汽轮机事故处理方法.ppt

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1、汽轮机典型事故及预防,中国矿业大学机电学院动力工程系2006年7月,汽轮机讲座,绪 论,本讲座主要依据：大型汽轮机组典型事故及预防 东南大学 曹祖庆教授 主编“隐患险于明火”“防范胜于救灾”“责任重于泰山”安全问题是电力企业的重中之重；没有安全一切效益都有无从谈起！,一、是违章作业冒险蛮干 如：一电厂运行中机组跳闸、旁路快开后未能及时关闭，大量高温蒸汽进入低压缸，造成低压缸严重变形，又在惰走和盘车不正常情况下两次冒险强行启动，造成机组严重损坏。二、是不掌握大机组运行特性，造成设备严重损坏 如某省一天停下两台大机组，原因都是运行人员发现了异常，但不知如何及时控制，造成当地大面积限电的严重局面。三

2、、对相关标准缺乏学习和掌握，违章指挥、违章操作 如某电厂200Mw机组在运行中，油动机压力油管破裂漏油，由于平时对各种异常没有学习研究，不懂处理对策，值班长指挥有误，造成油管爆裂着火导致一人死亡；,绪论：造成事故的主要原因,绪论：造成事故的主要原因,四、是生产运行人员过失造成的事故增多 如一重要电厂因清洁人员误碰主蒸汽隔离阀开关造成跳机，引起电网功率大量下降事故等。科学是第一生产力 从事电力生产的工作人员，只有掌握有关的科学技术知识，真正了解设备、改造设备、提高设备的健康水平；才能制订出正确的规章制度，正确使用，维护设备；,概 述 根据国外对汽轮机组事故的统计；汽轮机进冷汽或进水是事故中发生次

3、数最多的一种。如：美国通用电气公司(GE公司)对1969年(大机组迅速增加年代)发生的各种汽轮机事故统计表明，因进水所造成的被迫停机次数最多，停用时间占全部被迫停机小时数的27；1969年西屋公司的7台汽轮机：发生12次进水、进冷汽事故，6次造成严重损坏；西德联合保险公司对l9681969年进行汽轮机事故统计，进水、进冷汽是热态启动时径向碰磨事故(18次)的主要原因。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,美国：机械工程师协会以及一些汽轮机制造厂都制订了防止汽轮机进水及进冷汽的实施导则。我国：拟订了防止火力发电厂汽轮机进水的设计、运行和维护导则。汽轮机

4、进水、进冷汽会造成汽轮机重大事故，引起机组重大损坏，故是一种恶性事故。在汽轮机启停时、负荷变动时及在停机后都可能发生，并且几乎汽轮机所有进出口通道都有可能进水、进冷汽。是一种较易发生的事故，运行时必须给予充分的注意。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,第一节 汽轮机进冷汽、进水的来源 第二节 汽轮机进冷汽、进水征象及危害 第三节 汽轮机进冷汽、进水事故举例 第四节 预防措施,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,第一节 汽轮机进冷汽、进水的来源 一、锅炉运行中的失误 1.锅炉满水及蒸汽带水事故：1）水位调节机构失灵、对水位的监视重视不够；2）当负荷突然增大使汽压降低时引起汽水共腾；一些

5、水被带入过热器时，会使新蒸汽温度突然大幅度阵低，最严重时会有一些炉水被带入汽轮机。2.在锅炉停炉后，若在垂直过热器中充满了水，升炉时无法疏出，而升炉过快，积水末完全蒸发，当流量突然变大时，则会被压差冲出，随新汽进入汽轮机。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,3.减温器损坏或调整失当 1）对混合式减温器：当喷水量调不当或调节失灵，则喷水量过多，雾化不好，会使汽温突降；2）对表面式减温器：当传热面破裂，则会有大量减温水蒸汽侧，亦使汽温突降。3）在滑停过程中：汽压在不断降低，又要求汽温按一定条件下降，减温水多用锅炉给水，压差较大，这时控制较困难，有时会使汽温下降过快，幅度过大，因而使汽轮机进冷

6、汽或进水，这在滑停过程中是经常发的。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,4）停 机后减温器喷水调节阀漏水 汽轮机停机后，在停炉减温降压过程中，仍有余热产生部分蒸汽，故仍得启动给水泵补水，或者换水加速降压降温。对混合式减温器，这时若喷水调节阀关闭不严，则不断有减温水调入过热器及再热器中，由于标高差，在过热器和再热器管道中的积水便流向汽轮机侧，若自动主汽门关闭不严，则会经自动主汽阀、调节汽阀进入高压缸；中联门关闭不严，则会经中联门进入中压缸。更多遇到的情况是高压旁路的减温水经冷再热汽管、高压缸排汽逆止阀及高压缸排汽管进入高压缸。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,4.停炉临检水压试验时

