1、第七章 汽轮机运行第一节 汽轮机的热应力、热膨胀、热变形一、汽轮机的热应力n（一）汽轮机的受热特点n1、以汽轮机冷态启动为例，温度较高的蒸汽与冷的汽缸内壁接触，汽缸内壁被加热，蒸汽对金属的热量传递方式主要是凝结放热；当汽缸内壁的金属温度高于该蒸汽压力下的饱和温度之后，蒸汽向金属的传热方式主要是对流换热。n即：即：启动开始是凝结放热，启动开始是凝结放热，过后是对流放热。过后是对流放热。n2、蒸汽的对流放热系数远远低于凝结放热系数，其大小取决于蒸汽的流速和密度，密度又随压力和温度而改变。在通常的流速范围内，流速越高，放热系数越大。流速不变时，高压蒸汽和湿蒸汽的放热系数较大；低压微过热蒸汽的放热系数
2、较小。n即：启动初期，要用低压微过热蒸汽，加热比即：启动初期，要用低压微过热蒸汽，加热比较缓慢，金属物体的温差小较缓慢，金属物体的温差小。n3、放热系数直接影响到汽缸内外壁温差的大小，放热系数越大，蒸汽传给汽缸内壁的热量大，汽缸内外壁温差越大。n因此因此在启动过程中，应通过改变蒸汽压力、温在启动过程中，应通过改变蒸汽压力、温度、流量和流速等方法来控制蒸汽对金属的放度、流量和流速等方法来控制蒸汽对金属的放热量，再辅以暖机热量，再辅以暖机共同减小汽缸内外壁的共同减小汽缸内外壁的温差温差。n4、汽轮机金属本身的换热过程是热传导过程。在启动过程中，加热蒸汽直接与汽缸内壁相接触，内壁温度升高，热量通过金
3、属的热传导传递给外壁，从而形成汽缸内外壁温差。对汽轮机转子来说，其外表面与蒸汽接触直接接触，且受热面积大，但转子中心温度的升高，仍然是通过热量从外表面以热传导的方式传递至中心实现的。因此转子沿半径方向也会出现温度梯度。n停机时，与蒸汽直接接触的汽缸内壁和转子外表面被蒸汽冷却，从而在汽缸内外壁之间、转子外表面与中心之间形成与启动时相反的温差。n即即启动时蒸汽加热汽轮机，停机时蒸汽冷启动时蒸汽加热汽轮机，停机时蒸汽冷却汽轮机却汽轮机。（二）汽轮机的热应力n1、汽缸的热应力n当汽缸材料一定，即线胀系数、弹性模数以及泊松比为定值时，汽缸内、外壁的热应力均与内、外壁温差成正比。（1）汽轮机在冷态启动时n
4、由于汽缸壁被单向加热，内壁温高于外壁温，即t0。汽缸内壁产生压缩热应力，汽缸外壁受到拉伸热应力，且内壁热应力的绝对值为外壁的2倍。即启动时，汽缸内壁温度高，外壁温度低，汽缸内壁承受热压应力，汽缸外壁受到热拉应力。（2）在停机过程中n由于汽缸内壁温度低于外壁温度，即t 0，因此汽缸内壁产生拉伸热应力，外壁产生压缩热应力。n即停机时，汽缸内壁温度低，外壁温度高，汽缸内壁承受热拉应力，汽缸外壁受到热压应力。2、转子的热应力n（1）启动时，转子表面温度高，越接近于轴心部分的温度则越低。转子截面内的这个径向温差使转子中心产生热拉应力，而转子表面产生热压应力。n（2）当汽轮机带到一定负荷处于稳定工况后，转
5、子截面内部温度趋近平衡，转子热应力基本消失。n（3）汽轮机停机时的情况与启动时的情况刚好相反，转子表面产生热拉应力，而中心处产生热压应力。3、螺栓的热应力n在汽轮机启动过程中，法兰与螺栓之间存在着较大的温度差，而且法兰的温度高于螺栓的温度。由于法兰在厚度方向上的膨胀，螺栓被拉长，此时，螺栓除承受安装时的拉伸预应力和汽缸内部蒸汽工作压力而引起的拉伸应力外，又额外地产生附加热应力。预拉应力蒸汽拉应力温差拉应力危害：n（1）如上述三种拉应力之和超过螺栓材料的屈服极限，螺栓就发生塑性变形甚至断裂。n（2）在螺栓产生热拉应力的同时，法兰则相应地受到热压应力的作用。若这种应力过大时，法兰结合面局部就可能因
6、受到过度压缩而产生塑性变形，结合面的严密性将受到破坏。n螺栓所承受的热拉应力是随着法兰与螺栓温差的增大而增加的。一般情况下，汽轮机的其它部件在允许的加热速度下，螺栓的热应力是不致达到危险程度的，但是，当蒸汽温度比进汽处的汽缸金属温度高很多时，就应注意螺栓热应力的变化。n（实际机组消除措施：设置法兰螺栓加热装置，或采用螺栓孔内移后的窄法兰结构）二、汽轮机的热膨胀n（一）汽缸和转子的热膨胀n汽轮机从冷态到带负荷运行过程中，金属温度变化量很大，汽轮机各个部件的尺寸必然会产生很大的变化，即发生热膨胀。为了满足汽缸的自由膨胀，设置了滑销系统。（二）转子与汽缸的相对膨胀n汽轮机在启动、停机和升降负荷过程中
