汽轮机的运行维护高级工

三、再热蒸汽 １．再热蒸汽压损：
Δpzr=p”高压缸-p’中压缸
” 或(Δpzr / p 高压缸)*100%
（１） Δpzr与机组的经济性 最佳中间再热压力 (18~30)%
新汽压力;
再热压损 (8~12)%
（２） Δpzr与蒸汽流量成正比 Δpzr异常升高，可能是机组出
现故障．
２．再热汽温
（５）运行中轴向位移变化必然引起胀差变 化．
轴封间隙过大或过小，对机组运行的影响
✓ 轴封间隙过大，使轴封漏汽量增加，轴封汽压力 升高，漏汽沿轴向漏入轴承中，使油中进水，严 重时造成油质乳化，危机机组安全运行。
✓ 轴封间隙过小，容易产生动静部分摩擦，造成转 子弯曲和振动。
四、轴瓦温度及轴承回油温度
第一节 汽轮机运行维护的主要任务
一、汽轮机运行维护的主要任务
1、即使发现和消缺，保证设备长期安全运 行；
2、尽可能使机组在最佳工况下运行； 3、定期试验和切换工作。
• 二、涉及到安全的运行因素 • （1）一、二次汽压力、温度及高压缸排
汽温度；
• （2）机组振动情况 • （3）轴向位移及胀差、总胀 • （4）轴承金属温度、回油温度 • （5）汽轮机各监视段压力
第三节 汽轮机运行状态的监视
一、监视段压力的监视 监视段压力：调节汽室压力及各段抽汽压力．
汽机蒸汽流量变化时，对通流部分参数影响
➢ 凝汽式汽轮机，当蒸汽流量变化时，级组前的温 度一般变化不大。
➢ 除调节级外，各级组前压力均可看成与流量成正 比变化。
➢ 除调节级、最末几级外，各级级前、后压力均近 似与流量成正比变化。
① 主汽参数或真空不合格，使通 流部分过负荷；
② 叶片严重结垢； ③ 汽轮机进汽带水 ④ 其它：叶片断裂、轴向振动异 常、汽封磨损使漏汽增加……
2．轴向位移的监视 （１）轴向位移表指示； （２）推力瓦温度； （３）机组振动及声音； （４）胀差指示； （５）轴承回油温度； （６）轴承油膜压力。
３．处理 （１）确认 （２）减负荷 （３）检查各监视段压力，控制流量 （４）处理无效，轴向位移保护动作 （５）异常振动、水击或推力轴承破坏： 破坏真空停机
饱和蒸汽温度ts 定义温度与冷却水出
口温度之差为端差δt
则：△t=tw2－tw1 ts= tw1＋△t＋δt
➢循环水进口温度tw1 ：气候和季节 ➢循环水温升△t：循环水量和凝汽器热负荷，
常用循环倍率来m=DW / DC表示 （DC、DW：进入凝汽器蒸汽流量和循环水量）
经验公式：△t=520 / m
正胀差与负胀差的允许值：
正胀差： δ１↑，δ２↓ 负胀差： δ１↓，δ２↑
3. 运行中影响胀差的因素（控制方法）： i．保证汽轮机滑销系统畅通； ii．控制蒸汽温度和流量变化速度
——控制胀差的有效方法； iii．控制轴封进汽温度及供汽时间 iv ． 合 理 的 汽 加 热 装 置 的 投 用 时 间 及 所 用 汽
三、胀差 ——汽缸和转子的相对膨胀
１. 胀差的形成 ① 质面比和材料
因为：G 汽缸> G转子，F汽缸< F转子→ （Ｇ/Ｆ）汽缸>（Ｇ/Ｆ）转子
αl汽缸< αl转子 所以：加热过程→汽缸膨胀量 < 转子膨胀量
冷却过程→汽缸膨胀量 > 转子膨胀量
② 传热方式（传热系数） 转子强迫对流换热，汽缸自由对流换热。 影响传热系数的因素： i．转速； ii．进汽量； iii．进汽（包括轴封进汽）参数及温度变化率，
——轴瓦安全运行 一般：进油温度：35—40
进出口油温差：10——15 其它监视值：油位、油压、油质、冷油 器运行情况。
（四）轴瓦温度及轴承回油温度
运行中监视轴瓦温度和回油温度，当发现下列 情况时要停止汽轮机运行： (1)任一轴承回油温度超过75℃，或突然升高到70℃。 (2)轴瓦金属温度超过85℃。 (3)回油温度升高、轴承内冒烟。 (4)润滑油压低于规定值。 (5)油箱油位持续下降无法解决时。
在启动和停机工况，应严格监视疏水扩容 器的温度，减温水的开度，确保进入凝 汽器的汽水不超温。
水 质
• 水质指标：硬度、溶解氧、pH值、钠离 子