7、水进入汽轮机 锅炉因受热面损坏泄漏，焊补修复后须进行水压试验。若一些隔离阀门关闭不严，有关疏水阀(包括防腐门)未开或者开得不够大，则会有水漏入汽轮机。此时汽轮机缸温较高，锅炉修复后，若有水进入，则会引起汽缸严重变形，再次开机时，将发动静部分碰磨、引起机组损坏。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,二、来自凝汽器 汽轮机停机后，对母管制循环水系统，因其它机组仍在运行，停机的凝汽器的进出水阀门均关闭并不十分严密，若凝汽器水侧的放水阀未打开，凝汽器铜管又有一些泄漏则有冷却水漏人蒸汽侧，若运行人员停机后无人值班，或不注意检查，时间久后，水会满至低压缸，使汽缸进水，上下缸温差变大，汽缸变形，原在盘车

8、的转子亦会因碰磨阻力被迫停止而引起转子弯曲变形。凝汽器汽侧原有化学补给水进口，补凝结水以供除氧器等用，如果这些管道上的隔离阀门关闭不严，则会有水漏入凝汽器的汽侧，亦会引起凝汽器满水甚至进入汽缸。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,三、来自加热器及抽汽管道 抽汽及加热器系统是使汽轮机进水、进冷汽事故最多的来源。1加热器内受热面破裂 在回热加热器中，水管破裂、锅炉给水或凝结水会漏入汽侧，漏水量较大时，则正常疏水系统来不及疏出，即造成满水。1）这时高位疏水阀或事故硫水阀应当动作，紧急硫水。2）对于高压加热器，其满水保护还应当动作使给水经旁路，但这些事故放水阀常因关闭不严泄漏，运行人员为减少损失

9、，常将串联的隔离门关闭，事故发生时，隔离门不能放水降低水位；3）高压加热器的进水联动阀、出水逆止阀常常关闭不严；,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,4）高压加热器的高水位保护失灵而未动作；5）抽汽逆止阀失灵：若满水时汽轮机组的调速保护系统不动作，抽汽逆止阀不关，则加热器内的满水会进入汽轮机；实际上，即使抽汽逆止阀关闭也只能阻止大量汽水流回，并不能防止水漏入汽缸。,抽汽逆止阀：是在甩负荷时，防止加热器内汽水共腾返回汽轮机内。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,2加热器疏水満水 运行时，各级加热器的疏水可逐级自流，或者经疏水泵打回凝结水系统，加热器内疏水水位有自动调节控制系统，不应当产

10、生满水事故。1）但有时疏水水位控制器失灵(个别机组原设计疏水控制阀通流面积不够大，亦造成满水，须经常开启硫水调节阀的旁路来控制水位)；2）疏水管有些阻塞，流动不畅；3）加热器漏水，使疏水量增大；4）加热器间压差不大，而流水管道细长、弯道多，阻力大；,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,5）负荷低时，高压加热器的疏水不能流入除氧器，而流至低压加热器，使低压加热器的疏水量增加很大。由于以上原因，回热加热器中的疏水来不及疏出，造成加热器疏水满水，最后进入汽轮机。3来自抽汽室、抽气管道中积水 1)抽汽管道的坡度不足，坡度装反，疏水点不在最低点；2)抽汽室和抽汽管道由制造厂供应，而疏水系统由设计人员

11、负责，忘却布置疏水；3)在一些大型机组中，低压段为分流式、两侧的抽汽并到一抽汽室后引出，在抽汽室中若疏水点布置不在最低，则抽汽室中亦会有积水。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,当负荷突然变小，汽缸内压力降低、而回热加热器内存有凝结水，在压力变低时汽化，回热加热器中压力下降较慢，储存的及汽化产生的蒸汽会倒流进汽缸；此时，原积在抽汽管及抽汽室内的积水亦汽化，同时返回汽缸，为饱和汽，温度较低，并且会带水。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,4.来自除教器及其他系统 1）除氧器是混合式加热器，有很大的蒸汽空间，水箱有大量的饱和水，若发生蒸汽向汽轮机倒流时，蒸汽很多，水亦会因压力变低而汽化

12、。2）除氧器系统还和很多其他系统相联：如：除氧器抽汽与厂内公用系统相连；轴封系统的低温汽源来自除氧器的汽平衡管等。除氧器的抽汽管上应有两只逆止阀，并有不同的动力源，以保证实全。3）汽轮机停机后，这些系统如未隔离，或者隔离的阀门关闭不严，则其他机组的抽汽，或者抽汽的凝结水会倒入机内。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,5.汽机本体的高压疏水经低压疏水管倒入机内 汽轮机的进汽管道及汽缸内有不少地点都有疏水点，这些点的疏水按压力高低接人高压及低压疏水联箱，经疏水扩容器进入凝汽器。从表面上看，凝汽器内为真空，疏水点的压力总是较凝汽器内压力高很多各流水应均可疏故人凝汽器中。实际上，由于疏水扩容器通

13、凝汽器的蒸汽管道直径一定，并且都不太大，在汽轮机启动过程中，为加速暖管都要加大疏水排故，加大蒸汽流速来加速暖管，这时有大量蒸汽(不只是疏水，水量只占很小的比例)进入疏水扩容器后进入凝汽器。通入凝汽器的蒸汽管亦有一临界流量，为增大流量，便须升高疏水扩容器的压力，有时会升得很高，甚至升高到0.6MPa以上，在这种情况下，高压的疏水(放汽)会经过低压疏水管例流回机内。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,四、进汽管疏水不足：对于疏水管的直径，有时在设计时认识不足，认为只是疏水用，直径不必过大，但是：1）暖机时，会因蒸汽流量不足，使管壁温度升高很慢，汽温亦不能很快提高，在冬季，别在北方地区因蒸汽流

