汽轮机运行分析

机组运行分析

一、进汽压力

进汽压力升高的影响：

①汽压升高，汽温不变，汽机低压段湿度增加，不但使汽机的湿汽损失增加，降低汽机的相对效率，并且增加了几级叶片的侵蚀作用，为了保证安全，一般要求排汽干度大于88%，高压大容量机组为了使后几级蒸汽湿度不致过大，一般都采用中间再热，提高中压进汽温度。

②运行中汽压升高，调门开度不变，蒸汽流量升高，负荷增加，要防止流量过大，机组过负荷，对汽动给泵则应注意转速升高，防止发生超速，给水压力升高过多。

③汽压升高过多至限额，使承压部件应力增大，主汽管、汽室，汽门壳体、汽缸法兰和螺栓吃力过大，材料达到强度极限易发生危险，必须要求锅炉减负荷，降低汽压至允许围运行。

进汽压力降低的影响：

①汽压降低，则蒸汽流量相应减少，汽轮机出力降低，汽动给泵则转速降低，影响给水压力，流量降低。

②要维持汽轮机出力不变，汽压降低时，调门必须开大，增加蒸汽流量，各压力级的压力上升，会使通汽部分过负荷，尤其后几级过负荷较严重；同时机组轴向推力增加，轴向位移上升，因此一般汽压过多要减负荷，限制蒸汽流量不过大。

③低汽压运行对机组经济性影响较大，中压机组汽压每下降0.1Mpa，热耗将增加0.3～

0.5%，一般机组汽压降低1%，使汽耗量上升0.7%。

二、进汽温度：

进汽温度升高的影响；

①维持高汽温运行可以提高汽轮机的经济性，但不允许超限运行，因为在超过允许温度运行时，引起金属的高温强度降低，产生蠕胀和耐劳强度降低，脆性增加，长期汽温超限运行将缩短金属部件的使用寿命。

②汽温升高使机组的热膨胀和热变形增加、差胀上升，汽温升高的速度过快，会引起机组部件温差增大，热应力上升，还使叶轮与轴的紧力、叶片与叶轮的紧力发生松弛，易发生通汽部分动静摩擦，如由于管道补偿作用不足或机组热膨胀不均易引起振动增加。

进汽温度降低的影响;

①汽温降低，使汽轮机焓降减少，要维持一定负荷，蒸汽流量增加，调节级压力上升，调节级的焓降减小，对调节级来讲安全性较好。

②在汽压、出力不变的情况下，汽温降低蒸汽流量增加，末级叶片焓降显著增大，会使末级叶片和隔板过负荷，一般中压机组汽温每降低10℃，就会使最后一级过负荷约1.5%，一般汽温降低至某一规定值要减负荷，防止蒸汽流量过大。

③汽温降低为维持同一负荷，蒸汽流量增加，要使蒸汽从各级叶片过，叶片反动度要增加，引起转子轴向推力加大，因此低汽温时应加强对轴向位移、推力瓦温的监视。

④汽温降低，汽轮机后几级蒸汽湿度增加，加剧了湿蒸汽对后几级叶片的冲蚀，缩短叶片的使用寿命。

⑤汽温降低要注意下降速度不能过快，汽温突降将引起机组各金属部件温差增大，热应力上升，因温降产生的温差会使金属承受拉伸应力，其允许值比压缩应力小，且差胀向负值变化，会使机组发生振动，甚至动静摩擦。一般高压机组规定汽温突降50℃以上要紧急处理，避免由于温差引起热应力超限，影响机组使用寿命。

⑥汽温急剧下降，往往是水冲击的预兆，注意降至一定值，开启主汽管及汽缸疏水门，若剧降至限额应迅速停机，防止水冲击对机组造成损坏。水冲击的象征除了汽温突降，有时会出现轴封、主汽门、调速汽门等法兰、门杆轴封冒白色湿蒸汽，机组振动增大，汽机或抽汽管有水击声等现象。

⑦低汽温运行，机组焓降减少，汽耗量增加，汽机经济性下降。一般汽温每降低10℃，机组效率将降低0.5%。

进汽温度热偏差的影响；

热偏差过大，使汽缸左右两侧进汽受热不均匀，热膨胀不均将引起机组动静部分发生中心偏斜，机组振动增加，热偏差增大应联系锅炉调整，如果热偏差严重超限应紧急停炉。

三、调节级汽压：

①正常运行时，调节级压力可代表机组负荷变化，负荷突降至0，调节级压力也跌至0，调节级汽压是随蒸汽流量的增加而上升的。调节级压力过高，汽轮机通流部件强度易发生严重超限，因此一般汽轮机除规定最高负荷外，还规定调节级最高汽压的限额。

