汽轮机的启动和停止PPT课件

汽轮机的启 动和停止
李京伟
CHENLI
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汽轮机基础知识
❖热应力、热冲击、热疲劳的概念
❖ 物体内部温度变化时，只要物体不能自由伸缩， 或其内部彼此约束，则在物体内部就产生应力， 这种应力称为热应力。
❖ 金属材料受到急剧的加热和冷却时，其内部将产 生很大的温差，从而引起很大的冲击热应力，这 种现象称为热冲击。一次大的热冲击，产生的热 应力若超过材料的屈服极限，就会导致金属部件 的损坏。
❖ 金属在蠕变过程中，塑性变形不断增长，最终断
裂。所以在高温下，即使承受的应力不大，金属
的寿命也有一定的限度。金属在温度变动频繁的
条件下工作，如汽轮机经过启动、运行、停机、
再启动的过程，其蠕变也会加速。
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❖金属的低温脆性转变温度
❖ 低碳钢和高强度合金钢在某些温度下有较
高的冲击韧性，但随着温度的降低，其冲
❖ 胀差测点在#4瓦与盘车大齿轮之间。
❖ 汽轮机的轴向位移
❖ 汽轮机机头推力盘对于推力轴承支架的相对轴向位置，
就是汽轮机的轴向位移。推力盘对位于其两侧的推力轴
承瓦块施加轴向压力，轴瓦磨损，造成转子的轴向位移
由测量装置显示出来。我厂规定：正常运行串轴值为-
0.9~+0.9mm，跳机值为≤CH-E1N或LI ≥+1mm 。
度（FATT）。
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❖汽轮机工作的基本原理
❖ 具有一定压力、温度的蒸汽，进入汽轮机，
流过喷嘴并在喷嘴内膨胀获得很高的速度，
高速流动的蒸汽流经汽轮机转子上的动叶
片做功，当动叶片为反动式时，蒸汽在动
叶中发生膨胀产生的反动力也使动叶片做
功，动叶带动汽轮机转子，按一定的速度
均匀转动。这就是汽轮机最基本的工作原
击韧性将有所下降，冲击韧性显著下降时
的温度称低温脆性转变温（FATT），金属
的低温脆性转变温度就是脆性断口占50％
时的温度。我厂汽轮机转子低温脆性转变
温度（FATT）＜116℃，一般以中压缸排
汽口处金属温度或中压缸排汽温度为参考，
判断转子金属温度特别是中压转子中心孔
金属温度是否已超过金属低温脆性转变温
理。从能量转换的角度讲，蒸汽的热能在
喷嘴中转换为汽流动能，动叶片又将动能
转换为机械能，反动式叶片，蒸汽在动叶
膨胀部分，直接由热能转换成机械能。
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❖汽轮机的冲动级、反动级
❖ 蒸汽流过汽轮机的动叶片时，发生动量变化对该叶片产 生冲力，使叶片转动。这种作用力一般可分为冲动力和 反动力两种形式。当汽流在动叶汽道内不膨胀加速，而 只随汽道形状改变其流动方向时，汽流改变流向对汽道 所产生的离心力，叫做冲动力，这时蒸汽所做的机械功 等于它在动叶片动能的变化量，这种级叫冲动级。
❖ ⑷ 汽缸、轴封进水造成的热冲击。
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❖何谓金属蠕变
❖ 金属材料在高温条件下所受的应力，即使低于此 金属材料在此温度下的屈服极限，但是经过长时 间的作用，也能够使金属材料产生连续的、缓慢 的塑性变形积累。金属材料在一定的温度和一定 的应力作用下经过长时间后，产生缓慢的、连续 的塑性变形的现象称为蠕变。
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❖ 汽轮机的胀差、胀差的测点
