汽轮机运行及事故处理

3 汽轮机运行及事故处理

3.1 汽轮发电机组设备及特性介绍

3.1.1 汽轮机本体结构及系统

3.1.1.1 CZK50-8.83/0.981型汽轮机为东方汽轮机厂生产的冲动式、高温、高压、可调抽汽、直接空冷凝气式汽轮机。

汽轮机转子由一级复速级和十八级压力级组成，进汽调节方式采用喷嘴调节，新蒸汽两根主汽管道通过主汽阀后由四根导汽管分别引入四个调节阀进入汽轮机，调节阀的动作由油动机通过齿条及凸轮配汽机构控制，工业抽汽由中压油动机控制的旋转隔板来调整，余下部分继续膨胀做功后排入排气装置、空冷岛。

汽轮机前轴承箱内装有测速机构、主油泵、危急遮断装置、轴向位移传感器、推力轴承等部套，前轴承座与前汽缸用“猫爪”相连，在横向、垂直方向均有定位的膨胀滑销，以保证轴承座在膨胀时中心不变。汽轮机后汽缸横销中心线与纵销中心线之交点为汽缸的死点，转子相对膨胀的死点位于推力轴承上，汽缸以汽轮机中心线为准均匀地向两侧自由膨胀。汽轮机前轴承为推力支持联合轴承,置于前轴承箱内,后轴承为支持轴承,置于后轴承箱内，为椭圆轴承。前汽缸两侧设有法兰螺栓加热装置。

汽轮机的盘车装置装于后轴承盖上，由电动机驱动（电机功率7.5KW），通过蜗轮蜗杆及齿轮减速达到所需的盘车速度，属于电液操纵摆动齿轮切向齿入式自动低速盘车（型号PC-7.5/4.29），盘车转速4.9r/min。可电操纵液压驱动投入（程控、遥控）或手动投入。当转子速度高于盘车速度时，盘车装置自动退出工作位置，无电源时，在盘车电动机的后轴侧装有手轮，进行手动盘车。

3.1.1.2主蒸汽系统:

主蒸汽从锅炉经2根φ273×22主蒸汽管进入主汽阀，再通过主蒸汽管经主汽阀后由四根φ219×16导汽管分别引入四个调节阀进入汽轮机.主汽阀用7个M30的螺栓固定在主汽阀构架上，相互之间没有滑销，其热膨胀补偿主要靠四周15mm厚支持板的变形完成。主汽阀构架用8个M20螺栓固定在汽轮机运转层以下的基础上。主汽阀由油动机活塞下的透平油的作用将阀门开启，当活塞下的油压泄掉后，由主汽阀操纵座上的弹簧压力使其关闭。主汽阀带有预启阀，当预启阀打开后，主汽门上下压力平衡，使提升力减小。，阀蝶行程75mm。预启阀行程15mm。主汽阀带有蒸汽滤网，其阀杆漏气引入相应的设备。中压段漏气引入0.588MPa除氧器，低压段和汽封加热器相连。主蒸汽管材质为12Cr1MoVG，主汽管最底部有充分的疏水。

3.1.1.3调节阀：

本机组有四个φ120调节阀，每一调节阀对应一组喷嘴。调节阀由高压油动机经凸轮配汽机构控制，油动机位于前轴承座内。根据电—液调节系统控制信号，油动机给定各阀的位置。凸轮配汽机构上四个凸轮的转角对应于四个调节阀的开度，机组在启动初期，可由四个调节阀共同控制流量，使蒸汽均匀地进入汽缸，此后Ⅰ至Ⅳ号阀门顺序开启。油动机活塞向上移动时打开调节汽阀，当油动机活塞下的油压失去时，由操纵座上的弹簧力自动关闭各阀门。各调节阀的开启顺序及汽道数如下图：

本机组调节汽阀设计较合理，阀本门提升力较小。每个调节阀都带有预启阀。启动时四个预启阀全部开启，不仅能减少调节阀的提升力，而且使汽缸全周进汽受热均匀。由于预启阀直径小，小流量时开度相应大汽流较稳定。按流量计算，四个预启阀全开可以维持机组3000r/min，甚至低负荷暖机。调节阀阀杆两段漏汽：中压段引入0.588MPa除氧器，低压段和汽封加热器相连。本机组控制系统具有阀门管理功能，它能实现两种不同的进汽方式，即喷嘴配汽和节流配汽，启动时采用节流配汽（全周进汽），在达到目标负荷后可切换到喷嘴配汽。

启动过程：在汽轮机冲转、升速、并网，带低负荷阶段一般选用节流调节方式。因该方式为汽流全周进入汽缸和调节级，使汽缸和转子能均匀地加热膨胀，故能有效降低启动过程中的热应力和调节级动叶的机械应力。

正常负荷运行：如果负荷变动频繁且变动率较大时，为使汽轮机高压缸力最低，应选用节流调节方式。但若机组长期在低于额定负荷稳定运行时则应选用喷嘴调节方式以获得较高的热效率。