7、，汽缸和转子分别以各自的死点为基准膨胀，由于转子和汽缸的结构不同（质面比不同），工作条件不同，使转子和汽缸之间存在一定的温差，导致转子与汽缸间存在膨胀差，把转子与汽缸沿轴向膨胀之差，即转子膨胀相对于汽缸膨胀的程度，称为转子与汽缸的相对膨胀差，简称胀差或差胀。一般规定，当转子的轴向膨胀值大于汽缸的轴向膨胀值，即转子长时，胀差为正值胀差为正值，反之，转子短时为负负胀差胀差。过大的胀差会导致汽轮机内部因动静间隙的减小而产生摩擦，摩擦又会导致振动振幅增大，造成汽轮机内部损坏。n胀差探测器胀差探测器用来监视胀差的大小，通常安装在距离推力轴承尽量远的地方，以便能探测显示最大的胀差值，通过对显示最大的胀差值
8、的监视控制，可以保证汽轮机中间各级胀差在允许范围内。有时也会在中间位置安装额外的探测器来进行监测。三、汽轮机的热变形n造成汽轮机热变形的主要原因有上下缸温差、汽缸法兰内外壁温差和转子的径向温差。（一）上下汽缸温差引起的热变形n汽轮机在启动、停机过程中，上下汽缸往往出现温差，表现为上缸温度高于下缸温度，其主要原因如下：n（1）上下汽缸具有不同的散热面积。下缸布置有回热抽汽管道和本体疏水管道，散热面积大，因而在相同的保温条件下，上缸温度比下缸温度高。n（2）在汽缸内，温度较高的蒸汽上升，而蒸汽释放热量转为凝结水汇集在下缸，在下缸形成水膜，使下缸受热条件恶化。n（3）停机后汽缸内形成空气对流，温度较
9、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。n（4）下汽缸形状复杂、管道多，使得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。n（5）汽轮机在空负荷或低负荷运行时，由于部分进汽仅上部调节阀开启，也促使上下汽缸温差增大。n（6）下缸是置于温度较低的运行平台以下，因空气对流，使上下汽缸冷却条件不同，增大了温差。n由于上述原因，使汽轮机在启动、停机过程中产生上下汽缸温差，造成上缸膨胀大于下缸，而使汽缸产生拱背状变形，造成汽轮机下部动静部件的径向间隙和轴向间隙均减小。因此为了防止动静碰磨，必须限制上下缸温差。（二）汽缸内外壁和法兰内
10、外壁温差引起的热变形n启动、加负荷时，由于汽缸法兰内壁温度高于外壁，在内外壁温差的作用下，法兰在水平方向产生向内凸进的热弯曲。从而造成汽缸的中部截面与两端部截面不同的热变形：n汽缸中部横截面变为立椭圆立椭圆，该处法兰水平结合面出现内张口内张口变形；而汽缸前后两端部横截面变为横椭圆横椭圆，该处法兰结合面出现外张口外张口变形。这种汽缸和法兰的变形不仅会造成相应部位的径向间隙减小，引起动静部件的摩擦，法兰结合面也会因为张口造成运行中漏汽，同时还将使螺栓拉应力增大，导致螺栓拉断或螺帽结合面压坏。n汽缸法兰产生上述变形的根本原因，是由于内外壁温差过大所造成的。返回（三）转子的热弯曲n上、下汽缸由于冷却速
11、度不同而产生温差，这时如果上、下汽缸由于冷却速度不同而产生温差，这时如果在汽缸内的转子处于静止状态，那么在转子的径向也在汽缸内的转子处于静止状态，那么在转子的径向也会出现温差，由此产生热变形称为转子的热弯曲。会出现温差，由此产生热变形称为转子的热弯曲。n当上、下汽缸温差消失后，转子的径向温差和变形若随之消失，恢复到原来的状态，转子的这种弯曲是暂时的，称之为弹性弯曲。但是，当转子径向温差过大，其热应力超过材料的屈服极限时，将造成转子的永久变形，这种弯曲称为塑性弯曲。n当转子存在较大弹性弯曲时，汽缸拱起也较大，这时汽轮机动静部件之间的径向间隙可能消失，如果此时冲转汽轮机，转子弯曲部位就会与静止部件
12、发生碰摩，摩擦产生的热量使转子弯曲部位温度升高，从而进一步加大转子的弯曲，使动静部件摩擦加剧，机组振动增大。如此恶性循环，甚至发生转子永久弯曲事故。因此汽轮机在启动前盘车过程中，必须测量转子弯曲情况，同时注意倾听通流部分内部有无异音，并密切监视盘车电流，以判断机组内部有无动静碰摩。确认转子确认转子弯曲值在允许范围内，无通流部分动静摩擦方可弯曲值在允许范围内，无通流部分动静摩擦方可启动冲转。启动冲转。四、汽轮机的寿命及金属温度变化率n（一）汽轮机的寿命及损伤n1、汽轮机的寿命n汽轮机的寿命取决于其最危险部件的寿命。汽轮机的寿命取决于其最危险部件的寿命。n汽轮机转子是最危险的部件。汽轮机转子是最危
