施:
⑴ 選擇適當的沖轉參數。
⑵ 制定適當的升溫、升壓曲線。
⑶ 及時投用汽缸、法蘭加熱裝置,控制各部件金屬溫差在規定的范圍內。
⑷ 控制升速速度及定速暖機時間,帶負荷后,根據汽缸溫度掌握升負荷速度。
⑸ 沖轉暖機時及時調整真空。
⑹ 軸封供汽使用適當,及時進行調整。

38.汽輪機上下汽缸溫差過大有何危害?
高壓汽輪機起動與停機過程中,很容易使上下汽缸產生溫差。有時,機組停機后,由于汽缸保溫層脫落,同樣也會造成上下缸溫差大,嚴重時,甚至達到130℃左右。通常上汽缸溫度高于下汽缸溫度。上汽缸溫度高,熱膨脹大,而下汽缸溫度低,熱膨脹小。溫差達到一定數值就會造成上汽缸向上拱起。在上汽缸拱背變形的同時,下汽缸底部動靜之間的徑向間隙減小,因而造成汽輪機內部動靜部分之間的徑向摩擦,磨損下汽缸下部的隔板汽封和復環汽封,同時隔板和葉輪還會偏離正常時所在的平面(垂直平面),使轉子轉動時軸向間隙減小,結果往往與其它因素一起造成軸向摩擦。摩擦就會引起大軸彎曲,發生振動。如果不及時處理,可能造成永久變形,機組被迫停運。

39.為什么要規定沖轉前上下缸溫差不高于50℃?
當汽輪機起動與停機時,汽缸的上半部溫度比下半部溫度高,溫差會造成汽輪機汽缸的變形。它可以使汽缸向上彎曲從而使葉片和圍帶損壞。曾對汽輪機進行汽缸撓度的計算,當汽缸上下溫差達100℃時,撓度大約為1mm,通過實測,數值是很近似。由經驗表明,假定汽缸上下溫差為10℃,汽缸撓度大約0.1mm,一般汽輪機的徑向間隙為0.5~0.6mm。故上下汽缸溫差超過50℃時,徑向間隙基本上已消失,如果這時起動,徑向汽封可能會發生摩擦。嚴重時還能使圍帶的鉚釘磨損,引起更大的事故。

40.如何減少上下汽缸溫差?
為減小上下汽缸溫差,避免汽缸的拱背變形,應該做好下列工作:
⑴ 改善汽缸的疏水條件,選擇合適的疏水管徑,防止疏水在底部積存。
⑵ 機組起動和停機過程中,運行人員應正確及時使用各疏水門。
⑶ 完善高、中壓下汽缸擋風板,加強下汽缸的保溫工作,保溫磚不應脫落,減少冷空氣的對流。
⑷ 正確使用汽加熱裝置,發現上下缸溫差超過規定數值時,應用汽加熱裝置對上汽缸冷卻或對下缸加熱。

41.什么叫彈性變形?什么叫塑性變形?汽輪機起動時如何控制汽缸各部溫差,減少汽缸變形?
金屬部件在受外力作用后,無論外力多么小,部件均會產生內部應力而變形。當外力停止作用后,如果部件仍能恢復到原來的形狀和尺寸,則這種變形稱為彈性變形。
當外力增大到一定程度時,外力停止作用后,金屬部件不能恢復到以前的形狀和幾何尺寸,這種變形稱為塑性變形。
對汽輪機來講,各部件是不允許產生塑性變形的。汽輪機起動時,應嚴格控制汽缸內外壁、上下汽缸、法蘭內外壁和法蘭上下、左右等溫差在規定范圍內,從而避免不應有的應力產生。具體溫差應控制在如下范圍內:
⑴ 高、中壓內、外缸的法蘭內外壁溫差不大于80℃。
⑵ 高、中壓內外缸溫差(內缸內壁與外缸內壁,內缸外壁與外缸外壁)不大于50~80℃。
⑶ 高、中壓缸上下溫差不大于50℃,外缸上下溫差不大于80℃。
⑷ 螺栓與法蘭中心溫差不大于30℃。
⑸ 高、中壓內外缸法蘭左右、上下溫差不大于30℃。
機組在起動過程中,應嚴密監視金屬各測點溫度變化情況,適當調整加熱汽量,并注意主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度不應過高或過低,做好以上各項工作,機組起動方可得到安全保證,延長機組使用壽命。

42.汽輪機轉子發生摩擦后為什么會發生彎曲?
由于汽缸法蘭金屬溫度存在溫差,,導致汽缸變形,徑向動靜間隙消失,造成轉子旋轉時,機組端部軸封和隔板汽封處徑向發生摩擦而產生很大的熱量。產生的熱量使軸的兩側溫度差很快增大。溫差的增加,使轉子發生彎曲。這樣周而復始,大軸兩側溫差越大,轉子越彎曲。

