汽轮机运行PPT课件
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燃气轮机与联合循环(第12课燃气轮机联合循环)课件
第六章 燃气轮机联合循环 的运行与控制
➢运行 启动、加载、减载、停机
设备组成 / 所处状态 / 运行方式
➢操作原则 在不超温、不超速、不超振、安全
可靠前提下快速、高效
➢控制 燃气轮机、余热锅炉、汽轮机、各种辅
助设备的控制、整机的协调控制
➢控制系统
第一节 燃气轮机的启动
一、启动过程
四个阶段 （1）冷拖、清吹 （2）点火、暖机 （3）升速、脱扣 （4）自升速、/ 加载
注意几个转速：清吹、点火、自持、脱扣
二、启动方式
正常启动、快速启动、紧急启动
三、实例分析
第二节 联合循环的启动
➢影响启动的因素
余热锅炉有无旁通？ 单轴/多轴？有无3S离合器？ 启动状态：热态？冷态？温态？
一、多轴合循环的启动
➢有旁通
燃机、余热锅炉、汽机按次序启动
某100MW二拖一联合循环的冷态启动 （有旁通烟道、单压）
➢无旁通烟道
某120MW一拖一双轴机组的热态启动 （无旁通烟道、双压）
S109FA型单轴联合循环机组的冷态启动 （CSG方案、三压锅炉）
GUD1S.94.3A型单轴机组的冷态启动 （CGS方案，带3S离合器）
冷 热 态 启 动 的
比 较
➢运行 启动、加载、减载、停机
设备组成 / 所处状态 / 运行方式
➢操作原则 在不超温、不超速、不超振、安全
可靠前提下快速、高效
➢控制 燃气轮机、余热锅炉、汽轮机、各种辅
助设备的控制、整机的协调控制
➢控制系统
第一节 燃气轮机的启动
一、启动过程
四个阶段 （1）冷拖、清吹 （2）点火、暖机 （3）升速、脱扣 （4）自升速、/ 加载
注意几个转速：清吹、点火、自持、脱扣
二、启动方式
正常启动、快速启动、紧急启动
三、实例分析
第二节 联合循环的启动
➢影响启动的因素
余热锅炉有无旁通？ 单轴/多轴？有无3S离合器？ 启动状态：热态？冷态？温态？
一、多轴合循环的启动
➢有旁通
燃机、余热锅炉、汽机按次序启动
某100MW二拖一联合循环的冷态启动 （有旁通烟道、单压）
➢无旁通烟道
某120MW一拖一双轴机组的热态启动 （无旁通烟道、双压）
S109FA型单轴联合循环机组的冷态启动 （CSG方案、三压锅炉）
GUD1S.94.3A型单轴机组的冷态启动 （CGS方案，带3S离合器）
冷 热 态 启 动 的
比 较
汽轮机设备及运行课件PPT(105页)
《汽轮机设备及运行》课件
（4） 4 汽轮机的工作原理
第一节 级的一般概念
一、汽轮机的级、级内能量转换过程
1、汽轮机的级：是由一组安装在喷嘴汽室或隔板上的 静叶栅和一组安装在叶轮上的动叶栅所组成，它是 汽轮机作功的最小单元。
2、级内能量转换过程：具有一定压力、温度的蒸汽通 过汽轮机的级时，首先在静叶栅通道中得到膨胀加 速，将蒸汽的热能转化为高速汽流的动能，然后进 入动叶通道，在其中改变方向或者既改变方向同时 又膨胀加速，推动叶轮旋转，将高速汽流的动能转 变为旋转机械能。通过冲动和反动两种作用实现。
（2）减少喷嘴组数，减小两喷嘴组间的间隙，使该间隙小于等于喷嘴节距，可减小斥汽损失。
12
（二）压力级和速度级
按蒸汽的动能转换为转子机械能的过程不同，还 把汽轮机和级分为压力级和速度级。 1、压力级：蒸汽的动能转换为转子机械能的过程在 级内只进行一次的级。叶轮上只装一列动叶栅，故又 称单列级。可以是冲动级，也可以是反动级。 2、速度级：转换过程进行一次以上的级。可以是双 列或多列的。只有一列喷管，后面有两列或更多列动 叶片。采用最多的是双列速度级，又称复速级。速度 级是冲动式的，可以看作是单列冲动级的延伸。做功 能力很大，但效率低。常用于单级汽轮机和中、小型 多级汽轮机的第一级。