②调节级压力上升，可以判断汽机通流部分的清洁状况，分析叶片是否结垢，在分析叶片有否结垢情况时，不宜选择同一负荷比较，因为负荷受汽压、汽温或真空等因素影响，应选择同一蒸汽流量下与大修后通汽部分清洁时比较，如果上升，说明通流部分结了盐垢。

一般要求调节级压力相对增长值不超过5%，如果超过15%，应设法带低负荷清洗叶片。叶片结垢严重会影响机组出力不足，由于效率下降，蒸汽流量上升，机组运行经济性变差叶片结垢使反动度上升，轴向推力增加，叶片长期结垢运行易发生断叶片

四、抽汽压力：

①抽汽压力一般随蒸汽流量而改变，当抽汽量改变时，抽汽压力也相应发生在一个很小的围变化，因为在汽轮机的第一级和最末级的压力基本保持不变时，抽汽压力的改变必然引起各级焓降的重新分配。如抽汽压力升高，使抽汽级以前各级焓降减小，而使抽汽级后各级的焓降增加。但这种影响并不是均匀的：影响严重的是抽汽级前后两级。当抽汽量减少，抽汽压力相应升高些，使抽汽级前一级的焓降减少的最多，使抽汽级后一级的焓降增加的最多，而其他各级焓降变化较小。

②为了分析汽轮机通汽部分叶片结垢的部位，除调节级压力作为监视比较外，各级抽汽压力也可作为监视比较点，但需注意该级抽汽量，汽机进汽量都要选择相同条件下比较。在汽机相同进汽量、相同抽汽量情况下，如果某一级抽汽压力上升较多，则可说明这一级抽汽口后几级叶片结垢严重。

③抽汽压力也是监视机组安全运行的一项数据。当抽汽停用或用量极少时（比如：高加停用或热用户不需），抽汽压力升高，由于高压各级的焓降缩小，致使反动度增大，轴向推力增大。另外因为汽轮机抽汽的后几级蒸汽流量比抽汽使用时相应增加，要维持额定负荷运行，易引起汽机抽汽后几级隔板、叶片应力增加超荷。国产30万机组，当三台高加未投用，第一、二、三级抽汽停用时，机组要进行限制蒸汽流量或减负荷运行，防止汽机应力超限，当抽汽量过大，抽汽压力降低，使抽汽级前几级焓降过大，应力增加。为防止滥

用抽汽，抽汽量过多引起前几级隔板或叶片应力超限，有些机组规定调节级压力与一级抽汽压力差及一级与二级抽汽压力差的限额就是这个道理，发现压力差超限应限制抽汽量或减负荷。

五、排汽温度：

①一般排汽温度和排汽背压下的饱和温度相接近，有些机组排汽温度测点在排汽缸上，因此要比饱和温度高些，但他们的变化趋势时相适应的，可以进行对照，背压升高后会引起排汽部分的法兰、螺栓应力增大。

②机组起动时由于调速汽门进汽存在节流以及叶片的鼓风摩擦产生热量，蒸汽流量很小，难以使这些热量迅速带走，排汽温度将升高，且启动时真空过分低，相应的饱和温度也很高，排汽温度过高，叶片、低压缸、低压轴封热变形增大，排汽室的膨胀量过分增大，若低压轴承座与排汽缸为一体，将使低压转子的中心线抬高破坏转子中心线的自然垂直，从而引起机组的强烈振动，或低压轴封摩擦，排汽温度高还会影响凝汽器铜管，管板上的胀口松动漏水，因此要开启排汽缸喷雾冷却水，降低排汽温度。调节排汽缸喷雾冷却水，要注意避免左右两侧产生温度差，引起膨胀不均匀或冷却水量过大，排汽温度过低。