• 水质不良的主要原因： • 冷却水漏到凝汽器汽侧—— • 管板胀口松弛； • 铜管腐蚀或由于振动损坏。
5. 真空下降的处理 （1）真空急剧下降的原因： 循环水中断 轴封供汽不足或中断 凝汽器满水 抽真空设备故障 （2）真空逐渐下降 真空系统严密性不佳 循环水量不足 抽真空设备效率不佳 凝汽器水位升高
上部凝结水在下部管束再次被冷却。
过冷度的影响：
不影响真空，但影响发电厂的安全和经 济：
凝结水过冷度代表着被冷却水额外带 走的热量产生的损失（冷源损失），系 统热经济性；
使凝结水中含氧量，对低压设备产生 腐蚀。
过冷度增加的原因： ① 凝结器水位过高，使位于下部的部分管
束浸入凝结水中； • 凝汽器内积存空气使蒸汽分压力下
tzq=f ( tgq”,N ) 影响同过热汽温，并且：
tzq 下降：末几级叶片严重浸蚀； tzq 急剧变化：中压缸热胀变化
四凝汽器真空（排汽压力） １．经济真空，极限真空
２．真空的影响
（１）真空下降
① 汽机可用热降减少，经济性下降， 机组出力下降
② 排汽温度过高：
凝汽器严密性下降；
低压缸缸胀加剧．
➢端差δt：传热系数、热交换面积、汽 轮机排汽热量和循环水量
4.凝汽器运行监视 （1）冷却水进口温度 （2）凝汽器出入口冷却水温升 （3）凝汽器端差 （4）凝结水过冷度（凝汽器进口蒸汽温度、
凝汽器出口凝结水温度） （5）凝结水质 （6）循环水泵的耗功 （7）冷却水在凝汽器前后的压力
出入口冷却水温升增大时说明循环水量不 足。
在流量不变的条件下，即 G1=G
则
p01＞p0
即结垢或损坏使级前压力升高
❖用来分析和确定汽机内部工况，确定该级 相应的功率、效率及零部件的受力情况， 从而判断运行的经济性和安全性
① p=f(D)：可以判断新汽流量和负 荷的变化；
② p=f(A) ：可以判断通流部分是否结
垢、堵塞或损坏。
监视段压力微增率：
检查：
汽侧——汽封供汽 真空泵出力
真空系统泄漏情况；
水侧——脏堵等情况（循环水温升上升， 端差亦上升）。
同时配合过冷度——如过冷度不变，则问 题在水侧；如过冷度增加，则检查汽侧。
过冷度：凝结水温低于汽轮机排汽温度的现 象叫过冷，所低的数值为过冷度。
过冷度产生的原因：
汽阻；
蒸汽沿程不断凝结，空气分压力， 蒸汽分压力；
③ p↑：机械应力增加
压力上限：103 ~ 105% pe
２．汽压下降
（１）机组汽耗增加
（２）汽压下降过多：蒸汽流量大大增加， 末几级叶片应力显著增加，并可能 使轴向推力增加．
３．汽轮机进汽压力发生变化的原因 锅炉出力变化或发生熄火等故障； 主蒸汽系统运行方式变化； 机组负荷突变或失去负荷； 电网频率突变； 自动调节失灵； 锅炉再热或旁路系统阀门误动作； 汽机主汽门、调门误操作。
通流部分运行是否正常 在实际运行中，通流面积可能会结垢或 损坏，使通流部分面积变化 ∵弗留格尔公式应用条件是通流部分面积不变
a ∴ G1
p01
G
p0
a T0 G1
T01 ; G
p021pz21 p02pz2
T0 T01
a 其中：
A1 ——结垢后通流面积 A ——原来通流面积
∵ A1＜A ∴ a＜1
原因：泵出力不够 水阻增加：水路脏堵 进出口阀开度不足 虹吸破坏。
端差δt的变化表明冷却管内外表面 的传热性能恶化 ——传热效率
原因：
（1）水侧： 冷却水管结垢
循环水量不足
（2）汽侧： 空气漏入，使真空系统严密性受到破坏，
传热恶化：
操作不当引起空气漏入
抽气系统工作不正常
凝汽器管束半边工作----热负荷高 凝结水泵工作变坏---热井水位高
为保证轴瓦的润滑和冷却，运行中检查油箱油位 和油质及冷油器的运行情况。
• 影响轴承油膜的因素
影响轴承转子油膜的因素有：
• ①转速； • ②润滑油温度； • ③润滑油压； • ④油的粘度； • ⑤轴颈与轴承的间隙； • ⑥轴承载荷； • ⑦轴承与轴颈的尺寸； • ⑧轴承进油孔直径等。
为保证轴瓦的润滑和冷却，运行中检查油 箱油位和油质及冷油器的运行情况。
源；
v．控制凝汽器真空； vi．汽缸保温良好和疏水畅通。
４．胀差与轴向位移的关系