8
冲动式汽轮机的结构特点：因为汽流在动叶 栅内膨胀量较少，所以动叶栅的截面形状是 近似对称的。因为动叶栅前后压力相差较小， 没有太大的轴向力作用在转子上，所以冲动 式汽轮机可以采用质量轻，结构紧凑的轮盘 式转子。同样可以采用较大的径向间隙，从 而提高汽轮机运行的灵活性。但是喷嘴叶栅 前后存在较大的压力差，为了减少喷嘴叶栅 与轴之间间隙的漏汽量，要尽量减小间隙的 直径，所以设计为隔板结构，把喷嘴装在隔 板的外环上，在隔板的内孔装有汽封片。
（4） 4 汽轮机的工作原理
第一节 级的一般概念
一、汽轮机的级、级内能量转换过程
1、汽轮机的级：是由一组安装在喷嘴汽室或隔板上的 静叶栅和一组安装在叶轮上的动叶栅所组成，它是 汽轮机作功的最小单元。
2、级内能量转换过程：具有一定压力、温度的蒸汽通 过汽轮机的级时，首先在静叶栅通道中得到膨胀加 速，将蒸汽的热能转化为高速汽流的动能，然后进 入动叶通道，在其中改变方向或者既改变方向同时 又膨胀加速，推动叶轮旋转，将高速汽流的动能转 变为旋转机械能。通过冲动和反动两种作用实现。
（2）减少喷嘴组数，减小两喷嘴组间的间隙，使该间隙小于等于喷嘴节距，可减小斥汽损失。
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（二）压力级和速度级
按蒸汽的动能转换为转子机械能的过程不同，还 把汽轮机和级分为压力级和速度级。 1、压力级：蒸汽的动能转换为转子机械能的过程在 级内只进行一次的级。叶轮上只装一列动叶栅，故又 称单列级。可以是冲动级，也可以是反动级。 2、速度级：转换过程进行一次以上的级。可以是双 列或多列的。只有一列喷管，后面有两列或更多列动 叶片。采用最多的是双列速度级，又称复速级。速度 级是冲动式的，可以看作是单列冲动级的延伸。做功 能力很大，但效率低。常用于单级汽轮机和中、小型 多级汽轮机的第一级。
8
冲动式汽轮机的结构特点：因为汽流在动叶 栅内膨胀量较少，所以动叶栅的截面形状是 近似对称的。因为动叶栅前后压力相差较小， 没有太大的轴向力作用在转子上，所以冲动 式汽轮机可以采用质量轻，结构紧凑的轮盘 式转子。同样可以采用较大的径向间隙，从 而提高汽轮机运行的灵活性。但是喷嘴叶栅 前后存在较大的压力差，为了减少喷嘴叶栅 与轴之间间隙的漏汽量，要尽量减小间隙的 直径，所以设计为隔板结构，把喷嘴装在隔 板的外环上，在隔板的内孔装有汽封片。
汽轮机运行经济分析
• 2）密切注意真空系统的严密性，防止空气 漏入。
• 3）保证抽气器的工作正常。 • 4）改造凝汽器，使凝汽器管子重新合理布
置。
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汽轮机运行经济分析
主蒸汽压力对机组经济的影响？
1. 初压升高时，所有承压部件受力增大，尤其是主蒸汽管道、主汽门、调节阀、喷嘴室、 汽缸等承压部件，其内部应力将增大。
• 凝结水温度与排汽温度之差值称为凝结水的过冷度.
•
凝结水过冷度过大,会使凝结水中的含氧量增加,不
利安全运行.另外,凝结水过冷却时,凝结水本身的热额外
地被冷却水带走一部分,这使凝结水回热 加热时,又额外
地多消耗一些汽轮机抽汽,降低了电厂的热经济性.一般高
压汽轮机凝结水过冷度要求在2℃以下.