14、量小而散热量大，会长时间处于饱和温度；2）大型单元机组，常为滑压启动，启动时新蒸汽压力较低，使疏水流量不足；3）再热进汽管又长又粗，启动时压力更低，与凝汽器间的压差甚小，再热蒸汽温度又不高，使疏水不能完全疏去；,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,汽轮机中压缸进汽温度无法提高只能等待再热温度升得较高，再热压力亦有些升高，使升炉拖延时间很长。4）两根再热进汽管，一根管内的疏水已被冲去。变为主要放汽，则另一根再热管流量更少，管道温度更难升高，一直保持为饱和蒸汽，这时若勉强冒险开机，必将产生进汽带水事故。故现在主蒸汽及再热蒸汽管的疏水管直径都加大，由原来的DN2530，加大到DN75100，一方

15、面为了便于疏水，另一方面可以放汽以暖管。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,五、来自轴封系统 汽轮机为在启动时、以及在低负荷下运行时供轴封汽，要有辅助蒸汽供铀封系统。有些机组甚至有两个辅助汽源：一个为过热蒸汽，一个是由除氧器来的饱和蒸汽，两者相混调节供至汽封蒸汽的温度。1）这些辅助汽源多距汽轮机较远，管道较长，加上用汽量少，流速低，在使用时若暖管不足，疏水不完全，或者切换得过快时则可能使轴封供汽带水，引起汽封处冷却不匀。2）有些轴封系统，漏汽引至某级的抽汽管供回热加热器用，当该级回热加热器停用时，则轴封汽将漏入机内，这时进入轴封管道的蒸汽，可能混有低温汽进到机内是不利的。因而较好的方案是

16、：将此道轴封的漏汽经切换阀，排入另一低压抽汽，或者直接排入凝汽器。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,六、机内疏水不畅 汽轮机低压段，工作在湿蒸汽区。为防止水分冲蚀叶片，提高级的效率，设法将蒸汽中的水分分出经下缸下部的疏水孔流到次级，再经琉水孔流到凝汽器。若是因新蒸汽温度偏低，蒸汽中的湿分较大，使分出的水分较多，或者由于疏水孔直径不够大，或者琉水孔被一些杂质堵塞，或者在制造时漏打了疏水孔，则有些疏水不能排入凝汽器，那么已分出的水又返倒回级内，使级内局部水分较多，引起叶片等的损伤。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,第二节汽轮机进冷汽、进水征象及危害 一、进冷汽、进水征象(汽轮机在开

17、机、运行或停机时)1.汽温突然下降 蒸汽管道的汽温将突然明显下降，或汽温持续较快地下降;虽尚未降低到最低允许值，应提高注意、作好应急准备:如:开启疏水门疏水，适当降低负荷。2.法兰、阀门漏汽 新蒸汽及再热蒸汽原汽温较高，当汽温突然降低时，特别是汽中带水时，则法兰、阀门的部件冷却不均，一些密封面会产生漏汽。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,3.管道中有水击声 蒸汽流速多为4050m/s，水的流速只有1.52.5m/s；蒸汽带水时，水的流速增大，接近于蒸汽的流速，在管道中转向改变流动的方向时，则水点会以高速接击管道，管道将发生金属敲击声，即水击声。4.轴封冒白汽 当冷汽进入汽缸，转子高速旋

18、转，一般冷却均匀；对于汽缸，冷汽进入，冷却不是均匀的。1）外轴封处，汽封环处冷却较快，相邻的汽缸冷却得较慢，两者之间便会产生间隙，引起轴封处漏汽；2）同理：汽缸冷却过快，汽缸法兰处会发生漏汽现象。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,二、进冷汽及进水的危害 1管件及汽缸漏汽 由于冷却不匀，螺栓紧力消失，接合面之间产生间隙。1)在漏汽面上原有的涂料、垫片等可能被吹去；2)因热应力过大，产生永久变形。危害:1)漏汽量增大，有时会伤人；2)危及其他设备的正常运行:如：漏汽影响到油系统；轴封漏汽喷向轴承，将影响轴承与油系统的正常工作。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,2.汽缸变形使动静部分

19、产生碰摩 汽缸将冷却不匀，引起翘曲，特别是在端部轴封处，因原间隙比较小，轴封段又比较长，一旦汽缸汽封处发生翘曲，则转子在汽封处将发生碰摩，甚至在轴封外看到碰摩发生的火花，这时应当立即紧急停机否则大轴将会发生弯曲变形。3.汽缸上下温差变大发生拱背 若汽缸由抽汽管、排汽管进水，则下缸温度将变低，汽缸上下温差变大，产生拱背，固定在汽缸内的喷嘴隔板随同产生位移，与转子碰摩，引起转子弯曲。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,4.叶片受到水冲击 进冷汽时，低压段湿度变大，水滴多、直径大。水滴的速度比蒸汽速度低，则进入叶片的相对速度小，相对进汽角变大，大于90。，打击叶片顶部进口的背面。1）引起叶片的

