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1、Steam Turbine汽轮机原理、操作和事故处理,安徽华谊 蒯 平,kuai,v,一、汽轮机简述,汽轮机以蒸汽为工质，将蒸汽的热能转化为机械能的旋转机械 蒸汽在喷嘴（静叶片）中，降温、降压，获得高速汽流，由喷嘴流出的高速汽流 流进动叶片，在动叶片中，汽流由于受动叶片的阻碍（作用力），改变原来的速度大小及方向，这时汽流必然给动叶片一个反作用力，推动叶片运动，将一部分动能转化为叶轮旋转的机械功。广泛应用：发电、化工、钢铁、矿山、船舶其中用汽轮机拖动发电机的发电量占总发电量的80%（包括核电常规岛）供热式汽轮机：发电+供热发展方向不断增大单机功率，目的是降低单位千瓦投资成本、降低机组热耗。前苏联
2、单机单轴1200MW,德国单机单轴1300MW，瑞士单机双轴1300MW。目前俄罗斯在研制单机单轴2000MW机组。不断提高蒸汽参数（新蒸汽参数），目的是提高蒸汽焓值、提高做功能力。中间再热（排汽回锅炉加热，再冲动汽轮机）,燃气蒸汽联合循环发电供热IGCC 整体煤气化联合循环发电供热提高自动化水平提高机组可靠性，多层汽缸、转子冷却、取消中心孔等提高机组运行协调水平（对我们今后很适用，参数控制、启停控制、故障正确处置）新蒸汽参数中低压 1.23.4MPa次高压 4.95.88MPa高温高压 610MPa 540亚临界 1618MPa 535565超临界 2326MPa超超临界 蒸汽参数高于 24
3、.2MPa/566，一般达到30MPa,临界概念 纯物质的气、液两相平衡共存的极限热力状态。在此状态时,饱和液体与饱和蒸气的热力状态参数相同,气液之间的分界面消失,因而没有表面张力,气化潜热为零。水的临界点 22.13MPa 374.3,朗肯循环 概念,朗肯循环是指以水蒸气作为制冷剂的一种实际的循环过程，主要包括等熵压缩、等压冷凝、等熵膨胀、以及一个等压吸热过程。可以用来制热，也可以用来制冷。下图是最简单的蒸汽动力循环由水泵、锅炉、汽轮机和冷凝器口个主要装置组成。图为该装置示意图。水在水泵中被压缩升压；然后进入锅炉被加热汽化，直至成为过热蒸汽后，进入汽轮机膨胀作功，作功后的低压蒸汽进入冷凝器被
4、冷却凝结成水。再回到水泵中，完成一个循环。3-4过程：在水泵中水被压缩升压，过程中流经水泵的流量较大，水泵向周围的散热量折合到单位质量工质，可以忽略，因而3一4过程简化为可逆绝热压缩过程，即等熵压缩过程。4-1过程：水在锅炉中被加热的过程本来是在外部火焰与工质之间有较大温差的条件下进行的，而且不可避免地工质会有压力损失，是一个不可逆加热过程。我们把它理想化为不什工质压力变化，并将过程想象为无数个与工质温度相同的热源与工质可逆传热，也就是把传热不可逆因素放在系统之外，只着眼于工质一侧。这样，将加热过程理想化为等压吸热过程。1-2过程：蒸汽在汽轮机中膨胀过程也因其流量大、散热量相对较小，当不考虑摩
5、擦等不可逆因素时，简化为可逆绝热膨胀过程，即等熵膨胀过程。2-3过程：蒸汽在冷凝器中被冷却成饱和水，同样将不可逆温差传热因素放于系统之外来考虑，简化为等压冷却过程。因过程在饱和区内进行，此过程也是定温过程。,汽轮机应用 朗肯循环示图,汽轮机热力过程线示意图,做功能力：h=ho h1在蒸汽初焓ho不变的情况下，降低排汽压力降低排汽焓值，提供蒸汽做功焓降，充分利用热能。提高新蒸汽参数，提高焓值，提高做功能力，追求超临界的目的。,二、汽轮机分类、编号,分类：按照热力系统特征分类 凝汽式 调整抽凝式 背压式 中间再热式（一般125MW以上）工作原理分类（附图）冲动式：蒸汽仅在喷嘴（静叶片）中产生压降
6、反动式：蒸汽不仅在喷嘴中产生压降，还在动叶片中产生压降按汽缸数目分类 单缸 双缸（高低压）多缸（高中低压）编号：凝汽N背压B抽背CB一次调整抽汽C二次调整抽汽CC（举例）,三、汽轮机本体,包括转动部分（转子）、固定部分（静子）（附图）转子主轴、动叶栅、叶轮、联轴器（刚性）、推力盘、主油泵、超速遮断器、平衡圈 静子汽缸（上下）、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套、汽封、轴承、轴承座、滑销系统、前箱、盘车设备 抽汽旋转隔板重点介绍：转子、汽缸、喷嘴、隔板、汽封、盘车、联轴器 轴承（圆形椭圆形三油楔轴承、推力轴承），圆形椭圆形 顶隙千分之二、侧隙1/2 轴承紧力0.030.05 汽封（前后汽封、围带汽封、