13、险的部件。因为其工作环境恶劣，热应力变化大，运行温度高，旋转速度高，应力集中部位多，还会引起低周波疲劳损伤和高温蠕变损伤，一旦出现裂纹后很难阻止其继续扩展，且不易修复，还会造成动不平衡。n汽轮机寿命指的就是转子寿命。n转子寿命分为无裂纹寿命和剩余寿命。n无裂纹寿命是指转子从初次投入运行到转子出现第一条工程裂纹（约0.5mm长，0.15mm深）期间所能承受的交变载荷次数。n剩余寿命是指从产生第一条工程裂纹开始直到裂纹扩展到临界裂纹所经历的交变载荷次数。2、汽轮机的寿命损伤n包括：受到高温和工作应力作用而产生的蠕变损伤和受到交变应力作用引起的低周疲劳损伤。n汽轮机每启动、停机一次和负荷变化一次都是
14、一个热循环，在启停和负荷变化过程中汽轮机部件所承受的是交变热应力（由于其变化周期长，频率低低周波应力），在这种交变热应力的作用下，经过一定的循环周期，就会在金属表面出现疲劳裂纹。n在稳定工况运行期间，汽缸、转子和阀门上的压应力与热应力都维持在相对较小的数值。然而，在不稳定的运行过程中，例如启动、停机、负荷变化及事故情况下，汽缸和阀门上由于热状态的变化，在压应力的基础上叠加了很大的热应力；对转子来说，叠加在压应力上的还有离心应力和热应力，严重的可能产生屈服，损耗零部件一定百分数的疲劳寿命。3、汽轮机的寿命管理n就是正确评价汽轮机部件的寿命，合理分配机组各种工况下的寿命损耗率。n汽轮机的寿命管理包
15、括：寿命分配和寿命监测。（1）寿命分配（三菱350MW机组）运行方式温度变化量温度变化时间min极限循环次数每次寿命损耗%30年内使用次数30年寿命损耗%应力控制极限MPa冷态启动500300100000.011001.0460温态启动300200100000.01100010.0460热态启动200100110000.009300027.3440极热态启动1803035000.029100.3690正常停机10060500000.00240008.0290合计46.6（2）寿命监测n离线监测：定期统计转子的蠕变寿命损耗根据温度变化量和温度变化率等参数计算出寿命损耗率。n在线监测：应用DEH的
16、应力计算寿命损耗模块进行统计。（二）温度变化与寿命损耗n1、寿命损耗总量取决于每次运行过程的叠加应力的大小。其中，运行人员可以控制的是启停过程中产生的热应力。而热应力的大小取决于温度变化率和时间的长短，而时间与温度变化率的乘积即为温度变化量，所以热应力是温度变化率与温度变化量的函数。因而，通过控制启、停和负荷变化时的温度变化速率，可以将这些应力限制在允许范围内。n2、每台汽轮机都可以绘出第一级汽缸处蒸汽温度与负荷百分率关系曲线，根据机组所带负荷的多少，可以查出不同负荷时第一级汽缸处的蒸汽温度，即在该负荷下稳定运行时的金属温度，从而查出启、停和负荷变化时的金属温度变化量。根据不同的温度变化率（纵
17、坐标）与温度变化量（横坐标），即可绘出不同工况下的转子低周疲劳寿命损耗曲线。运行人员可据此确定每次汽轮机启停的转子寿命损耗百分比，也可由选定的寿命损耗百分比在曲线上查得应选用的温升(降)率。n3、启、停时在汽轮机转子寿命损耗曲线图上，按照冲转前金属温度确定转子金属温度变化量后，除可由选定的温升(降)率在曲线上查得本次启停的转子寿命损耗百分比外，也可由选定的寿命损耗百分比在曲线上查得应选用的温升(降)率。五、低温脆性与超速试验n转子的低温脆性断裂是指金属材料在低温条件下工作时，机械性能发生变化，即从韧性转变为脆性，材料的许用应力下降，当温度低至某一值时，由于许用应力的下降，金属材料发生脆性断裂。
18、通常称这一温度为脆性转变温度（FATT）。n大容量汽轮机一般不允许冷态启动刚定速就进行超速试验。因为转子刚定速后，不仅因其表面与中心存在着较大的温差，受到较大的热应力作用，而且因为在刚定速后，转子中心处的温度低于材料的脆性转变温度。此时若进行超速试验，各项叠加的应力会造成转子材料的破坏。为了避免转子中心温度过低而产生较大的热应力，并防止金属材料低温脆性断裂，在运行规程中一般规定：大容量机组在定速后，应带部分负荷运行数小时，再将负荷减到零，解列发电机，然后进行汽轮机的超速试验。因为汽轮机经过数小时的低负荷运行，转子中心的热拉应力大大减小，同时转子内部温度高于金属材料的脆性转变温度，许用应力大大提
19、高，有利于改善转子的工作条件。复习思考题：n1、能够分析汽轮机的热应力、热变形和热膨胀情况。n2、了解汽轮机的寿命损耗。n3、知道低温脆性温度对汽轮机的影响。第二节 汽轮机的启动n将汽轮机从盘车转速开始进行冲转升速到额定转速，并网后将负荷逐步增加到额定值的全过程称为汽轮机的启动。n汽轮机的启动过程中，汽轮机各金属部件将受到蒸汽的加热。一、启动方式分类n1、按新蒸汽参数分类n按启动过程中主蒸汽参数是否变化，可分为额定参数启动和滑参数启动两种。n（1）额定参数启动n额定参数启动时，在整个启动过程中，主汽阀前在整个启动过程中，主汽阀前的主蒸汽参数始终保持额定值。这种启动方式采的主蒸汽参数始终保持额定
