大型汽轮机启动运行讲解

（3）高压缸启动。机组启动冲转时，高、低压旁路阀门关闭，中压主汽阀 和调节阀全开，由高压主汽阀和调节阀控制进汽冲转、升速、并网、带负荷。 机组冲转前，
3．按启动前汽轮机金属温度水平分类
高压缸启动时按调节级处金属温度划分；中压缸启动时 按中压第一压力级处金属温度划分
(1)冷态启动：金属温度低于满负荷时金属温度的40%左 右或150～180℃以下称为冷态启动。
（3）电动主闸门的旁路阀启动：启动前，调节阀门 全开，用电动主汽门的旁路门控制蒸汽流量。由于该 旁路门流量较小，便于控制。现代大容量单元机组， 由于设备可靠性提高，为了简化系统，现在大都取消 了该阀门。
三、启动过程的主要阶段
(1)启动前的准备阶段。为机组启动准备相应的条件，主 要包括设备、系统和仪表的检查及试验；辅助设备、系 统的检查和启动；油系统的检查和试验；投入盘车；调节 保护系统校验；汽源准备等工作。
变形前
汽缸前后 两端变形
汽缸中间 段变形
法兰内外壁温差的极限不大于100℃（没有法兰螺栓加 热装置）或30℃(有法兰螺栓加热装置)
3 转子热弯曲 如果上下缸温差作用在静止的转子上，引起转子的热弯 曲，向上缸拱起，弹性弯曲，温差过大引起塑性弯曲
第二节 汽轮机的启 动与停机
第二节 汽轮机启停概述
机组状态变化最为剧烈的运行工况是启停工况。 温度、应力的变化 疲劳、蠕变损伤，机组的寿命损耗 一、 启动方式分类
1．停机方式的分类 1）正常停机：
是根据机组或外负荷的情况，主动进行的停机，它又分为 滑参数停机和额定参数停机 。 滑参数停机多用于需进行大修或小修而进行的停机 额定参数停机多用于调峰停机或短时间消缺
2）事故停机：
事故停机是指机组监视参数超限，保护装置动作或手动 打闸，机组从运行负荷瞬间降至零负荷，发电机与电网 解列，汽轮机转子进入惰走阶段的停机过程。
第一节 汽轮机主要零部件的 热应力、热膨胀和热变形
一、汽轮机部件内的热应力
热变形 汽轮机启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。
热应力 热变形受到外部约束或内部金属纤维间的约束 时，在零件内部产生应力，这种由于温度或温差 引起的应力称为温度应力或热应力。
产生热应力的根本原因：
2．按冲转时进汽方式分类
（1）高中压缸启动：蒸汽同时进入高、中压缸冲动转子，高中、压缸同时受 热，可以使汽缸和转子所受热冲击较小(相对额定参数启动)，加热均匀，降低 热应力，缩短启动时间。但是，对于高中、压缸反向布置的机组，控制相对胀 差不利。再热汽温低，造成中压缸升温速度慢，限制了启动速度。
（2）中压缸启动：冲转时，高压缸不进汽，处于暖缸状态，主蒸汽经高压 旁路进入再热器，当再热蒸汽参数达到机组冲转要求的数值后，开中压主汽 门，用中调门控制进汽冲转，待转速升至2500～2600rpm或并网带一定负荷 后，再切换为高、中压缸同时进汽。对控制机组相对胀差有利，可以将高压 缸的相对胀差排除在外。可使再热蒸汽参数容易达到冲转要求，同时高压缸 在暖缸过程中可以提高金属温度水平使进汽时金属温度与主蒸汽温度匹配， 解决了汽轮机启动冲转时主蒸汽、再热蒸汽温度与高、中压缸金属温度难以 匹配问题，具有降低高、中压转子的寿命损耗，改善汽缸热膨胀和缩短启动 时间等优点。但要求启动参数的选择合理，以避免高压缸进汽时产生较大的 热冲击。
事故停机根据事故的严重程度又分为一般事故停机和紧 急事故停机，其主要区别在于机组解列时是否立即打开 真空破坏阀。紧急事故停机在停机信号发出后，立即破坏 真空。
2．停机过程中应注意的问题
汽轮机的停机过程是机组从热态到冷态，从额定转速到 零转速的动态过程。在这个过中，如果运行操作不当，就 会造成设备的损坏，所以必须给予足够的重视。