③正常运行时，排汽温度的升高，不必规定限额，排汽温度与凝汽器背压成正比。根据凝汽器真空下降值进行处理，而运行时的排汽温度一般不会很高。

④如排汽温度表袋损坏，排汽温度则和室温相接近，将影响真空下降，应分析有否断叶片象征，有末级叶片断裂打坏排汽温度表袋。

⑤背压升高后汽轮机轴向推力的变化视汽轮机的结构而定，当转子在排汽部分没有阶梯时，轴向推力随末几级的反动度增大而增大（末几级在背压升高时焓降减小，故反动度增大）。若要长期运行，可根据背压升高的大小拆除最末一级或两级，可避免轴向推力增高过大。当转子在排汽部分有阶梯时，由于背压的升高，可能使轴向推力减小，若背压升高过高，还可能造成反向推力。

六、轴封汽压力

①轴封汽压力保持过高，使轴封冒汽增加，轴封漏汽损失大，既不经济浪费蒸汽和热量，又要影响轴承温度升高或油中有水。

②轴封汽压力调节的过低，要使轴封失汽，影响凝汽器真空降低。

③带轴封套或小平衡盘的机组，轴封疏汽压力的变化，会影响汽轮机轴向推力的平衡，应注意推力瓦温度及轴向位移值。轴封疏汽压力过高，轴向位移要增加，疏汽压力过低轴封漏汽量增加，影响经济性。

七、轴封汽温度：

①轴封汽温度的高低，对汽机的差胀变化油一定关系，因为轴封汽温度对转子要引起伸长或收缩。正常运行时，轴封汽温度维持接近该压力下的饱和温度的微过热整蒸汽，使轴颈冷却，使轴颈冷却，减少轴颈传热，影响轴承温度升高，应避免轴封带水。

②机组冷态起动时，冲转前向轴封送汽，由于轴封汽温度高于转子温度，引起受热伸长，使汽轮机的差胀增加。国产30万机组，冷态起动，冲转前半小时向轴封送汽，轴封汽温150℃左右，到冲转时，高、中低压缸的差胀分别增长0.5—0.8毫米。

③机组热态起动时，金属温度较高，如果仍然用低温汽供入高、中压缸轴封，则会造成转子及汽缸突然局部冷缩变形，出现不应有的负差胀，故要求轴封汽的温度要高些,热态

启动时轴封处转子温度一般只比调速级处缸温低30～50℃。

八、轴向位移：

①轴向位移变化是表示转子正在轴向推力作用下，转子与汽缸相对轴向位置发生变化，一般转子是向汽缸低压侧轴向位移，这个方向为正方向，位移值为正值；大容量多缸机组，由于高压缸大都采用反流式布置，轴向推力抵消程度不一，有时转子向汽机车头侧位移，这个方向为负方向，位移值为负值。

②轴向位移向正或负方向增加，说明转子的轴向推力上升，由于轴向推力是由推力轴承来承担的，推力轴承在受压时产生的弹性变形增加，要注意推力瓦工作面或非工作面的温度变化。

③轴向位移增加过大，使推力轴瓦发生损坏烧熔，产生通汽部分动静摩擦碰撞，尤其在发生水冲击事故时，轴向推理迅速增加，更易发生设备严重损坏。

九、汽缸与转子的相对膨胀：

①高压大容量机组，差胀是起动中的一个关键，达到起动时间短，差胀值小，必须要及时分析差胀变化的原因。准确合理使用汽缸夹层及法兰加热装置，分析运行工况的变化，确保差胀控制在安全围，冷态起动，进汽温度，真空，转速等都是影响差胀的因素，例如：真空下降，维持同一转速，进汽量增加，高压差胀要上升，但中、低压缸摩擦鼓风热量因流量增加容易带走，可能差胀要下降些。又如：转速对差胀影响，因为鼓风摩擦热量和叶片长度成正比，和转速三次方成正比，转速升高，产生的鼓风摩擦热量增大，差胀会增加，但升至某一转速，蒸汽流量增加后可把鼓风热量带走的比较多，对差胀的影响就小了，另外，对于大直径转子在金属部件受热情况不变，当转速上升时，转子受离心力影响，引起转子径向拉伸变粗，而使转子轴向长度缩短，差胀减小，一般大容量低压转子较突出，还有调速汽门的开度变化对差胀影响也较大，因调门开度变化，使蒸汽的节流作用发生变化，汽机进汽参数也发生变化。由于汽缸影响迟缓，使差胀变化，如果新蒸汽参数未变，调门开大，调节级温度升高，差胀上升。