20、值。这种启动方式采用小流量、高参数蒸汽冲转汽轮机，用小流量、高参数蒸汽冲转汽轮机，冲转时蒸汽与汽轮机金属部件间的温差大，调节级后温度变化剧烈，零部件受到较大的热冲击，调节阀节流损失大。单元制汽轮机不宜采用这种启动方式。单元制汽轮机不宜采用这种启动方式。（2）滑参数启动n滑参数启动是在汽轮机启动过程中，高压主汽阀前的在汽轮机启动过程中，高压主汽阀前的蒸汽参数随机组转速和负荷的变化而逐渐升高。对喷蒸汽参数随机组转速和负荷的变化而逐渐升高。对喷嘴调节的汽轮机，定速后调节汽阀保持全开位置。嘴调节的汽轮机，定速后调节汽阀保持全开位置。n优点：避免了启动时蒸汽在调节汽阀中的节流损失，而且调节级后圆周方向加
21、热均匀，蒸汽与金属部件之间的温差较小等，在现代大机组启动中得到了广泛的应用。n滑参数启动分为滑参数真空法启动和滑参数压力法启滑参数启动分为滑参数真空法启动和滑参数压力法启动两种方式。动两种方式。滑参数真空法启动n滑参数真空法启动锅炉点火前，从锅炉汽包到汽轮机调节级喷嘴前所有的阀门全部开启，投入抽气器后整台汽轮机和锅炉汽包都处于真空状态。n这种启动方法由于真空一直要建立到汽包，抽真空的时间太长，而且由锅炉控制冲转、升速、升负荷，在启动初期易发生水冲击事故，故目前很少采用目前很少采用。滑参数压力法启动n滑参数压力法启动滑参数压力法启动冲转前汽轮机具有一定的蒸冲转前汽轮机具有一定的蒸汽压力和温度，冲
22、转和升速是由汽轮机调节汽阀来汽压力和温度，冲转和升速是由汽轮机调节汽阀来实现的。实现的。n对滑参数压力法启动，在锅炉点火前，将汽轮机自动主汽阀和调节汽阀置于关闭状态，只对汽轮机抽真空。锅炉点火后，待自动主汽阀前蒸汽参数达到一定值时即冲转汽轮机。在启动过程中，锅炉产生的蒸汽参数及流量随汽轮机暖机、升速和带负荷而逐渐变化。当锅炉出口蒸汽参数以及蒸发量达到额定值时，汽轮发电机组也基本带上额定负荷。n滑参数启动方式由于采用大容积流量、低参数的蒸汽来加热低温金属部件，金属内部温度梯度减小。同时在蒸汽大容积流量下，调节阀全开，使汽轮机受热更加均匀，也不会产生节流损失。锅炉升温升压的同时，汽轮发电机组冲转、
23、升速、并网带负荷，可以缩短启动时间，提高了机组的负荷适应性。而且没有达到额定参数的蒸汽可以全部进入汽轮机，减小了工质损失和热损失。在低压下，由于蒸汽容积流量大、流速高，使锅炉过热器和再热器得到充分地冷却，锅炉的水循环也得到改善，因此滑参数启动比额定参数启动时的安全性大大提高。目前国内投产的高参数、大容量机组都采用了滑参数压力法启动。2、按设备金属温度分类n（1）一种是以停机后至再启动时的时间长短来划分的，即 停机停机1周为冷态启动周为冷态启动，停机停机48h为温态启动，为温态启动，停机停机8h为热态启动，为热态启动，停机停机2h为极热态启动。为极热态启动。（2）另一种是以启动前设备金属温度水平
24、来划分的。n通常规定汽轮机第一级汽室金属温度低于（150180，有的为320 ）时为冷态启动冷态启动；n温度在（180350，有的为320420）之间时，为温态启动温态启动；n温度在（大于350，有的为420445）为热态热态启动；启动；n温度高于450（有的为445）以上为极热态启极热态启动。动。（3）若汽轮机采用中压缸冲转时，也可以根据中压缸进口处汽缸内壁温度作为划分依据：n缸壁温度305，称为冷态启动冷态启动；n305缸壁温度420，为温态启动温态启动；n420缸壁温度490，为热态启动热态启动；n490缸壁温度，极热态启动极热态启动。不论采用哪种划分方式，大都可以把启动不论采用哪种划分
25、方式，大都可以把启动分为冷态、温态、热态和极热态启动四种。分为冷态、温态、热态和极热态启动四种。3、按冲转时的进汽方式分类n对于中间再热式汽轮机，按冲转时的进汽方式不同，可分为高、中压缸启动和中压缸启动两种方式。n（1）高、中压缸启动时，蒸汽同时进入高压缸和中压缸冲动转子。高中压合缸的汽轮机采用这种启动方式可使分缸处均匀加热，减少热应力并能缩短启动时间。n（2）中压缸启动方式是指在汽轮机冲转时高压缸不进汽，利用高、低压旁路系统直接从中压缸进汽启动汽轮机，待汽轮机转速或负荷达到一定水平之后，才逐渐向高压缸进汽的方式。n中压缸启动具有如下优点：有利于胀差，且可以不考虑高压缸的胀差问题，达到安全启动