（１）两者零点均在推力瓦块处，而且零点定 位法相同．
（２）轴向位移为正值时，大轴向发电机方向 位移，高压胀差向负胀方向变化，中压胀差 向正胀方向变化．
（３）机组参数不变，负荷稳定时，两者都不 发生变化．
（４）机组启停及参数变化时，胀差变化而轴 向位移并不一定发生变化．
二、主汽温度（汽压不变）
对汽机安全和经济运行的影响较汽 压大。 １．汽温增高
（１）∵h01＞h0 ∴D1＜D0
（２）安全性 ① 调节级动叶可能过负荷 ② 金属机械性能恶化 ③ 各部件热膨胀和热变形加剧，
若变形受阻，将造成摩擦或使振 动加剧．
２．汽温降低 （１）汽温缓慢下降： 末几级蒸汽湿度增加 各级反动度增大，轴向推力增大 （２）汽温急剧下降 热应力增大 轴向推力增大 水击的征兆
➢ 运行人员可通过各监视段压力来监视流量的变化 情况。
弗留格尔公式
弗留格尔公式应用条件：
❖ 流量相同 ❖ 通流部分面积在变工况时保持不变
❖ 级组内各级均为亚临界
G1
G
p021pz21 p02pz2
T0 T01
不考虑温度变化：
G1
G
结论一
p021 pz21 p02 pz2
凝汽式汽轮机的中间级级前压力与流量 成正比（除了调节级和最末几级）
❖ 级组内达到了临界（至少最末一级处于临界）
G1
p01
G
p0
T0 T01
❖ 结论二 在不同工况下，如果级组的最后一级始终 处于临界状态，通过该级组的流量与级组 中所有各级的初压成正比
❖ 一种工况处于临界，而另一种工况处于亚临 ❖ 界，需要采用详细核算法进行计算，不作
讨 ❖ 论。
弗留格尔公式在汽机运行中的应用 ❖ 根据对某些级前压力的监视，可以判断
③ 排汽容积流量减少，对末几级叶片 工作不利（可能出现脱流、旋涡及 自激振荡）
（２）真空过高 ① 循环泵耗能增加 ② 排汽湿度增加 ③ 轴向推力增加
3．真空变化的原因
凝汽器蒸汽压力是ts对应饱和蒸汽压力，在凝汽 器不凝结气体分量很低时，近似为凝汽器总 压力
循环水进口温度tw1 出口温度tw2 温升△t
若回油温度太高，由于氧化速度加快，油 质会恶化。合适的回油温度就可通过调 节进油量来获得。
降．（根据道尔顿定律，凝汽器汽侧的总压力
为蒸汽分压力与不凝结气体分压力之和 ）
• 凝汽器铜管破裂，凝结水内漏入循环水。
即：过冷度增加说明真空系统不佳或凝汽 器水位过高。
现代电厂都利用凝结水泵的汽蚀特性，在 凝汽器正常运行时保持低水位，以避免 水位过高现象。
含氧量上升说明真空系统泄漏，硬度上升 说明凝汽器水室和汽室之间泄漏（冷却 水管）
一般规定：汽温直线下降５０℃或１０ 分钟内下降５０℃时紧急停机。
水的密度>汽的密度 改变进汽角，打在叶片背弧
３．汽机进汽温度发生变化的原因
锅炉燃烧调节不当或锅炉热负荷发生 变化；
减温装置失灵，减温水门泄漏； 给水压力变化； 启动时，锅炉主汽管疏水未尽； 汽包满水； 给水温度突变； 制粉系统启停．
第二节 蒸汽参数对汽轮机的影响
一、主汽压力（汽温不变） １．压力升高 （１）经济性提高
D1=D0(h0/h01) ∵ h01＞h0 ∴ D1＜D0
（２）安全性 ① 调节级叶片可能过负荷 尤其是第一调门全开，第二
调门将开时．
（热应力＝流量＊焓降）
② T0 不变，p↑：末几级叶片蒸汽湿度 增加
并考虑变化时因传热时滞造成的影响； iv．真空。
真空影响进汽量和排汽温度。
③ 鼓风摩擦热 鼓风摩擦热量Ｑ∝圆周速度３ 大流量时可将热量带走， 小流量时将使蒸汽温度增高。
④ 转速——泊桑效应（回转效应）：
转速增加时，作用在转子上的离 心力增加，从而使转子的径向尺寸增大， 轴向尺寸减小
２. 胀差的允许值： ① 保证动、静叶片间隙； ② 保证轴封间隙。
衡量通流部分结垢状况的指标。
δp=〔(p2-p1)/p1〕*100% p1 ：洁净 p2：结垢
反动式：≯3% 冲动式：≯５%
二、轴向位移的监督
轴向位移反映了汽轮机推力轴承 的工作以及通流部分动静间隙的变化情 况．
１．轴向位移增大的原因： （１）轴承润滑油质恶化； （２）推力轴承损坏； （３）轴向推力过大：