（3）停机后汽缸内形成空气对流，温度较高的空气聚集在上 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；
（4）一般情况下，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；
（5）上下汽缸冷却条件不同，下缸置于温度较低的运行 平台以下并造成空气对流，增大了温差。
四、滑参数启动的特点
滑参数启动与额定参数启动相比有以下的优缺点:
• （1） 缩短了机组启动时间，提高了机组的机动性。 • （2）滑参数启动可在较小的热冲击下得到较大的金属加热速度，
从而改善了机组加热的条件。 • （3）滑参数启动时，容积流量大，可较方便地控制和调节汽轮机
的转速与负荷，且不至造成金属温差超限。 • （4）减少了工质的损失，提高了电厂运行的经济性 • （5）滑参数启动升速和接带负荷时，可做到调节汽门全开全周进
严格控制温升速度
启动过程 高加滑启
为控制上下
保证汽缸疏水畅通
汽缸温差
采用较好的保温结构和选用优质保
维修方面 温材料，并可适当加厚保温层
2 法兰热翘曲
加装挡风板，以减少空气对流
当汽缸法兰内壁温度高于外壁温度时，内壁金属伸长较 多，外壁金属伸长较少，这样就会使法兰在水平面内产
生热弯曲。
温差过大，塑性变形。
汽轮机运行
教学目标: 使学生了解汽轮机启动与停机过程中的热 应力、热膨胀及热变形的基本特点；汽轮机启动与 停机的基本方式；汽轮机冷态滑参数启动过程以及 汽轮机停机过程。 知识点：转子与汽缸热应力、热膨胀、热变形的产 生原因及变化特点；汽轮机的启动与停机；汽轮机 冷态滑参数启动。 重 点：汽轮机的启动与停机；冷态滑参数启动基 本过程。 难 点：汽轮机的启动与停机中的参数控制。
额定参数启动适用于母管制机组
滑参数启动
启动过程中，电动主闸门前的蒸汽参数随机组转速和负荷
的变化而逐渐升高。 真空法启动
不常用
锅炉点火前从锅炉汽包到汽轮机之间的蒸汽管道上的所有阀门均全部开 启，机组热力系统上的空气阀、疏水阀全部关闭，汽轮机盘车抽真空一直抽到 锅炉汽包，然后锅炉点火后产生蒸汽后，送入汽轮机暖机，蒸汽参数达到一定 值，汽轮机被冲动旋转，并随蒸汽参数的逐渐升高而升速、带负荷。全部启动 过程由锅炉进行控制。
在停机过程中，应严密监视机组的各种参数，如蒸汽参 数、转子的胀差、轴向位移、振动和热应力、轴承金属 温度和油温、油压等。
停机过程中由于转子被冷却，会出现负胀差；
汽轮机停机后，汽缸和转子的金属温度还较高，需要一 个逐渐冷却的过程，此时，必须保持盘车装置连续运行 ，一直到金属温度冷却到120~150℃后，才允许停盘车。 盘车运行时，润滑油系统和顶轴油泵必须维持运行。盘 车运行期间，不允许拆除保温设施。
压力法启动
常用
抽真空投盘车时，汽轮机主汽阀和调节阀门是关闭状态。锅炉点火，蒸 汽升温升压，待主汽阀前蒸汽参数达到一定值时，例如：压力升至0.98～ 1.47MPa，温度为240～ 250℃，开始冲转升速，这一过程中，为了使汽压和 汽温稳定，锅炉不宜进行过大的燃烧调整。利用调节阀门或主汽阀控制转 速，增加进汽量，进行冲转、升速、和并网带少量负荷，蒸汽压力值由旁路 阀控制保持不变，允许汽温按规律升高，在旁路阀关闭后，再通过加强锅炉 燃烧提高主蒸汽参数，增加机组负荷至满负荷。
(2)温态启动：金属温度在满负荷时金属温度的40%80%之间或低于 180～350℃之间称为温态启动。
(3)热态启动：金属温度高于满负荷时金属温度的80%或 在350℃以上，称为热态启动。
有时热态又分为热态（350～450℃）和极热态（450℃以 上）。
有的国家按停机时间的长短分类