43.汽輪機停機后或熱態起動前,發現轉子彎曲值增加及盤車電流晃動,其原因是什么?怎樣處理?
汽輪機停機后或熱態起動前,發現轉子彎曲值增加及盤車電流晃動,其原因往往是高、中壓汽缸上下溫差超過規定值,而引起汽缸變形,汽封摩擦,造成大軸彎曲。
發現轉子彎曲值增加,盤車電流晃動,首先應檢查原因,如屬于上下汽缸溫差過大,則應先檢查汽輪機各疏水門開關是否正確,有無冷水冷汽倒至汽缸,根據高、中壓上下汽缸溫差情況,對下汽缸加熱或對上汽缸用空氣進行冷卻,使上下汽缸溫差盡量減少,盤車直軸,并要求大軸彎曲值恢復到原始數值。

44.熱態起動時,為什么要求新蒸汽溫度高于汽缸溫度50~80℃?
機組進行熱態起動時,要求新蒸汽溫度高于汽缸溫度50~80℃??梢员WC新蒸汽經調節汽門節流,導汽管散熱、調節級噴嘴膨脹后,蒸汽溫度仍不低于汽缸的金屬溫度。因為機組的起動過程是一個加熱過程,不允許汽缸金屬溫度下降。如在熱態起動中新蒸汽溫度太低,會使汽缸、法蘭金屬產生過大的應力,并使轉子由于突然受冷卻而產生急劇收縮,高壓差脹出現負值,使通流部分軸向動靜間隙消失而產生摩擦造成設備損壞。

45.汽輪機起動過程中,汽缸膨脹不出來的原因有哪些?
起動過程中,汽缸膨脹不出來的原因有:
⑴ 主蒸汽參數、凝汽器真空選擇控制不當。
⑵ 汽缸、法蘭螺栓加熱裝置使用不當或操作錯誤。
⑶ 滑銷系統卡澀。
⑷ 增負荷速度快,暖機不充分。
⑸ 本體及有關抽汽管道的疏水門未開。

46.汽輪機沖轉后,為什么要投用汽缸、法蘭加熱裝置?
對于高參數大容量的機組來講,其汽缸壁和法蘭厚度達300~400mm。汽輪機沖轉后,最初接觸到蒸汽的金屬溫升較快,而整個金屬溫度的升高則主要靠傳熱。因此汽缸法蘭內外受熱不均勻,容易在上下汽缸間,汽缸法蘭內外壁、法蘭與螺栓間產生較大的熱應力,同時汽缸、法蘭變形,易導致動靜之間摩擦,機組振動。嚴重時造成設備損壞。故汽輪機沖轉后應根據汽缸、法蘭溫度的具體情況投用汽缸、法蘭加熱裝置。

47.暖機的目的是什么?
暖要的目的是使汽輪機各部金屬溫度得到充分的預熱,減少汽缸法蘭內外壁,法蘭與螺栓之間的溫差,轉子表面和中心的溫差,從而減少金屬內部應力,使汽缸、法蘭及轉子均勻膨脹,高壓差脹值在安全范圍內變化,保證汽輪機內部的動靜間隙不致消失而發生摩擦,同時使帶負荷的速度相應加快,縮短帶至滿負荷所需要的時間,達到節約能源的目的。

48.汽輪機起動升速時,排汽溫度升高的原因有哪些?
汽輪機起動升速時,排汽溫度升高的原因有:
⑴ 凝汽器內真空降低,空氣未完全抽出,汽氣混合在一起。而空氣的導熱性能較差,使排汽壓力升高,飽和溫度也較高。
⑵ 主蒸汽管道、再熱蒸汽管道、汽缸本體等大量的疏水疏至膨脹箱,其中擴容器出來的蒸汽排向凝汽器喉部,疏水及疏汽的溫度要比凝汽器內飽和溫度高4~5倍。
⑶ 暖機過程中,蒸汽流量較少,流速較慢,葉片產生的摩擦鼓風熱量不能及時帶走。