20、水刷损伤外，2）将叶片打弯，弯曲的方向是反旋转运动方向；3）叶片叶顶反向弯扭，叶片向内弧方向弯曲，进汽边扭向内弧，出汽边扭向背弧，使叶片产生损坏。当叶片产生反向弯曲或反向扭转，又没有异物碰击痕迹，则可认为是水冲击的特征，即使新汽温度没有突降，没有从锅炉带水情况，亦应检查在抽汽管中有无抽汽倒流带水事故。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,5.轴向推力增大 水流速度比汽流速度慢得多，故通流部分中水流所占的流面积对蒸汽而言相当于通流面积减小；若蒸汽流量不城小，通流部分压差大、焓降变大，级的反动度增大；水点是冲击叶背，会使轴向推力增大。轴向推力增大较多，引起推力轴承损坏，使转子产生轴向窜动，动静

21、部分产生碰摩，会引起通流部分严重损坏。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,6.产生大的热应力、裂纹，影响使用寿命 机件受到强烈的冷却，必将产生热应力；1）转子：径向有温差，低周热疲劳，最终在表面产生裂纹。2）汽缸：形状较复杂，各处温度差别大，在超过材料的屈服限后，会产生永久变形，产生翘曲。发生较多的如汽缸法兰的变形，使水平接合面产生较大的间隙，易漏汽，须重新修刮，研磨，加工弄乎，或者用涂镀、喷镀等方法将凹处补平，再修刮，工作量甚大。3）应力集中产生裂纹：热应力大，超过材料的强度限；多次热应力变化，更促进裂纹的发展，应及时焊补修理。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,第三节 汽轮机进

22、冷汽、进水事故举例 例一、某发电厂200Mw机组在启动过程中，I级旁路根据锅护负荷要求开60运行，未投减温水。而汽轮机司机要求保持再热汽温为120左右。因而投入减温水。减温水调整阀开启70，大量减温水喷放I级旁路，这时I级旁路的两疏水阀中，甲阀为全开，乙阀稍开，高压缸排汽逆止阀后疏水阀稍开，逆止阀前琉水未开，高压缸疏水阀稍开，漏入的减温水不能经疏水阀全部疏出，高压排汽逆止阀尺寸大又关闭不严，在减温水投入1h后，减温水即漏入高压缸，因汽缸疏水口稍开，水只淹至外缸下，没有浸到内缸。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,根据记录，启动前高压内缸内壁上下温差为28，外缸上下内壁温差为29，在启动l

23、 7min后高压内缸内壁上下温差为36 外壁上下温差为78，而外缸内壁上下温差达145，充分表明高压缸已进水。但抄表记录人员未汇报，司机亦未查看记录，21min时，盲目冲转开机至1500 rpm出现振动、1800rpm时紧急停，已造成高压缸内动静碰摩事故。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,例二 锅炉满水 某电厂汽轮机为原苏联生产的K2001303型，曾发生两次锅炉满水事故。其中一次是因锅炉水冷壁管爆破，炉膛为正压，汽温突降，汽轮机在3min内由满负荷紧急降负荷停机，这时再热汽温已降至370。经32h锅炉修复后，打水压试验，司机令关闭电动闸阀及其旁路，开防腐门，水压为10.8MPa时，防

24、腐门连续淌水，表明电动隔离阀有漏水已漏到主汽阀前，但水是否进入汽缸，司机当时并未检查。在停机42h后锅炉点火后，汽轮机抽真空，供轴封汽，这时，高压缸的上下缸温差为45。20min后，上下缸温差达78，未查明原因，只开启各处琉水准备开机。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,后因锅炉方面的原因，在锅炉点火后5h汽轮机方才冲转，汽轮机仍为半热态启动。冲转后低速暖机，检查认为机组各处都正常(实际上2号瓦的垂直振动比以往已增大1倍左右)，升连到1380rpm时，机组振动强烈，使破坏真空停机，听到金属摩擦声惰走只有9min。这次机组碰摩事故，是汽轮机进了水，汽缸及转子产生热变形，在尚未完全恢复时，又

25、半热态启动造成的。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,例三 电厂超速试验时蒸汽带水事故 该厂200MW机组，因锅炉水冷壁泄漏停运，五天后，汽轮机冲转，20min后达到全速，27min后并列，带负荷20一30MW。因该机已运行3000h以上，未做超速试验，按规定启动后进行超速试验，故待高压缸缸温达210后，在带负荷26min后，即降低负荷，汽轮机便又解列。先做超速保护的充油活动试验，因指示信号灯不亮，无法判断试验结果，后进行超速试验。先试2号超速保护，动作正常，保护动作、自动主汽阀等关闭。后重新挂保险，将转速恢复到3000rpm，切换进行1号超速保护试验，用同步器升速到3150rmin，再

26、用超速试验滑阀升速时，高压调,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,节汽阀突然开到最大，后转速又突降到2900rmin，松开超速试验滑阀调节汽阀开度反向，转速回升，如此连续进行三次，情况完全相同。当第二次转速降至2900rmm时，机组发生强烈振动，同时发现轴封处冒白汽，主汽阀阀杆处漏水，司机请示后停机，情走24rnin投盘车不成，改用行车钢丝绳拉转，定期盘车180。盘车后大轴晃度为0.055mm，转子轴向移动5mm左右。这次事故是因机组并网前，停用了旁路，在超速试验时旁路未投入运行，锅炉向空排汽门也未开启，锅炉在很低负荷下运行，在进行2号超速保险试验时，锅炉流量相对变化幅度很大，汽压瞬时急剧

