汽轮机技术问答(2)

为什么汽轮机甩掉全负荷比甩掉半负荷产生的热应力小？
答：经过计算得知甩掉全负荷时在转子上引起的热应力为σ＝0.18MPa；但甩掉60％额定负荷，只带40％额定负荷，在转子上所引起的热应力σ＝0.68MPa，这是因为带30～40％额定负荷运行时，大量的低温蒸汽冷却汽缸、转子等金属部件造成的。

但甩掉全部负荷时，虽然流过汽轮机通流部分的蒸汽温度下降很多，但空负荷时流量也小，对转子汽缸的冷却作用也小，因此因尽量避免汽轮机甩负荷后只带厂用电运行和空负荷状态长期运行。

汽轮机的能量损失有哪几类？各有何特点？
答：汽轮机内的能量损失可分为两类，一类是汽轮机的内部损失，一类是汽轮机的外部损失。

汽轮机的内部损失主要是蒸汽在其通流部分流动和进行能量转换时，产生的能量损失，可以在焓熵图中表示出来。

汽轮机的外部损失是由于机械摩擦及对外漏汽而形成的能量损失，无法在焓熵图中表示。

汽轮机的级内损失一般包括哪几项？
答：汽轮机的级内损失一般包括：喷嘴损失；动叶损失；余速损失；叶高损失；扇形损失；叶轮摩擦损失；部分进汽损失；漏汽损失；湿汽损失。

造成这些损失的原因：
射水抽气器的作用是什么？
答：射水抽气器得作用是将凝汽器内的空气抽出，在机组起动前把凝汽器中的空气抽出来，使凝汽器形成真空，在运行中不断地抽出凝汽器钟漏入的空气，以保持良好真空和传热效果。

汽轮机真空下降有哪些危害？
答：1)排气压力升高，可用晗降减小，机组出力降低，经济性降低。

2)排气缸及轴承座受热膨胀，引起动静中心变化而产生振动。

3)真空降低排气温度升高，造成凝汽器铜管胀口松动，破坏严密性。

4)汽轮机轴向推力增大。

5)真空下降使低压缸的排汽容积流量减小，对末级叶片的工作不利，产生脱流和旋流。

为什么规程规定汽轮机在启动和加负荷时的温升率为1～2℃
/min，而停机和减负荷时为1～1.5℃ /min？
答：汽轮机启停和工况变化时，汽缸和转子要承受热应力，同时要承受工作应力。

汽缸的工作应力主要是承受蒸气的压力作用，转子主要承受离心力作用，这两种工作应力分别在汽缸和转子上产生拉升应力。

汽缸和转子实际上承受的应力是工作应力和热应力的叠加。

启动和加负荷过程，转子表面产生压缩热应力、中心孔产生拉伸应力，由于工作应力的叠加，使中心孔的合成拉应力增大，而表面的热应力由于工作应力的叠加而减小。

金属材料的性质是耐压不耐拉，故拉应力大时危险性大。

转子在锻造时，中心孔部分的杂质或其它缺陷
较多，其强度低于转子的其它部位，故在启动和加负荷过程中，要限制转子表面与中心孔的温差，已达到限制中心孔热应力的目的。

停机和减负荷时，转子表面承受拉伸热应力，中心孔承受压缩热应力，与工作应力叠加，使转子表面的拉伸应力更达。

实践证明，汽轮机的寿命主要取决于转子表面裂纹的大小，要提高汽轮机得寿命，必须要降低汽轮机表面的拉伸应力，故规定汽轮机在启动和加负荷时的温升率为1～2℃ /min，而停机和减负荷时为1～1.5℃ /min。

运行中如何对监视段压力进行分析？
答：在机组大修后，应在正常运行工况下对汽轮机通流部分进行实测，记录机组负荷、主蒸汽流量与监视段压力之间的关系，以作为平时运行监督的标准。

除了汽轮机最后一、二级外，调节级压力和各段抽汽压力均与主蒸汽流量成正比。

根据这个关系，在运行中通过监视调节级压力和各段抽汽压力，可以有效地监督通流部分工作是否正常。

在同一负荷(主蒸汽流量)下，监视段压力增高，则说明该监视段后通流面积减少，或者高压加热器停运、抽汽减少。

多数情况下，通流面积减少是因叶片结垢而引起的，有时叶片断裂、机械杂物堵塞也可能造成监视段压力升高。

如果调节级和高压缸一段、二段抽汽压力同时升高，则可能是中压调门开度受阻或者中压缸某级抽汽停运。

监视段压力不但要看其绝对值增高是否超过规定值，还要监视各段之间压差是否超过规定值。

若某个级段的压差过大，则可能导致叶片等设备损坏事故。

汽轮机启动过程中产生最大热应力的部位和时间如何？
答：汽轮机汽缸和转子最大热应力发生的时间在非稳定工况下金属内外壁温差最大时刻。

在一定的蒸汽温升率下，汽轮机启动进入准
稳态，转子表面与中心孔、汽缸内外壁的温差接近该温升率下的最大值，故汽轮机启动进入准稳态时热应力也达到最大值。

在启停和工况变化时，汽轮机中最大应力发生的部位通常是高压缸的调节级、中压缸的进汽区、高压转子调节级前后的汽封，中压转子的前汽封等处。

这些部位工作温度高，启停和工况变化时温度变化大，引起的温差大，热应力亦大。

此外，在部件结构有突变的地方，如叶轮根部、轴肩处及轴封槽处都有热应力集中现象，上述部位的热应力是光滑表面的2～4倍。

什么是凝结水过冷度？凝结水过冷却有什么危害？凝结水过冷度增大的原因是什么？
答：排汽压力下的饱和温度同凝结水温度之差称为凝结水过冷度。

凝结水过冷却的危害主要有：
(1)凝结水过冷却影响经济性降低。

凝结水过冷却意味着凝结水的一部分热量被循环水带走了，要将凝结水加热到原来的温度就要多耗燃料。

(2)凝结水过冷却影响凝结水溶解氧增加，使凝结水管道、低压加热器等设备受到氧腐蚀。

凝结水过冷却使凝结水温度低于排汽温度对应的饱和温度，凝结水在经过真空除氧装置时，除氧效果变差，造成凝结水溶氧含量增大。

凝结水过冷度增大的原因主要有：
(1)凝结器水位过高。

在运行中凝汽器水位过高会使凝汽器下面部分铜管被淹没，使循环水带走了凝结水部分热量。

(2)凝汽器内积存空气。

凝汽器中存在的少量空气造成蒸汽的分压降低，对应蒸汽分压的饱和温度也随之降低，使凝结水的温度低于排汽对应的饱和温度。

调节系统发生卡涩现象时，为防止甩负荷应采取哪些措施？
答：调节系统发生卡涩现象时，为防止甩负荷，应采取以下措施：
(1)加强滤油，尽快使油质恢复正常。

(2)减负荷操作应由运行人员在就地进行。

(3)每次减负荷到要求数值后，再将同步器向增负荷方向倒回接近该负荷下应有的同步器位置附近。

(4)请求调度将负荷大幅度交替增减若干次，以活动调节部套。

(5)必要时可将调节汽门全开，改为滑压运行方式，并应定期活动调节汽门。