49.汽輪機起動與停機時,為什么要加強汽輪機本體及主、再熱蒸汽管道的疏水?
汽輪機在起動過程中,汽缸金屬溫度較低,進入汽輪機的主蒸汽溫度及再熱蒸汽溫度雖然選擇得較低,但均超過汽缸內壁溫度較多。蒸汽與汽缸溫度相差超過200℃。暖機的最初階段,蒸汽對汽缸進行凝結放熱,產生大量的凝結水,直到汽缸和蒸汽管道內壁溫度達到該壓力下飽和溫度時,凝結放熱過程結束,凝結疏水量才大大減少。
在停機過程中,蒸汽參數逐漸降低,特別是滑參數停機,蒸汽在前幾級做功后,蒸汽內含有濕蒸汽,在離心力的作用下甩向汽缸四周,負荷越低,蒸汽含水量越大。
另外汽輪機打閘停機后,汽缸及蒸汽管道內仍有較多的余汽凝結成水。
由于疏水的存在,會造成汽輪機葉片水蝕,機組振動,上下缸產生溫差及腐蝕汽缸內部,因此汽輪機起動或停機時,必須加強汽輪機本體及蒸汽管道的疏水。

50.汽輪機起動或過臨界轉速時對油溫有什么要求?
汽輪機油粘度受溫度影響很大,溫度過低,油膜厚且不穩定,對軸有粘拉作用,容易引起振動甚至油膜振蕩。但油溫過高,其粘度降低過多,使油膜過薄,過薄的油膜也不穩定且易被破壞,所以對油溫的上下限都有一定的要求。起動初期軸頸表面線速度低,比壓過大,汽輪機油的粘度小了就不能建立穩定的油膜,所以要求油溫較低。過臨界轉速時,轉速很快提高,汽輪機油的粘度應該比低轉速時小些,即要求的油溫要高些,汽輪機起動時油溫應在30℃以上,過臨界轉速時油溫在38~45℃。

51.過臨界轉速時應注意什么?
過臨界轉速時應注意如下幾點:
⑴ 過臨界轉速時,一般應快速平穩的越過臨界轉速,但亦不能采取飛速沖過臨界轉速的做法,以防造成不良后果,現規程規定過臨界轉速時的升速率為500 r/min左右。
⑵ 在過臨界轉速過程中,應注意對照振動與轉速情況,確定振動類別,防止誤判斷。
⑶ 振動聲音應無異常,如振動超限或有碰擊摩擦異聲等,應立即打閘停機,查明原因并確證無異常后方可重新起動
⑷ 過臨界轉速后應控制轉速上升速度。

52.汽輪機差脹正值、負值過大有哪些原因?
汽輪機差脹正值大的原因:
⑴ 起動暖機時間不足,升速或增負荷過快。
⑵ 汽缸夾層、法蘭加熱裝置汽溫太低或流量較小,引起加熱不足。
⑶ 進汽溫度升高。
⑷ 軸封供汽溫度升高,或軸封供汽量過大。
⑸ 真空降低,引起進入汽輪機的蒸汽流量增大。
⑹ 轉速變化。
⑺ 調節汽門開度增加,節流作用減小。
⑻ 滑銷系統或軸承臺板滑動卡澀,汽缸脹不出。
⑼ 軸承油溫太高。。
⑽ 推力軸承非工作面受力增大并磨損,轉子向機頭方向移動。
⑾ 汽缸保溫脫落或有穿堂冷風。
⑿ 多缸機組其他相關汽缸差脹變化,引起本缸差脹變化。
⒀ 雙層缸夾層中流入冷汽或冷水。
⒁ 差脹指示表零位不準,或受頻率、電壓變化影響。
負差脹值大的原因:
⑴ 負荷下降速度過快或甩負荷。
⑵ 汽溫急劇下降。
⑶ 水沖擊。
⑷ 軸封汽溫降低。
⑸ 汽缸夾層、法蘭加熱裝置加熱過度。
⑹ 進汽溫度低于金屬溫度。
⑺ 軸向位移向負值變化。
⑻ 軸承油溫降低。
⑼ 雙層缸夾層中流入高溫蒸汽(進汽短管漏汽)。
⑽ 多缸機組相關汽缸差脹變化。
⑾ 差脹表零位不準,或受頻率、電壓變化影響。

53.為什么汽輪機轉子彎曲超過規定值時,禁止起動?
一般說來,大多數汽輪機都是通過監視轉子晃動度的變化,間接監視轉子彈性彎曲大小的。當轉子晃動度超過原始值較多的,說明轉子的彈性彎曲已比較大,而此時汽缸的變形也一定較大,汽輪機動靜部分徑向間隙可能消失,強行起動汽輪機,轉子的彎曲部分會與隔板汽封摩擦,摩擦不僅造成汽封磨損,還會使轉子彎曲部分產生高溫,局部的高溫又加大了轉子的彎曲,使摩擦加劇,如此惡性循環,可能使轉子產生永久性彎曲,所以轉子彎曲超過規定值,禁止起動。

54.為什么調節系統不能維持汽輪機空負荷運行的機組,禁止起動?