27、下降，锅炉产生汽水共腾，蒸汽带水。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,事后检查发现两自动主汽前的疏水管二并一的疏水管总门堵塞，电动主汽阀前的疏水点不在最低位置，在做1号速保护试验时调节汽阀开度又大幅度变化，主汽流量大幅度变化，再次发生汽水共腾，一些积水被带入汽轮机。增大了轴向推力加上铀向位移保护失灵，最终使推力轴承损坏使动静部分碰摩，机组受到严重损伤。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,第四节 预 防措施 一、监视进冷汽、进水的温度信号 当汽轮机发生进冷汽、进水事故时，在其进入管道及进口附近，温度总是有所变化，只要运行人员注意对一些温度进行监视，进冷汽、进水事故应是可以校发觉并及时

28、处理的。为使监视进水、进冷汽的温度信号迅速正确。对热电偶的安装应加以注意，如用弹簧加压，保证热电偶与测温套管密切接触，没有过大热阻，将测温套管与热电偶套管合并为一体；,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,1温度变化报警 可将温度下降速度作为报警信号。但因微分信号易受干扰，故不与自动控制及保护系统相连，亦可用两个信号作对比用，或者用三取二的原则，使运行人员有一正确的判断。2水平管段上、在管壁上或管内采用上下两个双温度测点 对于水平管道，有水时上、下管壁或者上、下管壁内汽温的测读数会不同，有一较大差值，可根据此差值报警。3，抽汽系统三只温度测点系统 国外有三温度切点的监视保安系统：第一热电偶安

29、装在加热器筒中蒸汽冷凝段，测取筒内的蒸汽饱和温度；,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,第二热电偶安装在抽汽管上，距加热器为12m处，第三个热电偶安装在近汽轮机抽汽口处 当有水倒流时，则第一、二切点温度近于相等，而与第三测点的温度相差较多；当三处测点温度都降低时，则表明汽轮机即将进水。4加热器端差变大 当回热加热器内管子破裂满水，传热面积减小，端差将变大。5旁路减温水漏水指示 在减温水进水隔离阀后有一试验阀联接一放水管，以便检查隔离阀关闭后是否漏水，如在减温水调节阀出口安装一温度测点 一旦喷水调节阀有漏水，则可测出。,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,二、回热抽汽系统 1抽汽逆止阀的

30、设置与动力 1）抽汽管联接有较大容积的设备或者系统时，最好设有两只串联的逆止阀，且各自有独立的动力源。2）对于抽汽供压力高于0.175MPa的表面式加热器，则加热器的最高点要低于汽轮机轴的中心线以下，亦应装置一个带动力的逆止阀；2高压加热器的旁路系统 高压加热器因压力温度高易于泄漏，故均没有旁路，当高水位时动作；,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,三、疏水系统的改进,1.考虑压力高低次；2.联箱直径小，流动阻力大；3.联箱标高偏低；4.疏水扩容器的排汽管直径小；5.疏水管道应有坡度主、再汽6%次要2%3%,第一讲 汽轮机进冷汽、进水的危害及预防,6.轴封系统的疏水 1）轴封的备用汽源，若

31、一直处于热备用状态，应有一自动疏水装置，连续疏水，在进入轴封母管前最好再装一分离器，以减小带水的可能性。2）轴封系统供汽管应尽可能短些，并要求到轴封汽调节阀的供汽管道为上升坡度，阀后的供汽管以下降坡度引至轴封汽联箱，最低点处应装没连续疏水，疏至琉水扩容器。,第二讲 汽轮机大轴的碰摩与弯曲,第一节 大轴弯曲原因与机理 第二节 影响大轴径向碰摩和产生弯曲的结构因素 第三节 运行条件对碰摩及大轴弯曲的影响 第四节 径向碰摩大轴弯曲事故举例 第五节 汽缸上下温差变大后的处理 第六节 轴向碰摩原因及影内因素,第二讲 汽轮机大轴的碰摩与弯曲,第二讲 汽轮机大轴的碰摩与弯曲,第二讲 汽轮机大轴的碰摩与弯曲,

32、第二讲 汽轮机大轴的碰摩与弯曲,第二讲 汽轮机大轴的碰摩与弯曲,第二讲 汽轮机大轴的碰摩与弯曲,第一节 大轴弯曲原因与机理,一、大轴弯曲机理 外力和工作温度均不会造成大轴的弯曲。大轴的弯曲一般均是由于热应力过大造成的。大轴弯曲可分为两种：1)热弹性弯曲：低于屈服极限，温度均匀后自动恢复；2)永久性弯曲：高于屈服极限，产生塑性变形；二、大轴弯曲的原因 1）局部碰摩产生局部过热所引起的；2）汽缸进汽水使转子骤然受冷所引起的。两者现象又有区别，现在分别讨论于下,第一节 大轴弯曲原因与机理,1）局部碰摩产生局部过热所引起的 产生大轴热弯曲的碰摩一般都发生在轴封处。a.轴还是轴封都不是绝对圆的;b.退一