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汽轮机运行经济分析
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2024/2/8
汽轮机运行经济分析
影响汽轮发电机组经济运行的主要技术参数 和经济指标有哪些？
影响汽轮发电机组经济运行的主要技术参数和经济 指标有：汽压、汽温、真空度、给水温度、汽耗率 、热耗率、循环水泵耗电率、给水泵耗电率、高压 加热器投入率、凝汽器端差、凝结水过冷度、汽轮 机热效率等。
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汽轮机运行经济分析
运行中减小凝汽器的端差的措施
• （1） 尽可能的保持凝汽器传热面的清洁、干净。列 如运行中投入胶球清洗系统，检修时要用机械或水力方 法捅刷、清洗凝汽器传热面，以及结垢严重时酸洗等。
• （2） 在冷却水中加入一些化学药品，以杀死冷却水中 的微生物，减少一些澡类物质在传热表面的附着、繁衍 ；进一步的处理是除去水中的一些盐类物质，减少结垢 。
率，kg/kwh。）
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• 3）保证抽气器的工作正常。 • 4）改造凝汽器，使凝汽器管子重新合理布
置。
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汽轮机运行经济分析
主蒸汽压力对机组经济的影响？
1. 初压升高时，所有承压部件受力增大，尤其是主蒸汽管道、主汽门、调节阀、喷嘴室、 汽缸等承压部件，其内部应力将增大。
• 凝结水温度与排汽温度之差值称为凝结水的过冷度.
•
凝结水过冷度过大,会使凝结水中的含氧量增加,不
利安全运行.另外,凝结水过冷却时,凝结水本身的热额外
地被冷却水带走一部分,这使凝结水回热 加热时,又额外
地多消耗一些汽轮机抽汽,降低了电厂的热经济性.一般高
压汽轮机凝结水过冷度要求在2℃以下.
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汽轮机运行经济分析
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2024/2/8
汽轮机运行经济分析
影响汽轮发电机组经济运行的主要技术参数 和经济指标有哪些？
影响汽轮发电机组经济运行的主要技术参数和经济 指标有：汽压、汽温、真空度、给水温度、汽耗率 、热耗率、循环水泵耗电率、给水泵耗电率、高压 加热器投入率、凝汽器端差、凝结水过冷度、汽轮 机热效率等。
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汽轮机运行经济分析
运行中减小凝汽器的端差的措施
• （1） 尽可能的保持凝汽器传热面的清洁、干净。列 如运行中投入胶球清洗系统，检修时要用机械或水力方 法捅刷、清洗凝汽器传热面，以及结垢严重时酸洗等。
• （2） 在冷却水中加入一些化学药品，以杀死冷却水中 的微生物，减少一些澡类物质在传热表面的附着、繁衍 ；进一步的处理是除去水中的一些盐类物质，减少结垢 。
率，kg/kwh。）
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《汽轮发电机运行》PPT课件
(VWO) ，锅炉超压的工况。发电机容量（在额定功率因数和
最大次级冷却温度时）要满足汽轮机的上述运行工况。
•2 单循环燃气轮机：单循环燃汽轮机对应不同环境温度有两
种不同定额即基本容量和峰值容量。配此燃机的发电机也应 有两个设计定额，基本容量和峰值容量。 •燃气轮机出力是入口空气质量的函数，如果是现场入口空气 ，当环温增加时燃气轮机出力会下降。发电机出力必须与燃 气轮机相配匹，要大于相应环境温度时燃气轮机的出力。
记录周期 连续记录 连续记录
连续记录
连续记录 连续记录 连续记录 连续记录 连续记录 每4 h一次 每4 h一次 每4 h一次 每4 h一次
发电机监测参数项目表（续）
25 定子绕组进出水压力 26 励磁电压 27 油水冷却器前后密封油温度 28 内冷水化学特性
内冷水电导率（固定仪表） 29