汽輪機不能維持空負荷運行,說明調節系統已有嚴重的缺陷,如果強行起動,并網和解列都會發生困難,即使可能并入電網,也會出現不能自由減負荷到零的情況,而且機組突然甩負荷后會嚴重超速?


汽輪機的停機

1.機停機的方式有幾種?如何選用各種不同的停機方式?

汽輪機停機方式有正常停機和故障停機。所謂正常停機是指有計劃地停機。故障停機是指汽輪發電機組發生異常情況下,保護裝置動作或手動停機以達到保護機組不致于損壞或減少損失的目的。故障停機又分為緊急停機和一般性故障停機。

正常停機中按停機過程中蒸汽參數不同又分為滑參數停機和額定參數停機兩種方式。
停機方式根據停機的目的和設備狀況來決定。正常停機,如果是以檢修為目的的,希望機組盡快冷卻,使檢修早日開工,應盡可能采用滑參數停機,并且要盡量使滑參數停機的時間長一些,將參數滑得低一些。

2.什么叫滑參數停機?
汽輪機從額定參數和額定負荷開始,開足高、中壓調節汽門,由鍋爐改變燃燒,逐漸降低蒸汽參數,使汽輪機負荷逐漸降低。同時投用汽缸法蘭加熱裝置,使汽缸法蘭溫度逐漸冷卻下來,待主蒸汽參數降到一定數值時,解列發電機打閘停機,這一過程稱為滑參數停機。

3.滑參數停機有哪些注意事項?
滑參數停機應注意事項如下:
⑴ 滑參數停機時,對新蒸汽的滑降有一定的規定,一般高壓機組新蒸汽的平均降壓速度為0.02~0.03MPa/min,平均降溫速度為1.2~1.5℃/min。較高參數時,降溫、降壓速度可以較快一些;在較低參數時,降溫、降壓速度可以慢一些。
⑵ 滑參數停機過程中,新蒸汽溫度應保持50℃的過熱度,以保證蒸汽不帶水。
⑶ 新蒸汽溫度低于法蘭內壁溫度時,可以投入法蘭加熱裝置。
⑷ 滑參數停機過程中不得進行汽輪機超速試驗。
⑸ 高、低壓加熱器在滑參數停機時應隨機滑停。

4.為什么滑參數停機過程中,不允許做汽輪機超速試驗?
在蒸汽參數很低的情況下做超速試驗是十分危險的。一般滑參數停機到發電機解列時,主汽門前蒸汽參數已經很低,要進行超速試驗就必須關小調節汽門來提高調節汽門前壓力。當壓力升高后蒸汽的過熱度更低,有可能使新蒸汽溫度低于對應壓力下的飽和溫度,致使蒸汽帶水,造成汽輪機水沖擊事故,所以規定大機組滑參數停機過程中不得進行超速試驗。

5.何謂“惰走曲線”?繪制它有什么作用?
發電機解列后,從自動主汽門和調節汽門關閉起,到轉子完全靜止的這段時間稱為轉子惰走時間,表示轉子惰走時間與轉速下降數值的關系曲線稱為轉子惰走曲線。
新機組投運一段時間,各部工作正常后,即可在停機期間,測繪轉子的惰走曲線,以此作為該機組的標準惰走曲線,繪制這條曲線時要控制凝汽器的真空,使其以一定速度下降,以后每次停機均按相同工況記錄,繪制惰走曲線,以便于比較分析問題。如果惰走時間急劇減少時,可能是軸承磨損或汽輪機動靜部分發生摩擦;如果惰走時間顯著增加,則說明新蒸汽或再熱蒸汽管道閥門或抽汽逆止門不嚴,致使有壓力蒸汽漏入汽缸。
當頂軸油泵起動過早,凝汽器真空較高時,惰走時間也會增加。

6.為什么停機時必須等真空到零,方可停止軸封供汽?
如果真空未到零就停止軸封供汽,則冷空氣將自軸端進入汽缸,使轉子和汽缸局部冷卻,嚴重時會造成軸封摩擦或汽缸變形,所以規定要真空至零,方可停止軸封供汽。