②差胀向负方向增大，一般在热态起动和滑参数停机，负荷下降或汽温急剧下降时出现，负差胀增大，使喷嘴出口与叶片进口轴向间隙减小，由于提高经济运行性，喷嘴出口与叶片间隙尽量保持的小些，因此，负差胀允许的限额要小于正差胀允许限额。负差胀的增加是比较危险的，容易发生叶片进口侧与喷嘴隔板的动静摩擦或轴封齿的碰擦，尤在高压末级及高压前几级的轴向间隙较小更为危险。

③汽轮机在启停和工况变化时，由于转子和汽缸之间存在温差，因此其轴向存在膨胀差，或简称胀差。以单缸汽轮机为例，汽缸死点在排汽口中心附近，转子与汽缸的相对死点在推力轴承推力面处。汽缸由死点向进汽端膨胀，前猫爪通过横销使推力轴承向前移动，从而带动转子移动，而转子本身又以相对死点为基准向排汽端膨胀，转子与汽缸的相对膨胀关系可以看作汽缸转子均以推力面为基准向排汽端膨胀。胀差的大小意味着汽轮机动、静轴向间隙相对于静止时的变化，正差胀表示自喷嘴（静叶）至动叶间轴向间隙增大；反之，负差胀表示该轴向间隙减小。但必须指出由于大型多缸汽轮机的相对膨胀关系比较复杂，对于其中个别的通流部分来说，正负差胀对其轴向间隙的影响恰好与上述相反，例如国产N200-12.74/535/535机组的低压前汽缸即是如此。

十、上、下缸温差：

①机组启动，停机过程中很容易使上下缸产生温差，通常上汽缸温度高于下汽缸温度，上下缸温差大，使汽缸产生热膨胀变形，上汽缸向上拱起，出现拱背现象，下汽缸低部动静之间的轴向间隙减小，易造成磨损，下汽缸下部的隔板汽封和复环汽封，引起大轴弯曲，振动增大。

②上下缸温差最大值出现在调整段区域，几种类型机组经过试验确定：调整处上下缸温差每增加1℃，该处动静间隙约减少0.01毫米左右，一般汽轮机径向间隙为0.5～0.6毫米左右，因此，上下缸温差规定不超过50℃，如上下温差超过50℃，径向间隙基本上已经消失，如果这时起动是比较危险的。

③由于下汽缸比上汽缸的金属质量大，并下汽缸带有抽汽管道，散热面积大，这使得在同样保温，加热和冷却条件下，上缸温度要比下缸温度高，起动中蒸汽在汽缸中冷却成疏水，从下缸排出使下缸受热条件恶化。另外，汽缸室外空气对流及汽缸保温条件等都是使上下缸温差大，为减少上下缸温差，应注意下缸疏水畅通，改善下缸保温结构及材料，缸下装挡风板，起动时合理地使用汽缸夹层加热装置，有效地控制上下缸温差，但也应防止对下缸加热过度造成下缸温度高于上缸，使汽缸向下拱弯，上汽缸上部的径向间隙减小，同样也会引起摩擦。

十一、冷油器出油温：

①油温过高，不但影响油压降低，使轴承正常润滑受到影响，而且使轴承温度相应升高，长期维持高油温运行使汽轮机油质容易老化，使用寿命缩短，一般规定冷油器出油温度不超过45℃；

②冷油器出油温度过低，黏度增加，影响轴承油膜建立，容易使机组振动增大，有的大容量机组，油温过低，有可能引起轴承油膜震荡。（当汽机转速升高到两倍第一临界转速时，涡动的频率正好与轴的第一临界转速合拍，振幅明显扩大，这种震荡称为油膜震荡。）十二、凝汽器水位：

①凝汽器水位升高应参照凝结水量、凝泵电流、凝结水压力、导电度等表计分析原因，如凝结水流量下降，说明凝泵发生故障或出力不足；若凝结水流量增加，凝泵电流增加，说明由于凝结水水量太大，凝泵来不及打水，应检查凝结水量增大的原因；如果凝泵电流与凝结水压力及流量下降或晃动，一般说明因漏空气失水；