26、的目的；若进汽参数选择合理，可以保证高压缸进汽时没有大的热冲击；为了防止高压缸的鼓风摩擦发热，高压缸内必须抽真空或通入冷却汽体；可以克服中压缸温升大大滞后于高压缸温升的问题，加快启动速度，缩短启动时间。东汽超临界600MW汽轮机冲转方式启动状态 冲转方式 冲转参数（/MPa）冲转至额定转速时间 并网至带额定负荷时间 每次循环的寿命损耗 冷态启动中压缸启动 380/8.73 701400.03温态启动中压缸启动 380/8.73 20600.0095热态启动中压缸启动 450/10 10400.0027极热态启动中压缸启动 480/10 10200.024、按控制进汽流量的阀门分类n用调节汽阀启
27、动用调节汽阀启动启动时自动主汽阀全开，进入汽轮机的蒸汽流量由调节汽阀进行控制。n用主汽阀启动用主汽阀启动启动前，调节汽阀全开，进入汽轮机的蒸汽流量由主汽阀进行控制。二、冷态滑参数启动（一）启动条件的确定1、冷态启动冲转参数的选择n（1）启动参数的选择主要是考虑部件的热应力。因为热应力是制约汽轮机启动速度的关键因素，只有把热应力控制在合理的范围内，才能减少部件的疲劳损伤。n热应力的大小主要取决于蒸汽与金属部件之间的温度和放热系数。【开始阶段是凝结放热，蒸汽温度越高，加热越剧烈，温差越大，会产生过大的热应力；凝结放热后是对流放热，放热系数小，加热缓慢，温差小。】因此，冷态启动时，采用冷态启动时，采
28、用低压微过热蒸汽冲动汽轮机将有利于汽轮机部件低压微过热蒸汽冲动汽轮机将有利于汽轮机部件的加热。的加热。n（2）选择启动参数时，还应考虑调节级后蒸汽的温度与金属温度的匹配。考虑因素：主蒸汽对主汽阀、调节汽阀、导汽管的加热及各部件的散热损失；考虑调节汽阀对主蒸汽的节流影响及蒸汽流经调节级喷嘴的膨胀做功等。一般蒸汽温度的一般蒸汽温度的选择要保证有选择要保证有50以上的过热度，以上的过热度，因此由确定的主蒸汽温度就可决定对应的汽压。n（3）还要考虑进行汽轮机启动操作时，希望蒸汽压力能满足通过临界转速，到达全速的要求，并且在汽轮机的启动过程中，减少对锅炉和旁路系统的调整，简化操作。例如：东汽超临界600
29、MW汽轮机的冲转参数为：n主蒸汽压力8.73MPa左右，主蒸汽温度380 左右；n再蒸汽压力1.1MPa左右，再热蒸汽温度330 左右。2、凝汽器的真空n选择依据：n（1）减小汽轮机转动时的鼓风摩擦损失；n（2）增大进汽的作功能力，减小汽耗量，降低低压缸的排汽温度；n（3）可以避免冲转时凝汽器内产生正压而引起排大气安全门动作或排汽室温度过高所出现的严重后果。n（数值：一般要求冲转前的真空应大于一般要求冲转前的真空应大于25kPa）3、大轴晃动n对大轴晃动度，不仅要监视其绝对值，还要注意其相对值，即以大修后冷态所测得的值为基数，以便进行比较。n各个机组晃动表安装部位不同，其规定值也不同，但超过规
30、定值禁止启动汽轮机。4、油压n要达到规定的润滑油压和EH油压。5、冷油器出口油温n润滑油系统的冷油器出口油温应维持在3845。（二）启动过程n包括启动前的准备、锅炉点火与暖管、冲动转启动前的准备、锅炉点火与暖管、冲动转子、升速暖机、并网与带负荷子、升速暖机、并网与带负荷等阶段。复习思考题：n1、什么是汽轮机的启动？熟悉汽轮机的启动方式。n2、能够看明白汽轮机的启动曲线。第三节 汽轮机的停机n定义：汽轮机从带负荷的运行状态卸去全部负荷，解列发电机，切断进汽，到转子静止下来的过程。n停机过程是对汽轮机的冷却过程（因为进汽参数逐渐降低）。一、停机方式n（一）正常停机n汽轮机根据电网调度的停机称为正常
31、停机。n分为滑参数停机和额定参数停机。1、滑参数停机n即在停机过程中调节汽阀全开，依靠新蒸汽压力和温度的逐渐降低，将机组的负荷逐渐减到零直至转子静止下来的过程称为滑参数停机。n用于：小修、大修的计划停机，停机后要使汽轮机的金属温度降低到较低的水平，以利于汽轮机的检修、缩短工期。n这种停机方式，还可以利用锅炉的余热进行发电。2、额定参数停机n在减负荷过程中，新蒸汽参数一直维持在额定值不变，只通过关小调节汽阀减少进汽量的方法减负荷，使汽轮机在短时间内均匀地将负荷减到零直至停机的过程称为额定参数停机。n用于：短时间消缺后需迅速启动并网汽轮机，停机后要求汽轮机金属温度保持在较高水平，以便再次启动。（二