33、步说即使两者都是圆的，在两者不同心时;发生碰摩，最初总是发生在很小的一段圆周上，转子每转一周就友原处碰摩 一次，碰摩产生的热只加在轴的圆周的局部上，从而产生局部过热。一旦发生碰摩后，碰摩处温度会升高、热膨胀加大，使碰摩处变得凸起、进一少使碰摩加剧，形成一恶性循环终使大轴弯曲变大，振动变大，导致事故停机：,第一节 大轴弯曲原因与机理,高速转动摩擦热量很大，蒸汽流过，亦不能将热量带走。有时外轴封处局部碰摩产生的火花冒到机外，在停机以后检查碰废处可能会变成蓝色表明碰摩时产生过高温度淬火后变色，并留有碰摩痕迹。在大轴都冷却到室温条件下，碰摩处亦即是轴凹入处 这些都是这种碰摩产生弯曲的特征。2）汽缸进汽

34、水，使转子骤然受冷所引起 在汽轮机正常停机后尚未完全冷却时，汽缸转子的温度依然很高、一些系统隔离不严，有些积水漏入(有些是汽漏过，但在管道中校冷却亦变为水)，在运行人员监视不足条件下浸入汽缸，这时汽缸上下温差变大，汽缸翘曲，使轴封处间隙消失。,第一节 大轴弯曲原因与机理,盘车被迫停止：产生碰摩后，使转子转动阻力矩变大。这时由于汽缸上下温差大，转子产生弯曲。若汽缸内水位继续升高，使大轴下面浸入水中，受到剧冷冷却部分为凹面转于受到冷却部分的收缩，同时受到没有冷却部分的约束，可能产生更大的拉应力。根据计算：当上下温差达到200左右时，冷却部分所受到的拉应力将超过材料的屈服极限，从而产生永久变形。在温

35、度均匀后，被冷却水浸泡部分，将由原来的凹面变为凸面。进水引起的大轴弯曲一般没有磨痕，并且受力的长度较长，故弯曲的弧度较长。实测弯曲曲线近于圆弧形。,第二节 影响大轴径向碰摩和产生弯曲的结构因素,一、轴封间隙 设计制造时都规定有轴封(或称汽封)间隙。对于喷嘴钣处的轴封，各级相同，为0.400.770mm，亦有规定为0.50一0.60nm，后放大为0.600.875mm。对于汽缸两端轴封间隙为0.600.80mm，后放大为0.60.9mm 调整轴封间隙时，对下面一些因素加以考虑：1)对于低压级，因蒸汽容积已较大，轴封间隙可取较大值；2)漏汽量决定最后一道轴封，故应将出口间隙调小；3)主轴弯曲时，有

36、弧度，小间大，两端小。调节级和第一、二压力级处弯曲最大，此处轴封间隙宜稍大，而两端轴封可较小，对两端轴封，外侧可较小，内侧可稍大。,第二节 影响大轴径向碰摩和产生弯曲的结构因素,二、轴封结构 不合理的结构：汽封环装在汽缸上，环上装有汽封齿，而轴是光轴或在铀上车出台阶，轴封发生碰摩时，轴的表面的局部温度就会升高，容易引起轴的弯曲。较合理结构：1）在轴上装有轴封套，轴封套与轴问有间隙；在两瑞两者紧密配合、或用配套定位圈定位、或在轴封套上装有轴封片。当发全碰摩时，轴封套温度升高，而轴的表面温度不会升高。2）汽封环后方弹簧片压紧。温度升高后可向后膨胀，相碰时亦可向后退让使摩擦力不会过大，,第二节 影响

37、大轴径向碰摩和产生弯曲的结构因素,三、自动调整汽封 自动调整汽封的构造原理是在分段的汽封块间在周向上装有小弹簧，使汽封块分开或者在汽封环凸肩下装有弹簧片，使汽封块向外移动，间隙变大在汽封块凸肩外空间中，通入喷嘴钣前蒸汽，负荷小时汽压较低，克服不了弹簧力，汽封间隙维持最大值，待汽轮机带较大负荷后，则汽压差克服弹簧力使汽封块推向中心，汽封间隙变小、如图21所示。这种自动调节汽封既可避免与轴碰摩又可在高负荷时保持效率。,第二节 影响大轴径向碰摩和产生弯曲的结构因素,自动调整汽封1-园柱弹簧 2-汽封块 3-大轴 4-调整压块 5-上下半轴体 6-进汽槽 7-密封面,第三节 运行条件对碰摩及大轴弯曲的

38、影响,一、热态起动条件 大轴弯曲事故有很高的百分比是在热态启动时发生，汽缸及转于在停机后冷却过程中，常常不可能冷却绝对均匀。1）汽缸有上下温差，转子有一定热弹性弯曲。2）若操作不当，使汽轮机进了冷汽、水，因汽缸温度仍甚高，则会使汽缸产生其大变形，汽封位置及间隙将发生改变；因此：1）在热态启动前应连续盘车，保证转于各部分温度均匀；2）大轴晃动值应与安装后测得的原始值相等，若有差异，则表明转子存在弹性热弯曲，应查明原因后可方再开车。,第三节 运行条件对碰摩及大轴弯曲的影响,由于大轴晃动度测量点距离铀承较近，测得的晃动度值小于转子的最大弯曲。最大弯曲值可根据近似弯曲弧线求得，亦可近似根据距轴承的距离