②凝汽器水位升高，凝结水温下降，凝汽器过冷度增加，影响经济下降，凝结水温度是核对凝汽器水位升高程度的重要依据；

③凝汽器水位升高过多，大量浸没铜管，影响真空迅速下降。

④凝汽器水位过低，易导致凝结水泵汽蚀。

十三、凝汽器真空：

①应根据真空下降速度进行判断分析处理，一般循环水中断，空下跌速度较快；凝汽器水位升高跌真空开始时速度缓慢，待水侧满至抽气器进气管时真空下降较快；真空与排汽温度有一一对应的关系，真空下跌，排汽温度上升，凝结水温也相应升高，如果凝汽器水位升高引起真空下降，则凝结水温要下降；

②真空表读数下降，如排汽温度、凝结水温度不变，说明真空表的表管漏空气、积水或阻塞失灵；

③负荷降低，如果真空也相应下降，一般为低压缸及低压回热系统漏空气，应进行真

空严密性试验，鉴定漏气程度；

④真空下降，汽轮机的焓降减少，在流量一定的情况下，出力小、就要成比例下降，如果出力保持不变，则耗汽量增加，运行经济性下降，一般真空度下降1%，汽耗率上升1～2%；

⑤真空下降过多，会使后几级热量大量减少，维持同一出力，蒸汽流量增加较多，使后几级反动度增加，轴向推力增大，推力瓦温度及轴向位移上升，应根据真空下降值，按规定减负荷或停机；

⑥真空升高如果超过极限真空，经济性反而下降，因为汽轮机往往受最末级叶片通汽能力的限制，当真空继续提高至极限真空后，汽机出力不会继续增加，一部分蒸汽受叶片通道限制，只能在叶片外膨胀，这部分热降不能利用，则经济性下降，另外，如果真空过高也将使汽轮机的轴向推力增加，对安全运行不利。

十四、凝结水过冷：

①汽轮机排汽在饱和压力下凝结水，凝结水温度应等于该压力下的饱和温度，也应等于排汽温度，有时凝结水温度低于饱和温度，产生过冷，使凝结水的热量被循环水带走，降低经济性。另外过冷还会使凝结水含氧量增加，影响管道腐蚀；

②有些机组凝结水温度略高于该压力下的饱和温度，出现微“过热”主要是因为加热器或集水箱等处高温疏水回入凝汽器热水井，未受到循环水冷却，使凝结水温度升高，由于有一定高度的热水井水位静压力的影响，凝结水不致发生汽化；

③运行中出现过冷度增加，如凝汽器水位正常，可进行空气严密性实验，检查抽气器工作正常，因凝汽器中积存空气，不仅影响铜管表面形成空气膜，降低传热效果，端差上升，同时由于凝汽器蒸汽空气混合物中空气成分增高，蒸汽分压力相对于混合物的总压力就降低，这种蒸汽含量较少的空气蒸汽混合物将在更低的温度下凝结使过冷度增大。

十五、除氧器汽压：

①运行中应保持除氧器压力稳定，使水加热到该压力下的相应的饱和温度，达到良好的除氧效果，除氧器并列运行，一台除氧器汽压变化过大，将引起给水箱水位波动；

②在不影响除氧器强度的原则下，除氧器压力尽量维持的高些使其出水温度较高，汽轮机供除氧器用的抽汽多，可减少高压加热器的高压抽汽量，对提高汽轮机的回热循环经济性有利，除氧器汽压过高超限，影响金属强度，易发生塔顶封头爆破等损坏事故；

③单元大容量机组的除氧器，采用滑压运行，因无汽门节流损失，比较经济，除氧器汽压随汽轮机负荷相应变化，但在负荷突然下降时，由于给水箱存水热容量较大，给水泵进水温度不能迅速下降，除氧器压力升高，除氧器水温不能及时跟上，影响除氧效果，这种情况要到除氧器在新的压力接近平衡时为止。

十六、给水箱水位：

①由于给水箱顶部与底部截面逐渐减少，给水箱水位在较高或较低时，水位变化速度将是很快的，必须引起注意，给水箱水位的调整一般要求进水量与给水泵出口流量相适应，单元运行更应如此，并列运行的除氧器进水量或汽压，或者调整邻近除氧器压力，使各给水箱水位接近平衡，如果各给水箱水位普遍较高或较低，需速度调整补给水量或对外供汽量；

②给水箱水位若全满，将使除氧器筒体及管道发生冲击及振动，若水倒回抽汽管，逆