32、）事故停机n汽轮机运行时，若出现各种异常情况操作人员操作“停机”按钮，或保护动作而发生的停机，称为事故停机。n事故停机分为一般故障停机、紧急故障停机。n一般故障停机：由于机组故障会影响到汽轮机的经济及安全运行所进行的停机。n紧急故障停机：由于故障严重影响到设备的安全而必须破坏真空的被迫停机。二、滑参数停机n（一）停机前的准备n（1）及时联系化学、燃料、灰控及脱硫等运行岗位，做好停机前的准备工作。n（2）对系统进行全面的检查，对设备缺陷进行记录，做好停机准备。n（3）做好交流润滑油泵和直流润滑油泵的空负荷试验；顶轴油泵及盘车装置的电动机试验，它们的联锁位置正确。n（4）做好轴封、除氧器备用汽源的
33、暖管，备好辅助汽源。n（5）旁路系统处于暖管备用状态。n（6）熟悉滑参数停机曲线和停机程序等。（二）减负荷过程n1、一般概述n（1）滑参数停机开始时，按照机组滑参数停机曲线降压降温。减负荷初期采用协调控制。n（2）滑参数停机是分段进行的，通过逐渐降压降温来减负荷。每降到一定负荷后稳定一段时间，保持压力不变降低蒸汽温度，当主蒸汽接近50的过热度时，再开始降低压力，滑减到所需要的负荷，再降温，这样交替进行，一直将负荷降到比较低的数值。n（3）减负荷时，根据停机曲线，先设定目标负荷值，再设定负荷变化率，然后开始减负荷。n（4）注意减负荷过程中，辅机需要进行切换。n（5）根据运行情况及时投入旁路系统，
34、并注意低压缸喷水冷却系统的投入等。n转子惰走时间：从主汽阀和调节汽阀关闭时起到转子完全静止下来所需要的时间。n转子惰走曲线：描述转子惰走时间与转速下降关系的曲线。n打闸后开始记录转子的惰走时间。（四）测量转子惰走时间的意义n（1）若转子的惰走时间比标准惰走时间短，说明汽轮机的动静部分有摩擦或轴承工作恶化等。n（2）若转子的惰走时间比标准惰走时间长，说明调节汽阀或抽汽逆止阀关闭不严，导致蒸汽漏到汽轮机内继续做功所致。三、维护停机曲线四、停机后的快速冷却n1、原因：为了尽快进行检修，提高机组的年利用系数。n2、冷却工质n（1）蒸汽强制冷却：利用低参数的蒸汽来冷却汽轮机。n（2）空气强制冷却：利用强
35、制通风来冷却汽轮机。五、汽轮机的事故停机n（一）事故停机处理原则n事故处理应以保证人身安全，不损坏或尽量减少设备的损坏为原则。n机组设备发生故障时，应立即停止故障设备的运行，并采取措施防止事故的进一步扩大立即停机。n要求：动作迅速、判断准确、处理果断。n记录：对现象、运行参数和所有操作进行完整、准确的记录，便于分析事故原因时参考。（二）机组紧急事故停机的条件n（1）机组ETS不能正常发出信号，导致参数超过动作值时而未动作。n（2）超速保护未动作。n（3）汽轮机发生水冲击等。n（4）发电机冒烟、着火、漏氢和氢气爆炸等。n（5）DCS系统异常，无法进行监视。n（6）汽轮机油系统着火等（三）机组紧急
36、事故停机的操作n（1）在集控室手动按下“停机”按钮或就地手拉汽轮机跳闸手柄，确认发电机解列，所有阀门关闭。n（2）停真空泵，开真空破坏门，关闭排汽装置的所有疏水和低压旁路。n（3）检查汽轮机本体和管道上的疏水阀开启。n其它操作与正常停机相同。（四）一般故障停机n（1）机组保护装置动作或出现异常手动打闸停机，确认发电机解列，所有阀门关闭。n（2）停真空泵。n（3）转速降到300r/min时，开真空破坏阀破坏真空。n其它操作与正常停机相同。六、机组发生重大事故的注意事项n1、汽轮机事故停机时，应特别注意转子的惰走时间。主要检查有无摩擦。n2、汽轮机转速降到零后，必须立即投入盘车，注意盘车电流。n3
37、、机组运行时发生任何报警，都应及时发现，并进行检查、分析原因，做出判断，决定采取的停机方法。n4、事故停机后应查找原因，加以消除。n5、事故停机后若盘车不能自动投入，不允许强行投入，但油系统必须工作正常。过一段时间，手动试盘，若能够盘得动，将转子盘动180。，过一段时间后，再将转子盘动180。，直到盘车能够自动投入连续运行。n6、事故停机过程中，若轴封供汽因故中断，应立即破坏真空。复习思考题：n1、什么是汽轮机的停机？了解滑参数的停机过程。n2、什么是转子的惰走时间？测量转子的惰走时间有何意义？第四节第四节 汽轮机的典型事故处理汽轮机的典型事故处理发生事故的原因：发生事故的原因：n（1）机组本