39、比例求得，以确定是否冲转启动。3）当大轴晃动度值偏大则可能在停机或启动时发生碰摩。并且由于大轴弯曲，增大了旋转时的不平衡离心力，在转速增高时变大，可进一步增大碰摩的可能性。4）若在启动前因测点损坏(例如上下缸温度测点常会损坏)，或者怀疑指示值不准，不知汽缸上下温差，或者晃动表指示偏大，认为不正确，这时在没有充分证明前不应冒险开机。,第三节 运行条件对碰摩及大轴弯曲的影响,在检修中发现温度测点损坏、应尽可能修复。若因缸内测点损坏不开缸大修就不可能修复，则应当考虑对一些关键测点，改变结构，例如内缸温度测点改为直插式。装在外缸上，插入内缸套管内以便不开缸便可检修，或者用双热电偶式温度计。对于大轴晃度

40、指示计，可在适当位置加一机械式晃度计，以便对照，开机时可抬起，不与轴接触。,第三节 运行条件对碰摩及大轴弯曲的影响,二、转速影响 在汽轮机启动过程中，若发生碰摩，其可能引起的损伤程度与当时的转速高低有关。在盘车过程中，由于转速很低摩擦产生的热量很少，不会引起过大的热应力，也就不会引起转子产生水久性弯曲。若在冲转后发现产生碰编，在轴封处看到冒出火花或者振动明显加大，车头晃动，则应立即停机，以免事故扩大。停机后投盘车，消除热弹性弯曲，以免事故扩大。当低速暖机时，例如500一500rm凡若发现转子有碰摩象征，不能认为在低速转动较盘车更易于使转于温度均匀化，热弯曲可以早点恢复。,第三节 运行条件对碰摩

41、及大轴弯曲的影响,实际上，由于在低于临界转速下转动，其振动特性是不平衡离心力(轴上凸出位置)与振动的位移向量为同方向(相位差小于90。)，振动会使摩擦加剧，振动将更大、事故特扩大，须停机。当转子在高于临界转速下运行时，振动的位移向量与不平衡离心力反向(相位差大于90，当较临界转速高得较多时相位差近于150170)，升速后振动可能使摩擦减小故当发生轻微碰摩时，仍可继续运行，但在转速高时，碰摩速度变快产生热量变大，仍可能使热弯曲变大，故仍宜停机。用盘车来消除热弯曲后再开机为好。,第三节 运行条件对碰摩及大轴弯曲的影响,三、汽缸上下缸温差 在汽轮机启停及低负荷时，汽缸上下缸因外界条件不同，下缸与很多

42、管道相联，散热面大，保温困难，加上空气流动时先与冷空气相接触，故一般下缸温度较上缸温度低，使得汽缸上弯曲，汽封下部间隙变小。一般向压内缸允许上下温差为35C外缸为50，中压缸为50。根据制造厂提供的资料介绍，上下缸温差每增加10 汽缸内汽封下间隙约减小0.10mm。,第三节 运行条件对碰摩及大轴弯曲的影响,四、法兰内外壁温差 在汽轮机启停过程中，因汽缸法兰加热调节不当，会引起法兰内外温差；一般是法兰内侧温度高于外侧，使法兰热弯曲变形，使两端汽缸水平直径变大，垂室直径变小，变成水平椭圆形，上下汽封间隙变小，左右间隙变大，法兰变为外开口；汽缸中部与之相反，变为直椭圆形，上下间隙变大，左右间隙变小，

43、法兰为内开口。现在一般规定汽缸法兰内外温差不超过100，是根据法兰强度所决定的，这时法兰内热应力已近于材料的屈服极限。可求出上述热变形的直径变形量，检查汽封是否会碰摩。,第三节 运行条件对碰摩及大轴弯曲的影响,五、过临界转速时转子动挠度 汽轮机转子振动时。例如过临界转速时转子中心线并不是一直线，转子上各处的振动比例于转子在轴承外的轴振，转子中心线是一曲线，曲线的形状与临界转速的阶数有关。对于大型机组，第一阶临界转速时的振幅是在发电机转子中部为最大其他阶的临界转速与机组的结构有关，例如：对200MW国产机组:其二阶临界转速为1470一1650rpm，在中压转子第1720级附近，当二瓦及三瓦处的轴

44、振为1单位时，中间的振幅将为6.25和5.26单位。,第三节 运行条件对碰摩及大轴弯曲的影响,第三阶临界转速为19361987rpm。振动最大在高压转子的调节级处，当一瓦及二瓦处的轴振为1单位时，则调节级处的振幅为8.33和5.00单位。根据最大振动处的汽封间隙，可求出相邻瓦处的允许轴振,当轴振超过此值时则中间轴封间隙将消失，发生碰摩。六、转子中心在轴承中的位移 当汽轮机在静止时轴颈停在轴承中的底部，检修时测量汽封的间隙便是在此状态下进行的。但是当汽轮机转动工作时，在轴承中形成油楔、转子中心在轴承中沿转动方向向前向上移动，移动量的大小由轴承处的压强及油的粘度等条件确定。对现在一般轴承的设计参数