停机过程：若正常停机并计划停机后检修，则采用喷嘴方式是有利的，因该方式停机后金属温度较低，可缩短机组冷却时间。对于停机时间只有几个小时或其他短暂的临时停机，为了使停机后金属温度较高，有利于再次快速启动投运，通常应采用节流调节方式。

配汽方式的选择要根据汽轮机的启动运行方式决定，综合机组运行的状况（热效率和热应力），电负荷25MW将节流调节切换到喷嘴调节。

3.1.1.4 调节系统:

CZK50－8.83／0.98抽汽凝汽式式汽轮机调节系统采用数字电液调节系统，简称DEH。它能实现升速、配合电气并网、电负荷控制、抽汽热负荷控制及其它辅助控制，并与DCS通讯，控制参数在线调整和超速保护功能。汽轮机的调节系统作为汽轮机的一个重要组成部分，其对汽轮机的安全运行起着非常重要的作用，其主要任务就是：根据外界热（电）负荷的变化自动控制机组的转速、抽汽压力，从而保障机组的稳定运行，同时，可以调整电负荷（或热负荷）大小。3.1.1.5 保安系统：

为了保证汽轮机的安全，在汽轮机的调节系统中还配有保安系统，保安系统的作用就是在出现可能危急到汽轮机安全的异常情况发生时，通过保安系统部套的动作，使调节部套能够迅速关闭主汽门、调节汽门和旋转隔板，实现紧急停机。调节系统包括调速和调压两部分。通过开大和关小高压调节汽阀、中压旋转隔板以改变汽轮机的蒸汽流量，从而调整机组的转速（或电负荷）、抽汽口压力（或抽汽量），以适应热（电）负荷的变化。调速部分和调压部分是按一定的自整要求进行设计的，故当电负荷、热负荷中的一个变化时，调节系统基本上能保证另一个参数不变。汽轮机的主蒸汽调节阀共有四只，它们都由高压油动机经凸轮配汽机构控制，高压油动机位于汽轮机的前轴承箱内。中压旋转隔板通过旋转隔板调节连杆由中压油动机驱动控制。其原理就是通过磁性传感器将汽轮机转子的转

速转换成电脉冲信号送到DEH 控制系统。而压力信号测量则采用的是压力传感器。压力传感器将抽汽压力转换成（4～20）mA 电流信号送到DEH 控制系统，同时，压力传感器还将主蒸汽压力转换成（4～20）mA 电流信号送到DEH 控制系统作为功率限制控制。功率变速器输出（4～20）mA 的功率信号送到DEH 控制系统实现功频电液调节。由DEH 控制器输出的±10V 的控制信号进入电液转换器，电液转换器通过脉冲油控制相应的错油门油动机。此系统包括机械液压保安装置和电气保护装置两部分。机组设置了三套遮断装置，手动紧急遮断，超速脱扣危急遮断器，电动脱扣的电磁保护装置，主要保护项目有超速、轴向位移大、胀差大、邮箱油位低、润滑油压低、轴承振动大、轴承金属温度高、低真空、油开关跳闸、DEH保护停机等，主汽门的关闭是通过保安油的泄放达到，调速汽门关闭是由DEH里的OPC电磁阀动作来实现的。

3.1.1.6供热系统：

供热系统由汽轮机三段抽汽分二路，一路供给除氧器，另一路供给化工用汽。正常情况下这两路由供热母管来汽经供给。事故和汽轮机全停情况下由主蒸汽母管来汽经减温减压器供给。

3.1.1.7 汽封系统：

汽轮机前后汽封近大气端的腔室、主汽门、调节汽门及抽汽汽阀等各阀门近大气端的漏汽与汽封加热器相连使各腔室保持-1.5kPa～-3.0 kPa的真空，以保证蒸汽不漏入大气，同时用这些漏汽加热凝结水，以提高机组的经济性。前汽封的一档漏汽与二段抽汽相连，二档漏汽与四段抽汽相连，三挡漏汽与六段抽汽相连，前后汽封漏汽与门杆低压漏汽一同排至汽封加热器。汽缸的前后汽封的供汽由汽平衡母管来，供汽压力由自立式压力调节阀自动调节。

3.1.1.8 真空系统:

蒸汽在汽轮机内膨胀作功后排入空冷排气装置经空气冷却后凝结成水，在空冷器内即形成真空。为了去除运行中逐渐积聚在空冷器中的空气，在空冷器管束上装有抽气管接到水环式真空泵，由真空泵将空气抽出。

3.1.1.9 供油系统：

本汽轮机供油系统是采用了双注油器的离心泵供油系统。它包括由汽轮机主轴直接拖动的放置在前轴承箱内的离心式主油泵，及放置在油箱内的两只注油器，一台高压启动油泵、一台交流油泵、一台直流油泵、三台冷油器。油箱内装有3支电加热器，当油温低于20℃时，启动电加热器，将油温加热至20℃,关闭