38、身存在缺陷。如结构缺陷、材料）机组本身存在缺陷。如结构缺陷、材料缺陷、制造缺陷、安装缺陷、检修缺陷。缺陷、制造缺陷、安装缺陷、检修缺陷。n（2）运行操作不当。）运行操作不当。发生事故的危害：发生事故的危害：n设备损坏、机组停机，需要相当长的时间才能设备损坏、机组停机，需要相当长的时间才能恢复发电。恢复发电。事故处理原则：事故处理原则：n（1）发生事故时，应按“保人身、保电网、保设备”的原则进行处理。n（2）发生事故时，在值长统一指挥下正确处理，单元长应在值长的直接领导下，带领全机组人员迅速按规程规定处理事故。值长的命令除明显可能对人身、设备有直接危害外，均应立即执行，否则应申明理由，拒绝执行。
39、值长坚持时，应向上级领导汇报。n（3）发生事故时，运行人员应迅速弄清事故发生原因，消除对人身和设备的威胁，同时努力保证非故障设备的正常运行。事故处理中应周全考虑好各步操作对相关系统的影响，防止事故扩大。紧急停机首先设法保证厂用电，尤其事故保安电源的可靠性。n（4）当发生本规程以外的事故及故障时，值班人员应作出正确判断，主动采取对策，迅速进行处理。时间允许时，请示值长、单元长，并在值长、单元长的指导下进行事故处理。n（5）事故处理中，达到停机条件而保护未动作时，应立即手动打闸。辅机达到紧急停运条件而保护未动作时，应立即停止辅机运行。n（6）若出现机组突然跳闸情况，事故原因已查清，故障处理完后，应
40、尽快恢复机组运行。n（7）在机组发生故障和处理事故时，运行人员不得擅自离开工作岗位。如果事故处理发生在交接班时间，应延期交班。在未办理交接手续前，准备交班人员应继续工作，直到事故处理完毕或告一段落。接班人员应主动协助进行事故处理。n（8）事故处理过程中，无关人员禁止围聚在集控室或停留在故障发生地。事故发生时的处理要点：事故发生时的处理要点：n（1）根据各参数变化、CRT显示、设备联动、屏幕报警、光字牌报警、故障录波及故障打印和机组外部现象等情况，确定机组故障性质。n（2）迅速消除对人身和设备的威胁，必要时应立即解列发生故障的设备，防止事故蔓延。n（3）迅速查清原因，查清故障的性质、发生的地点和
41、范围，然后进行处理和汇报。n（4）保持非故障设备的正常运行。n（5）事故处理的每一阶段，都要尽可能迅速汇报单元长和值长，以便及时汇报中调，正确地采取对策，防止事故蔓延。密切配合，迅速按规程规定处理。n（6）当判明是系统与其它设备故障时，则应采取措施，维持机组运行，以便有可能尽快恢复整套机组的正常运行。n（7）处理事故时应当迅速、准确。n（8）事故处理完毕，值班人员应立刻如实向上级领导反映事故发生及处理情况，并将所观察到的现象、事故发展的过程和对应时间及采取的处理措施等进行详细的记录，并将事故发生及处理过程中的有关数据记录收集备齐，以备故障分析。一、真空下降一、真空下降n（一）危害（一）危害n（
42、1）导致排汽压力升高，蒸汽的作功能力减小；）导致排汽压力升高，蒸汽的作功能力减小；n（2）排汽缸和低压轴承座温度升高，轴承受力变化、）排汽缸和低压轴承座温度升高，轴承受力变化、振动加剧；振动加剧；n（3）凝汽器变形、泄漏等；）凝汽器变形、泄漏等；n（4）排汽容积减小，末级出现蒸汽的脱流和旋涡；）排汽容积减小，末级出现蒸汽的脱流和旋涡；n（5）负荷不变时，蒸汽量增大使轴向推力增大和叶）负荷不变时，蒸汽量增大使轴向推力增大和叶片过负荷。片过负荷。（二）现象（二）现象n（1）真空表指示下降；）真空表指示下降；n（2）低压缸排汽温度升高；）低压缸排汽温度升高；n（3）凝汽器端差明显增大；）凝汽器端差明
43、显增大；n（4）凝结水过冷度增大；）凝结水过冷度增大；n（5）在调节汽门开度不变情况下，负荷降低。）在调节汽门开度不变情况下，负荷降低。（三）真空急剧下降的原因与处理（三）真空急剧下降的原因与处理n1、冷却风机停运（循环水中断）、冷却风机停运（循环水中断）n2、抽气器工作失常、抽气器工作失常n3、排气装置水位过高（凝汽器满水）、排气装置水位过高（凝汽器满水）n4、低压轴封供汽中断、低压轴封供汽中断n5、真空管道系统泄漏、真空管道系统泄漏n6、夏季时的高温、夏季时的高温（四）真空缓慢下降的原因与处理（四）真空缓慢下降的原因与处理n1、冷却风量不足、冷却风量不足n2、排气装置水位（凝汽器水位）升高
44、、排气装置水位（凝汽器水位）升高n3、抽气器工作水温升高、抽气器工作水温升高n4、真空系统管道及阀门不严泄漏、真空系统管道及阀门不严泄漏n5、凝汽器冷却管束结垢或脏污、凝汽器冷却管束结垢或脏污n6、冷却风温上升过高、冷却风温上升过高（五）预防措施（五）预防措施n（1）加强对凝结水泵、真空泵的维护工作，）加强对凝结水泵、真空泵的维护工作，确保正常运行；确保正常运行；n（2）轴封压力自动、凝汽器水位自动可靠，）轴封压力自动、凝汽器水位自动可靠，并加强监视，保证正常工作；并加强监视，保证正常工作；n（3）对凝结水泵、真空泵等设备的自启动装）对凝结水泵、真空泵等设备的自启动装置定期试验，确保可靠投入；