45、，大机组轴颈直径，将向上向旁移动0.200.30mm。,第四节 径向碰摩大轴弯曲事故举例,1.事故经过 某发电厂200MW机组，于12时26分因220kV母线短路而停机。于次日10时50分开机，除氧器已加热到130，用除氧器汽平衡管蒸汽向轴封供汽，11时00分：真空抽至26.9kPa。此时高压内缸下缸内壁温度为370，内缸上缸内壁温度测点已坏，启动工作因交接等其他问题拖延。到13时00分：高压内缸下缸内壁温度降到340 未引起重视。13时52分：新汽压力为2.06MPa，主汽温为395，润滑油温为42，大轴晃动度指示为0.06mm，盘车电流为1518A，稍有摆动。,第四节 径向碰摩大轴弯曲事故

46、举例,13时55分：将供轴封汽改用新汽，并投用汽加热系统，用电动隔离阀的旁路阀冲转开机。冲转时，高压内缸下缸内壁温度又降至278。冲转后转速维持在490500rpm，振动不大。14时00分：继续升速，当转速接近1500rpm时，振动变大，1、2号轴承振动达0.16及0.14mm，立即打闸停机，同时破坏真空。14时08分：转于静止惰走5min，盘车投不上，后用行车盘动转子。大轴晃动度指示达1.03mm，便将转子停在此位置，利用汽缸上下温差直轴。待大铀晃度变小到0.35mm后、指示值不再变化。15时51分：投电动继续盘车但大轴晃度不再下降，表明大轴已产生永久性弯曲。,第四节 径向碰摩大轴弯曲事故举

47、例,2.事故原因分析 主要原因是：在热态启动时、轴封供汽温度偏低、真空又拉得较高，使缸内进入大量低温蒸汽，使汽缸壁温大幅度下降未引起重视。上汽缸温度计损坏，不了解上下缸温差扩大的变化，引起汽缸变形拱背，汽缸收缩变形。启动后动静发个碰摩，转子局部过热使大轴产生永久性弯曲。次要原因是：轴封汽切换到新汽太晚，用电动隔离阀的旁路开机、阀后的管道没有得到暖管，使得进汽温度亦会偏低。开缸检修时又发现转子中心相对于汽缸低0.18mm，使轴封下间隙偏小。,第四节 径向碰摩大轴弯曲事故举例,3损坏情况 开缸后检查发现：高压前轴封及1、2、3级喷嘴钣汽封下部磨损较为严重，汽封片最大磨去2 mm。叶片的围带及径向汽

48、封片亦有不同程度的磨损磨损最深处近1 mm，轴承亦有磨损。大轴最大弯曲值为0.52 mm，位于距调节级叶轮后150mm处。,第四节 径向碰摩大轴弯曲事故举例,二、汽轮机下缸进水失察引起碰摩1事故经过 发电厂200MW机组带140150MW运行，26日因锅炉泄漏，于11时55分拍保险停机。29日锅炉检修结束 6时40分锅炉点火，10时0 5分汽轮机冲转，10时30分并网，带上15MW负荷，因锅炉问题汽温急剧上升，十几分钟内汽轮机进口处主蒸汽温度由340上升到480，高压缸差胀由2mm上升到4.8mm，汽轮机被迫减负荷到零，但高压缸差胀仍有增大趋势，于是解列拍保险停机，拍保险后高压缸差胀增到5mm

49、以上(指示表已到头)。经研究决定待高压缸差胀减小到3mm以下、p0为2.943MPa、t0为350以上再开机。,第四节 径向碰摩大轴弯曲事故举例,当晚21时差胀变小，满足上述条件，汽轮机轴封送汽暖管，锅炉点火，投高压旁路，未投减温水 22时新汽压力、新汽及再热汽温近于满足启动要求，便准备开机。22时10分 供轴封汽、开始抽真空，暖法兰加热装置联箱，22时15分 投低压旁路及其减温水，23时30分 投高压旁路减温水。次日0时13 分 开电动隔离阎，0时15分 停高压旁路减温水，0时19分投法兰加热装置 0时21分冲转。,第四节 径向碰摩大轴弯曲事故举例,当时主汽压及再热汽压为：2.6492.45

50、3MPa及0.2940.432MPa 新汽及再热汽温为：360 306 及245241，高中低压缸差胀分别为：2.55mm、0.3mM及0.95mm 轴向位移为0.1mm，真空为89.32kPa。冲转后，于0时28分转速开至800rpm因振动过大，拍保险停机，同时破坏真空。0时35分转于静止，投盘车未果。待1时12分投盘车成功，测得大轴晃度为0.13mm，2时25分大轴晃度增大至0.36mm，判定大轴弯曲。,第四节 径向碰摩大轴弯曲事故举例,2.设备损坏情况 开缸检查后发现高压缸前轴封第3、4段碰摩损坏严重;轴封套下部120范围内全部损坏，个别级的围带铆钉头稍有磨损汽封片大部分碰倒；大轴弯曲最