内冷水电导率（化验分析） 30 过滤器前后密封油压力 31 压差阀、平衡阀跟踪情况 32 励磁回路绝缘电阻值 33 定子绕组水路及其外部内冷水系统内氢含量（定期化验分析） 34 机内氢气湿度（定期化验分析或用仪器） 35 充氢前氢气湿度（化验分析）
– 5、突然短路能力
•23
发电机组自身的局限
耐振荡能力：机组越大能力越小 调节无功能力：受到系统和厂用电压以及发电机静
稳能力、端部发热等的制约 承担负序能力：转子表面过热－－不论暂态还是稳
态 短路电流能力：机组越大相对能力越小（标幺值）
•24
失磁异步运行的有关规定
汽轮发电机失磁异步运行的能力及限制，很大程度上与电 网容量、机组容量、有否特殊设计等有关。
配燃机发电机出力曲线
几点提示
•1.氢内泠却发电机不能在空气下带负荷运行,空转或co2下的转速不 能超过50%额定转速 •2.发电机加载或卸载速率由拖动机决定 •3.冷却器初次通水时需注意排除管内空气，若冷却器有并联水路需 注意各水路的流量平衡
最大次级冷却温度时）要满足汽轮机的上述运行工况。
•2 单循环燃气轮机：单循环燃汽轮机对应不同环境温度有两
种不同定额即基本容量和峰值容量。配此燃机的发电机也应 有两个设计定额，基本容量和峰值容量。 •燃气轮机出力是入口空气质量的函数，如果是现场入口空气 ，当环温增加时燃气轮机出力会下降。发电机出力必须与燃 气轮机相配匹，要大于相应环境温度时燃气轮机的出力。
记录周期 连续记录 连续记录
连续记录
连续记录 连续记录 连续记录 连续记录 连续记录 每4 h一次 每4 h一次 每4 h一次 每4 h一次
发电机监测参数项目表（续）
25 定子绕组进出水压力 26 励磁电压 27 油水冷却器前后密封油温度 28 内冷水化学特性
内冷水电导率（固定仪表） 29
内冷水电导率（化验分析） 30 过滤器前后密封油压力 31 压差阀、平衡阀跟踪情况 32 励磁回路绝缘电阻值 33 定子绕组水路及其外部内冷水系统内氢含量（定期化验分析） 34 机内氢气湿度（定期化验分析或用仪器） 35 充氢前氢气湿度（化验分析）
– 5、突然短路能力
•23
发电机组自身的局限
耐振荡能力：机组越大能力越小 调节无功能力：受到系统和厂用电压以及发电机静
稳能力、端部发热等的制约 承担负序能力：转子表面过热－－不论暂态还是稳
态 短路电流能力：机组越大相对能力越小（标幺值）
•24
失磁异步运行的有关规定
汽轮发电机失磁异步运行的能力及限制，很大程度上与电 网容量、机组容量、有否特殊设计等有关。
配燃机发电机出力曲线
几点提示
•1.氢内泠却发电机不能在空气下带负荷运行,空转或co2下的转速不 能超过50%额定转速 •2.发电机加载或卸载速率由拖动机决定 •3.冷却器初次通水时需注意排除管内空气，若冷却器有并联水路需 注意各水路的流量平衡
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汽轮机的负荷特性举例
3、某机三年运行数据表明，在调节汽门 的同一开度（各个调节汽门开度均是）下， 功率是渐渐增加的，三年前后的同一调节 气门开度下的运行数据之差如下：
功率（+11%）、调节级后压力（+11%）、中 间再热后压力（+10.2%）、高压缸效率（1.8%）
汽轮机的负荷特性举例
分析：
负荷（-40%）、给水流量（-36%）、调节级 后压力（-42%）、中间再热后压力（-44%）、 高压缸效率（-1.8%）、中低压缸效率（0.4%）
其他参数基本稳定不变，各监视段压力近似 成比例降低。
汽轮机的负荷特性举例
分析：
调节级后压力和中间再热后压力降低，蒸汽 流量降低，给水流量变小。符合公式！说明 调节级后均工作正常！
这样：
pg p0
2
0,
pg1 2
p01
0
G1 G
p021 pg21 p02 pg2
p021
1
pg1 p01
2
p01
p02
1
pg p0
2
p0
p0
级组
pg
结论：1）凝汽式汽轮机各级（除最后一、二级外），无论是否发生
临界，其流量均与级前压力成正比。
2）对于最后几级，由于p 0 , p 01 相对较低，
b）设计工况的反动度较小的级，焓降变化时，反动度变化较大； 设计工况的反动度较大的级，焓降变化时，反动度变化较小。
c）反动级变工况时，反动度基本不变。
（2）动、静叶出口面积比变化，引起反动度变化
当制造、安装误差、运行后磨损、结垢等原因，使面积比偏离 设计值，也将引起反动度变化。
变化规律：叶栅出口面积比增大，反动度增大。 叶栅出口面积比减小，反动度减小。