7、隔板汽封）油挡间隙,四、汽轮机辅机,1凝汽器 单流程、双流程、多流程 壳体、水室、端盖、管板和中间隔板 材质 HSn70-1A/B TP304 TP316 TP316L 固定方式壳体弹簧支撑 管束胀管（一般情况）2抽气设备 射水抽气器、轴封加热抽气器,3胶球清洗系统 凝汽器结垢 胶球在线清洗 胶球泵、胶球收球网、胶球收集器、安装位置，循环水出口管道4 冷却水塔（双曲线自然通风、风扇强冷）填料、喷淋装置、防冻门、滤网,4 加热器 高压加热器，抽汽加热给水（变换加热）低压加热器，抽汽加热除氧器补水（变换加热）轴封加热器5 除氧器 高压除氧器，0.5MPa/150 低压除氧器，常温除盐水、低温补水,
8、6 锅炉给水泵 150MPa/150 多级泵、密封水、平衡盘、平衡套、推力瓦、轴瓦、重要特点：轴电流，电腐蚀、烧瓦，电机轴承 绝缘处理7 射水泵、凝结水泵、调速油泵、交直流泵,给水泵图,五、汽轮机运行1 汽轮机部件的热应力、热变形、热膨胀热应力概念：由于温度变化引起物体的变形称为热变形。如果物体的变形受到约束，在物体内产生的 应力称之为热应力。汽轮机启停和工况发生变化产生热应力相对膨胀又名差胀（转子与汽缸胀差、前箱测量点）正差胀、负差胀热变形（热膨胀指示、上下汽缸变形、汽缸与法兰）,2 汽轮机启动额定参数启动（9.5MPa/525）滑参数启动（中参数）压力法滑参数启动（3.54.0MPa/30
9、0）真空法滑参数启动（不常用）要点：确保过热蒸汽过热度大于50 控制温升速度11.5/min 控制差胀低于2.0mm，法兰螺栓加热装置,热控保护联锁调节系统静态、动态试验新机组甩负荷试验新机组、大修后超速试验（飞环、飞锤动作转速）暖管、冲转、暖机、定速、并网暖管：随炉暖管、定参数暖管冲转：中参数冲转（3.54.0MPa/300）额定参数冲转（9.09.5MPa/510535）暖机：低速暖机、低负荷暖机，温升11.5/min、差胀热膨胀控制标准操作票,2 汽轮机停机额定参数停机滑参数启动 重视：停机前的试验（油泵系统及控制系统、盘车、大轴弯曲、停机 操作票执行）解列前的试验（安全门灵活性或定值试
10、验、注油试验、真空严 密性试验）停机程序（先解列后打闸）停机前投运高减（停机前压力调门温度调门试验、并列运行）,3 汽轮机DEH调节系统介绍 The introduce for Digital Electro-Hydraulic汽轮机复位（挂闸）ATC自启动、按经验曲线启动、CRT人工启动自动升速控制摩擦控制（低速暖机）自动过临界转速（一阶、二阶）自动同步控制电负荷调整跟踪AGC热负荷（抽汽、背压）调整跟踪,六、汽轮机典型事故处理 事故处理原则消除事故要快，保障系统安全，避免事故扩大保人身、保电网、保设备（三保顺序）紧急故障停机要点（1）自动/手打危急保安器，关主汽门、调门、抽汽逆止门、旋转隔
11、板（2）解列发电机、记录惰走时间（3）启动交流油泵（4）投运减温减压器（5）开启真空破坏门，转速到零、真空到零（6）关闭调压器解列、背压排汽门关闭（7）除氧器运行压力水位，防止给水泵汽化，高低压加热器水位,电力系统25项反措 1大轴弯曲（假性热弯曲、永久性弯曲）机组振动大、前后汽封冒火花、金属摩擦声、轴振加大、推力瓦温度高、上下缸温 动静摩擦、动静间隙过小、法兰加热联箱投运不当、隔板变形、推力瓦损 坏、机组振动、通流部件有杂物 果断停机、观察盘车电流、盘车冷却 2汽缸进水（锅炉满水、汽水共腾、高低加满水、除氧器满水、热网倒流、凝汽器）3油系统故障 油系统进水（轴封、汽缸结合面、冷油器）油系统着火（透平油燃点200，胶圈老化、油管泄漏、系统隔绝不严）如果着火必须停机，破坏真空减少惰走时间，停调泵，必要时排到事故油罐,4轴承损坏回油温度超过75、支撑瓦85、推力瓦95、回油温度高轴承冒烟、润滑油压下降到下限、机组振动超标发生水击、超负荷、系统断油（系统切换、油泵异常、油位低射油器带空气、油系统积气、油膜震荡、油系统进水油膜破坏）打闸停机轴电流损坏轴承，电腐蚀、击穿油膜、轴承绝缘破坏 5孤网运行（单带厂用电、控制周波、大负荷启停、参数稳定）6超速、甩负荷（抽汽系统返汽导致超速）,
