汽轮机结构及运行控制原理

一认识汽机专业

1、汽机专业的任务：

用锅炉送来的蒸汽，维持汽轮机转速（未并网）或负荷（并网），将做完工的乏汽凝结成水，利用抽汽加热后再送回锅炉。

2、汽机专业的系统

（1）汽轮机本体：将蒸汽的热能转换成机械能，维持高速旋转。

（2）辅助系统：汽轮机旋转所必须的支持系统；为了提高热效率而设置的回热系统(把水加热后再送回锅炉)；辅机、发电机冷却系统。

二汽机主系统

汽机热力系统简图

三汽轮机本体

1、 汽轮机本体：转子——叶轮、叶片

静止部分：隔板、喷嘴、汽缸、 其他：汽封、轴瓦

为达到应有的功率，有若干级

2、 汽轮机本体的间隙问题

汽轮机本体径向间隙示意图

蒸汽的流动对转子产生推力

轴

汽轮机本体轴向间隙问题1示意图（轴向位移又叫窜轴）

汽缸受热膨胀方向

汽缸、转子的膨胀方向不一样，膨胀

的程度不一样，从而使轴向间隙较冷

态下发生变化，即胀差。

汽轮机本体轴向间隙问题2示意图（差胀）

小结：

◆动静间隙太大,蒸汽不做功漏掉,不经济,汽轮机将热能转

化为机械能的效率降低,也即每发一度电所耗的热能（热耗），所需的蒸汽（汽耗）增加。

◆动静间隙太小,容易发生动静摩擦，产生机组振动，严重

时造成汽轮机汽封、大轴、叶片损坏事故。

◆既要经济性又要安全性，间隙控制在一定范围内（几十微

米）

◆——汽轮机是精密设备，必须防止动静接触（防碰磨），

发生碰磨时，反应碰磨的保护（振动、轴向位移、差胀）动作，跳机

3、 汽轮机汽封：

轴端汽封示意图 ◆ 汽封：尽量减少漏汽，提高热效率

◆ 轴封：防止缸内蒸汽外泄，防止外部空气进入缸内。 ◆ 轴封供汽不能中断

4、 轴瓦：通入润滑油，在一定转速下轴瓦和轴颈之间形成稳定油膜，实现油摩擦。汽轮机运行中任何情况下都不能断油。

四 汽轮机的控制、安保系统：控制汽轮机的负荷（转速），发生事故时停机。

（1） 高主、中主门的控制示意图

轴封供汽

汽轮机轴

（2） 高、中压调门控制示意图

（3） AST 控制油

DEH

机头手动停机（危急保安器）

（4） OPC 油

五 关于汽轮机本体的保护 1、 超速保护:

103%超速:因电网原因机组甩负荷，汽轮机转速超3090r/min ，关闭高、中调门，待转速降到3000r/min 以下时，重新打开各调门，如转速又超3090r/min ，会再动

AST 油

)

作。防止出现更高的超速。

110%超速:DEH、TSI、ETS三套,动作于AST电磁阀，跳机。机械超速，动作后卸掉隔膜阀上油压，再卸掉AST 油压停机。

汽轮机超速事故会造成大轴断裂、轴瓦损坏、甚至飞车等恶性后果,必须严防。

2、高压缸保护：

北重机组因结构原因,低负荷时因蒸汽流量太小，不能有效带走缸内因鼓风摩擦损失而产生的热量,缸内设备会因过热而损坏，故采用中压缸启动，待蒸汽流量达到一定值后切回高缸进汽。

冷态启动过程中高缸需要得到充分暖缸，在1020rpm以上为了不产生鼓风摩擦热量，高缸必须抽成真空。

高缸保护就是为达到上述目的而设。

3、凝汽器低真空保护

凝汽器真空低（排汽压力高），也即排汽温度升高，使低压缸、低压转子叶片、凝汽器温度升高，会造成汽轮机振动、动静摩擦、末级叶片断裂、金属变形、凝汽器钢管泄漏等后果。

4、润滑油压低保护

防断油烧瓦。

5、EH油压低保护

EH油压降低，高中主调各门会发生不可控动作，必须停机。

6、轴承振动保护

汽轮机动静摩擦、转子质量平衡破坏（如叶片断裂等）、轴承故障（如润滑不良、磨损等）、联轴器故障等原因会造成机组振动。

7、轴向位移保护

防动静摩擦。

8、DEH失电跳机保护

机组失去监控，必须停机。

9、轴承温度高保护

防轴承、轴颈损坏

10、汽轮机差胀保护

防动静摩擦

11、汽机手动跳闸保护按钮

发生汽轮机保护无法反应的危急情况（如危及人身安全、着火等）以及保护拒动时。机头有危急保安器，按下后实现机头停机，类似辅机事故按钮。

12、锅炉MFT动作后联跳汽机保护

锅炉-汽机-发电机是一个统一单元，锅炉不正常，防止事故波及到汽轮机，汽轮机应停止进汽。

但为了减少机组非停，提高经济性（即使是机组热起，

损失也是很大的），目前做停炉不停机逻辑和预案，除个别直接危及汽轮机安全的（如汽包高水位、汽温直降等）情况外，锅炉MFT ，不跳机。

13、 主、再热蒸汽温度下降跳汽机保护

主、再热蒸汽温度下降预示着蒸汽带水，汽轮机有水冲击的危险，而水冲击可造成汽缸变形、转子弯曲、动静摩擦等严重后果。

14、 发电机主保护动作联跳汽机保护

发电机跳闸，汽轮机失去负荷，会发生超速，因此发电机跳闸联动汽轮机跳闸，关闭各主、调门，切断汽轮机动力。

六 高、低压旁路

1、 将高压缸旁路掉的叫高旁,将中低压缸旁路掉的叫低

循环水

旁。

2、高低旁的作用：

（1）蒸汽参数不满足要求或汽轮机不允许进汽

时，给锅炉产生的蒸汽提供通道流过再热器，避免再

热器干烧。蒸汽流动将炉内热量带出，同时可采取措

施对蒸汽参数进行调整。

（2）泄压。当锅炉压力突升，高旁打开卸掉部分

压力，防止锅炉超压。

3、高低旁启动模式

（1）高旁冷态启动模式

机组启动过程中，使用该方式，其自动控制阀门开度

及主蒸汽压力如下图：