❖ 蒸汽进入汽轮机后，转子及汽缸均要膨胀。由于转子质 量较小，温升较快，故而膨胀较汽缸更为迅速，转子与 汽缸沿轴向膨胀之差值称为转子与汽缸的相对差胀，简 称差胀。我厂规定：正常运行胀差为-0.76~+15.7mm， 跳机值为≤-1.54或≥+16.45mm 。
❖ 习惯上规定：当转子轴向膨胀值大于汽缸的轴向膨胀值 时，差胀为正，反之差胀为负。差胀为正时，说明转子 的膨胀大于汽缸的膨胀。差胀为负时说明转子的收缩值 较汽缸收缩值大。
❖ 汽轮机冷态启动，对汽缸、转子是加热过 程，汽缸被加热时，内壁温度高于外壁温 度，内壁的热膨胀受到外壁的制约，因而 内壁受到压缩，产生压缩热应力，而外壁 受内壁膨胀的拉伸，产生热拉应力。同样， 转子被加热时，转子外表面温度高于转子 中心孔温度，转子外表面产生压缩热应力， 转子中心孔产生热拉应力。
胀不发生变化。
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❖机组在启动加热过程中高、中压转子 对汽缸的相对膨胀(差胀）变化情况
❖ 机组启动加热过程中，总是转子加热快，因此转子膨胀
也要比汽缸快，从而产生转子与汽缸的相对膨胀。在高
压部分，转子向后膨胀，与汽流方向相反，而高压静叶
持环向机头方向膨胀，这样相对膨胀为负差胀，差胀减
少，其大小只能限制在高压部分各级轴向间隙数值的范
❖ 当金属部件被反复加热和冷却时，其内部就会产
生交变热应力。在此交变热应力反复作用下，零
部件遭到破坏的现象称CHE为NLI热疲劳。
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❖ 造成汽轮机热冲击的原因
❖ ⑴ 启动时蒸汽温度与金属温度不匹配。一般启动中要
求启动参数与金属温度相匹配，并控制一定的温升速度， 如果温度不相匹配，相差较大，则会产生较大的热冲击；
围内，否则差胀稍大动静部分就要摩擦。中压部分，两
个持环均向发电机方向膨胀，和转子的膨胀方向及汽流
方向一致，为正差胀，差胀增加，结果使各级静叶和动
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叶间的轴向间隙减小的要比负差胀来得慢，因此可允许
差胀量增大。低压缸汽端部分，差胀减少；在低压缸励
端部分，由于缸胀不及转子膨胀，故差胀增加。
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汽轮机冷态启动时，汽缸、转子上的热 应力变化
❖ 当汽流在动叶汽道内不仅改变方向，而且因膨胀使其速 度也有较大的增加，则加速的汽流流出汽道时，对动叶 片将施加一个与汽流流出方向相反的反作用力，就象火 箭燃料燃烧喷出高温气体，气体对火箭产生反作用力一 样，这个作用力叫做反动力。依靠反动力推动的级叫做 反动级。
❖ 我厂机组调节级为冲动级C，HEN各LI 压力级为反动级。
❖ ⑵ 极热态启动时造成的热冲击。单元制大机组极热态
启动时，由于条件限制，往往是在蒸汽参数较低情况下 冲转，这样在汽缸、转子上极易产生热冲击；
❖ ⑶ 负荷大幅度变化造成的热冲击，额定满负荷工况运 行的汽轮机甩去较大部分负荷，则通流部分的蒸汽温度 下降较大，汽缸、转子受冷而产生较大热冲击。突然加 负荷时，蒸汽温度升高，放热系数增加很大，短时间内 蒸汽与金属间有大量热交换，产生的热冲击更大；
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轴向位移与差胀的关系
❖ 轴向位移与差胀的零位均在推力瓦处，而 且零点的定位法相同。轴向位移变化时， 其数值虽然小，但大轴总位移发生变化。
❖ 当轴向位移为正值时，大轴向发电机方向 位移，差胀向正值（增加）方向变化；当
轴向位移向负值方向变化时，转子向机头
方向位移，差胀向负值（减小）方向变化；
机组负荷不变，参数不变，轴向位移与差