面积比 f＝An / Ab
撞击损失
定义：冲角 111(叶型进汽角－汽流进汽角)
设计工况时，汽流进汽角与动叶进汽角一致， 0. 变工况时，级的焓降变化，汽流偏离设计方向，产生冲角。
流量（-17.2%）、功率（-16.5%）、调节级 后压力（+21.2%）、高压缸效率（-12.2%）
汽轮机的负荷特性举例
分析：
调节级后压力增加，但流量不增加。不正常！ 根据计算公式得出：a<1 通流面积减小：非调节级通流部分堵塞！ 稳定增加：不是机械损坏！ 通流部分结垢：高压缸结垢！
未引起振动，说明非转动部分的机械问题！ 调节级喷嘴、动叶损坏？ 调节汽门？ 调节汽门阀杆断裂！
汽轮机的负荷特性举例
2、一超高压汽轮机在运行21个月后发现 功率不断下降，已持续一两个月。分析每 天数据，发现功率是以不变的速度下降的， 而不是突降的。与21个月前的运行数据相 比，变化情况如下：
忽略，应按弗留格尔公式计算。
pg p0
2
,
pg1 p01
2
就不能
3）对于回热抽汽，可近似应用弗留格尔公式，误差不大。
东方N200
上海N300
哈尔滨N300
2、背压式汽轮机非调节级各级组 背压式汽轮机的特点，背压（汽轮机排汽压力 p g）高于大气压，排 汽比容小，末级直径较小，末级焓降较小，流速较低。 一般情况下，背压级组末级也处于亚临界工况。 所以，只能应用弗留格尔公式计算（呈双曲线变化）。 调节抽汽式汽轮机，其调节抽汽口压力基本保持不变，且大于大气 压，所以抽汽口各级都处于亚临界工况，也用弗留格尔公式计算。
汽轮机运行
汽轮机的负荷特性 蒸汽初/终参数变化对汽轮机运行的影响 汽轮机的热应力、热膨胀、热变形 汽轮机的启动 汽轮机的停运 汽轮机运行的典型故障
汽轮机的负荷特性
设计工况下，最佳效率与经济性 功率变化，汽轮机进气量和理想焓降将随
之变化，相对内效率也将变化 定压运行和滑压运行 负荷特性——参数、受力状态变化规律
调节级后压力和中间再热后压力增大，功率 增加。符合公式！说明调节级后均工作正常！
根据公式：应是调节级，或调节级前a>1 各个调节汽门开度均存在：非调节汽门问题 调节级通流面积增大：喷嘴腐蚀？叶片损坏？
喷嘴弧段漏气？ 高压缸效率略有下降：喷嘴腐蚀！
级的焓降和反动度的变化规律
1、级的焓降变化规律
（2）在同一工况中，通过级组的流量相等
调节抽汽口（供热、取暖、其他厂用汽等）应作为分级组的界限。 （3）流过级组的蒸汽流应是均质流
不能把调节级取在级组内 （4）严格讲，弗留格尔公式适用于无穷多级数的级组，但一般多于
5～6级，就能得到满意的结果。级组内级数越多，精度越高。
汽轮机的负荷特性举例
1、某台一次再热超高压凝汽式汽轮机的 功率突然下降40%，此时机组无明显振动， 机组参数变化如下：
G0
p0 T01
忽略温度的影响
G 01 p 01
G0
p0
G1
G0 p0
p1
可利用调节级后蒸汽压力作为测量蒸汽流量的
信号或机组功率的信号
各级组的 p0 G 曲线
1、凝汽式汽轮机非调节级各级组
对于凝汽式级组，可将包括末级在内的各级作为一个级组，该级组
后压力为汽轮机排汽压力 p g ，当级数较多时，级组前压力，p0 pg
（1）凝汽式汽轮机 变工况时，凝汽式汽轮机各中间
级压比基本不变，各级的理想焓降 基本不变。
（2）背压式汽轮机
变工况时，背压式汽轮机压力级 理想焓降变化规律主要取决流量变 化。p0越高，流量变化对焓降的影 响越小。
背压式汽轮机流量及焓降变化
2.级的反动度变化规律:
a）工况变化时，若级焓降 h t 减小，反动度 m增大； 若级焓降 h t 增大，反动度 m减小。
汽轮机的负荷特性
一、机组前后蒸汽参数和流量的关系
弗留格尔公式：通流部分结构不变时
G01 G0
p021 pg21 p02 pg2
T0 T01
滑压机组，温度基本不变：
G01 G0
p021 pg21 p02 pg2
汽轮机的负荷特性
某级处于临界状态，或者级后压力很低：
G01 p01 T0
热用户
pg
压力与流量关系式的应用
1、应用条件 （1）在不同工况下，级组中各级通流面积不变
如通流部分结垢或磨损等，应进行修正
G 1ap01 T0, G p0 T01
G 1a G
p0 21pg 21 p0 2pg 2
T0 T01
结垢（a < 1），则同一流量G1下，p 0 1 必然升高；
磨损（a > 1），则同一流量G1下，p 0 1 必然降低。