7.為什么規定打閘停機后要降低真空,使轉子靜止時真空到零?
汽輪機停機惰走過程中,維持真空的最佳方式應是逐步降低真空,并盡可能做到轉子靜止,真空至零。這是因為:
⑴ 停機惰走時間與真空維持時間有關,每次停機以一定的速度降低真空,便于惰走曲線進行比較。
⑵ 如惰走過程中真空降得太慢,機組降速至臨界轉速時停留的時間就長,對機組的安全不利。
⑶ 如果惰走前階段真空降得太快,尚有一定轉速時真空已經降至零,后幾級長葉片的鼓風損失產生的熱量多,易使排汽溫度升高,也不利于汽缸內部積水的排出,容易產生停機后汽輪機金屬的腐蝕。
⑷ 如果轉子已經停止,還有較高的真空,這時軸封供汽又不能停止,也會造成上下缸溫差增大和轉子變形不均發生熱彎曲。
綜上所述,停機時最好控制轉速到零,真空到零,實際操作時用真空破壞門控制調節。

8.汽輪機盤車過程中,為什么要投入油泵聯鎖開關?
汽輪機盤車裝置雖然有聯鎖保護,當潤滑油壓低到一定數值后,聯動盤車跳閘,以保護機組各軸瓦,但盤車保護有時也會失靈,萬一潤滑油泵不上油或發生故障,會造成汽輪機軸瓦干摩擦而損壞。油泵聯鎖投入后,若交流油泵發生故障可聯動直流油泵開啟,避免軸瓦損壞事故。

9.盤車過程中應注意什么問題?
盤車過程中應注意如下問題:
⑴ 監視盤車電動機電流是否正常,電流表指示是否晃動。
⑵ 定期檢查轉子彎曲指示值是否有變化。
⑶ 定期傾聽汽缸內部及高低壓汽封處有無摩擦聲。
⑷ 定期檢查潤滑油泵的工作情況。

10.為什么停機后盤車結束,潤滑油泵必須繼續運行一段時間?
潤滑油泵連續運行的主要目的是冷卻軸頸和軸瓦,停機后轉子金屬溫度仍然很高,順軸頸方向軸承傳熱。如果沒有足夠的潤滑油冷卻轉子軸頸,軸瓦的溫度會升高,嚴重時會使軸承烏金熔化,軸承損壞;軸承溫度過高還會造成軸承中的剩油急劇氧化,甚至冒煙起火。
低壓油泵運行期間,冷油器也需要繼續運行并且使潤滑油溫不高于40℃。
高壓汽輪機停機以后,潤滑油泵至少應運行8h以上。當然,每臺機組應根據情況具體確定。

9.停機后應做好哪些維護工作?
停機后的維護工作十分重要,停機后除了監視盤車裝置的運行外,還需做好如下工作:
⑴ 嚴密切斷與汽缸連接的汽水來源,防止汽水倒入汽缸,引起上下缸溫差增大,甚至設備損壞。
⑵ 嚴密監視低壓缸排汽溫度及凝汽器水位,加熱器水位,嚴禁滿水。
⑶ 注意發電機轉子進水密封支架冷卻水,防止冷卻水中斷,燒壞盤根。
⑷ 鍋爐泄壓后,應打開機組的所有疏水門及排大氣閥門;冬天做好防凍工作,所有設備及管道不應有積水。

10.汽輪機停機后轉子的最大彎曲在什么地方?在哪段時間內起動最危險?
汽輪機停運后,如果盤車因故不能投運,由于汽缸上下溫差或其它某些原因,轉子將逐漸發生彎曲 ,最大彎曲部位一般在調節級附近,最大彎曲值約在停機后2~10h之間,因此在這段時間內起動是最危險的。

11.為什么負荷沒有減到零,不能進行發電機解列?
停機過程中若負荷不能減到零,一般是由于調節汽門不嚴或卡澀,或是抽汽逆止門失靈,關閉不嚴,從供熱系統倒進大量蒸汽等引起。這時如將發電機解列,將要發生超速事故。故必須先設法消除故障,采用關閉自動主汽門、電動隔離汽門等方法,將負荷減到零,再進行發電機解列停機。

12.為什么滑參數停機時,最好先降汽溫再降汽壓?
由于汽輪機正常運行中,主蒸汽的過熱度較大,所以滑參數停機時最好先維持汽壓不變而適當降低汽溫,降低主蒸汽的過熱度,這樣有利于汽缸的冷卻,可以使停機后的汽缸溫度低一些,能夠縮短盤車時間。

13.停機后盤車狀態下,對氫冷發電機的密封油系統運行有何要求?
氫冷發電機的密封油系統在盤車時或停止轉動而內部又充壓時,都應保持正常運行方式。因為密封油與潤滑油系統相通,這時含氫的密封油有可能從連接的管路進入主油箱,油中的氫氣將在主油箱中被分離出來。氫氣如果在主油箱中積聚,就有發生氫氣爆炸的危險和主油箱失火的可能,因此油系統和主油箱系統使用的排煙風機和排氫風機也必須保持連續運行。







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