45、置定期试验，确保可靠投入；n（4）对通往凝汽器的水封设备加强监视，防）对通往凝汽器的水封设备加强监视，防止水封设备损坏而漏入空气。止水封设备损坏而漏入空气。二、汽轮机进水二、汽轮机进水n（一）危害（一）危害n（1）使叶片受到水冲击而损伤或断裂；）使叶片受到水冲击而损伤或断裂；n（2）使汽轮机发生强烈振动、汽缸变形、胀）使汽轮机发生强烈振动、汽缸变形、胀差急剧变化，导致动静部分碰磨；差急剧变化，导致动静部分碰磨；n（3）导致汽缸结合面处漏汽而变形；）导致汽缸结合面处漏汽而变形；n（4）导致轴向推力增大，致使推力轴承超载）导致轴向推力增大，致使推力轴承超载而损坏。而损坏。（二）现象（二）现象n（1
46、）轴向位移、振动、胀差增大；）轴向位移、振动、胀差增大；n（2）抽汽管振动，有水击声和白色蒸汽冒出；）抽汽管振动，有水击声和白色蒸汽冒出；n（3）主蒸汽或在热蒸汽温度急剧下降；）主蒸汽或在热蒸汽温度急剧下降；n（4）蒸汽管道振动，阀门、轴封处、汽缸结）蒸汽管道振动，阀门、轴封处、汽缸结合处有白色蒸汽冒出；合处有白色蒸汽冒出；n（5）推力轴承乌金温度、回油温度升高；）推力轴承乌金温度、回油温度升高；n（6）加热器满水；）加热器满水；n（7）监视段压力异常升高，机组负荷急剧下）监视段压力异常升高，机组负荷急剧下降；降；n（8）上下汽缸温差增大。）上下汽缸温差增大。（三）原因与处理（三）原因与处理n
47、1、产生原因、产生原因n（1）误操作或自动调整装置失灵，导致蒸汽）误操作或自动调整装置失灵，导致蒸汽温度过低；温度过低；n（2）再热蒸汽减温水阀门关闭不严或失灵、）再热蒸汽减温水阀门关闭不严或失灵、误操作；误操作；n（3）加热器满水；）加热器满水；n（4）轴封系统暖管不充分；）轴封系统暖管不充分；n（5）疏水系统设计不合理而返水。）疏水系统设计不合理而返水。2、处理原则、处理原则n（1）立即破坏真空停机；）立即破坏真空停机；n（2）开启本体及蒸汽管道上的疏水阀；）开启本体及蒸汽管道上的疏水阀；n（3）立即投入盘车装置，注意盘车电流和大）立即投入盘车装置，注意盘车电流和大轴弯曲值。轴弯曲值。（四
48、）预防措施（四）预防措施n（1）运行中和停机后密切监视汽缸金属温度和）运行中和停机后密切监视汽缸金属温度和上下缸温差；上下缸温差；n（2）注意监视各个容器的水位，防止发生满水）注意监视各个容器的水位，防止发生满水事故；事故；n（3）启动时，主要系统进行充分暖管和疏水；）启动时，主要系统进行充分暖管和疏水；n（4）正确设置疏水点和布置输水管；）正确设置疏水点和布置输水管；n（5）定期检查汽封系统的疏水正常；n（6）滑参数停机时保证蒸汽有50的过热度；n（7）高加故障撤出时抽汽管道正常疏水；n（8）抽汽管到上的逆止阀在紧急情况下能够自动关闭；n（9）锅炉熄火后，不易采用余热发电的运行方式。三、汽轮
49、机大轴弯曲三、汽轮机大轴弯曲n（一）危害（一）危害n在启动过程中，使汽轮机转子振动加剧，影响在启动过程中，使汽轮机转子振动加剧，影响到动静部分间隙。到动静部分间隙。（二）产生原因（二）产生原因n1、动静部分摩擦、动静部分摩擦n（1）设计、安装方面存在的缺陷；）设计、安装方面存在的缺陷；n（2）汽缸受热不均匀；）汽缸受热不均匀；n（3）转子自身的动不平衡；）转子自身的动不平衡；n（4）机组启动前大轴弯曲超过规定值。）机组启动前大轴弯曲超过规定值。n2、水冲击、水冲击n水冲击造成冷却不均而产生热变形。水冲击造成冷却不均而产生热变形。（三）预防措施（三）预防措施n1、在设计、制造、安装、检修方面、在设计、制造、安装、检修方面n（1）设计完善、合理；）设计完善、合理；n（2）按照设计要求进行安装；）按照设计要求进行安装；n（3）主要测点布置合理，表计齐全，指示正）主要测点布置合理，表计齐全，指示正确。确。2、运行方面、运行方面n（1）汽轮机冲转前，严格检查启动条件；）汽轮机冲转前，严格检查启动条件；n（2）充分盘车；）充分盘车；n（3）主要参数严格监视；）主要参数严格监视；n（4）运行时，工况变化符合要求；）运行时，工况变化符合要求；n（5）停机后及时投入盘车装置；）停机后及时投入盘车装置；n（6）停机时，禁止向轴封供汽和暖机。）停机时，禁止向轴封供汽和暖机。