（1）停机一周或一周以上，称为冷态启动。 （2）停机两昼夜（48小时），称为温态启动。 （3）停机8小时称为热态启动。 （4）停机2小时称为极热态启动。
汽缸和轴承座放置在台板上，以纵销、横销和立销组成滑 销系统定位；汽缸以滑销系统形成的绝对死点为基点，向 四周膨胀，保持中心线不变；
三、汽轮机部件内的热变形
当转子或汽缸周向温度不均、膨胀量不同时，产生热 变形。迫使汽缸拱曲和椭圆变形、转子弯曲，使汽封 的径向间隙变化。
1 上下汽缸温差引起的热变形
启动、停机过程中上下汽缸的温差，造成上缸膨胀大于下 缸，而使上缸向上拱起，下汽缸底部动静部分径向间隙减少
汽。 • （6）滑参数启动时，通过汽轮机的蒸汽流量大，可有效地冷却低
压段。 • （7）滑参数启动可事先做好系统的准备工作，使启动操作大为简
化
五、汽轮机的停机
汽轮机停机是指机组由带负荷运行状态到卸去全部负荷 、发电机从电网中解列、汽轮发电机组转子由转动至静 止的过程。汽轮机停机过程是金属部件逐渐冷却的过程。
本章结束
汽轮机在启动、停机过程中，上下汽缸往往出现温差，即上 缸温度高于下缸温度，其主要原因如下：
（1）上下汽缸质量和散热面积不同。下缸比上缸质量大，且 下缸布置有回热抽汽管道和疏水管道，散热面积大，因而，在 同样保温、加热或冷却条件下，上缸温度比下缸温度高；
（2）汽缸内部因温度较高的蒸汽上升，凝结放热大于凝结水下 流的放热，而蒸汽凝结的疏水流至下缸经疏水管排出，疏水水膜降 低了下缸受热条件；
汽轮机启动方式大致可分为四类：
1.按新汽参数 分类
额定参数启动
百度文库
整个启动过程中电动主闸门前的 蒸汽参数（压力、温度）始终保
持额定
滑参数启动 真空法启动
额定参数启动的缺点：
压力法启动
冲转参数高，机炉分开启动，启动时间长；冷态或温态启动时，进汽 温度高，温差大，参数高进汽量小，汽缸和转子受热不均匀，调门节流 大，调节级后温度变化剧烈，热应力大，为减少热应力，进一步延长启 动时间；机炉分开启动，延长了启动时间，增大了燃料损耗。
零部件内温度分布不均匀或零部件变形受到约束。
热压冷拉 启动 转子表面 热压应力
转子中心孔表面 热拉应力
转
子
转子表面 热拉应力 交变热应力
停机 转子中心孔表面 热压应力 低周疲劳
汽缸内壁面 热压应力 启动
汽
汽缸外壁面 热拉应力
转子易出现裂纹
缸
汽缸内壁面 热拉应力
停机 汽缸外壁面 热压应力
启动 法 兰
停机
法兰内侧面
法兰外侧面 法兰内侧面 法兰外侧面
热压应力
热拉应力 热拉应力 热压应力
法兰螺栓加热装 置
二 、汽轮机部件内的热膨胀
蒸汽参数或负荷发生变化时，汽缸内蒸汽温度 相应变化，汽缸和转子被加热或冷却，使其产 生膨胀或收缩。
汽缸和转子若热膨胀或收缩受阻，则产生热应力或热变形 为减小部件的热应力，在结构上要保证机组和部件能自由 膨胀，又不破坏相对位置。因此： 相互组合的零件间留有膨胀间隙，用键定位；
(2)冲转升速阶段。在确保机组安全的条件下，当冲转条 件满足后，汽轮机进汽冲转，将转子由静止状态逐步升 速到额定转速的过程。 (3)定速并网阶段。当转速稳定在同步转速，经全面检查 确认设备运转正常,并网功率运行。 (4)带负荷阶段。在机组并网后，将机组的输出电功率逐 渐增加至额定值，或某一要求的负荷稳定运行。
4．按冲转时的控制进汽阀分类
（1）调节汽阀启动：启动时，电动主汽门和自动主汽阀处于 全开位置，进入汽轮机的蒸汽流量由依次开启的调节阀门控制。 这种控制方式由于调节阀门较小易于控制流量，但由于调节门 依次开启，汽机头部进汽不匀，易造成受热不匀。
（2）自动主汽门启动：启动时，电动主汽门和调节阀 处于全开位置，由自动主汽阀控制进入汽轮机的蒸汽流 量，控制汽机转速。当转速达到2900rpm时，切换为调 节阀进汽方式（即由TV方式切换为GV方式），继续升速 到定值。