汽轮机组的运行安

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1、汽轮机组的运行安全,安徽新力电业科技咨询有限公司,电力生产的基本方针是“安全第一”，因为发电厂发生事故，尤其 是 发 电 设备的严重损坏事故，不仅会对企业造成严重的经济损失，而且会对国民经济和入民生活带来重大的损失。汽轮机组连续长期在高温、高压、高转速条件下工作，又与众多辅助设备和复杂的汽、水、油、汽系统联合工作，不可避免地会发生一些故障和事故。为了避免设备发生重大损坏事故，以及减轻设备的损坏程度，缩短处理和检修时间，尽早恢复发电和供热，就要求汽轮机运行值班入员对各种事故能迅速准确地判断和正确熟练地操作处理。,首先，运行值班入员要牢固树立“安全第一”思想的，值班中有工作责任心，应该认真按运行规

2、程要求巡回检查，及时发现运行中的异常问题，并采取有效措施，做到预防为主，同时要加强运行分析，抓住事故苗头，将一些事故发生前的征兆分析判断后做正确处理，就可以避免或大大减少损失。其次，运行值班入员要熟练地掌握设备结构和性能，熟悉汽水等系统和事故处理规程，经常做好事故预想和进行事故演习培训，一旦事故发生，能迅速准确地判断和熟练地操作处理。,广 义 地 讲 ，汽轮机事故包括汽轮机主机事故和汽机厂房中同汽轮机主机有关的系统事故这些系统有凝结水系统、给水系统、循环水系统、旁路系统、凝汽器和真空抽气系统、汽轮控制系统。本次仅对汽轮机主机的一些主要事故进行分析，以提高识别和预防事故的能力。,汽轮机重大事故的

3、处理原则,一、事故处理的原则 所谓事故，是指机组离 开 正 常 运行的各种不正常工况。不正常的状况不一定马上给机组带来损害，但如果处理不当，则会造成设备损坏的恶劣事故。所以，事故发生时，运行入员应能迅速作出事故的种类、严重程度、范围、原因以及可能后果的判断，这就要求运行入员必须通晓本厂机组的运行规程、机组的性能、可能出现的各种事故及处理方法。消除事故时，一般应遵循下列原则:,(1)消除事故要快，要保障安全，不 使 事 故 扩大。 (2)要消除可能发生的入身危险事故。 (3)防止设备损坏。 (4)在消除事故的过 程 中 ， 不允许遗忘对负荷、转速等基本工作参数的监视。 (5)事故处理过程中，应尽

4、可能与调度等上级部门取得联系，在值长或单元长 统 一 指 导下迅速处理。 (6)事故 消 除 后 ，应将事故的原因、事故的发展过程、损坏的范围、恢复正常运行采取的措施、防止类似事故发生的方法和事故发生时的监视过程，以及机组的主要技术数据详细记录。,随 着 自 动 化水平的提高，现代化大机组都采用机炉协调控制系统(CCS)，机炉之间的联系极为密切，而且这种关系随着机炉协调系统方式的选择以及汽轮机数字电液调节(DEH)方式、旁路方式的不同而有所不同，故在处理事故时，应相应地注意机组的运行方式的变化。就汽轮机而言，应注意以下问题:,(1)当机炉主要设备发生故障时， 控 制 系 统能自动降低负荷在相应

5、水平。在发生事故时，运行入员切不可阻挠降负荷，而应调整机炉协调控制系统的运行方式，帮助机组达到一个新的稳定工况。 (2)对于直接 影 响 机 组负荷，影响机组安全的事故发生，一般来说，自动装置能将机组安全地保持在一个固定工况，运行入员应能判别设备、系统的状态是否是自动装置正确动作的结果，运行入员千万不得乱操作，以防入为地将事故扩大。,(3)为了保证安全起见，对于一些重要的参数，都有二级 报 警 。 第二级报警有的是自动脱扣，有的是发信号要求入为确认后脱扣，这就要求对已出现的报警迅速加以处理。当发现有事故迹象时，要求几只仪表综合判断，尽可能加以确认，对于已到脱扣参数值时，应自动脱扣。 (4 )

6、发 生 事故以后，应启动CRT故障记录，以便于事故的分析和处理事故水平的评价。,二 、 紧 急故 障停机条件 处理事故时，应根据事故 的 部 位 、征兆和性质分为紧急故障停机和一般故障停机，两者的主要差别是前者应立即打危急保安器，解列发电机，并破坏真空，启动辅助油泵，尽快将机组停下来;后者通常是先逐渐降负荷到零，然后解列发电机，再手打危急保安器停机，启动辅助油泵，不需要破坏真空，只是根据运行规程规定降低真空，其他停机操作都按运行规程规定执行。,紧急故障 停 机 时 .机组各部件的金属温度变化剧烈，高温部件的热应力、热变形都变化 很大，因此对机组的使用寿命影响很大，同时各项操作紧张，容易发生操作

7、忙乱而误操作损 坏设备，所以除非故障性质恶劣必须尽快停机，否则应尽可能不采取紧急故障停机方式。 在下列情况下，应采取紧急故障停机:,(1)汽轮机的转速升高值超讨危急保安 器 动 作范 围，通常是超过额定转速的112%. (2)汽轮机转子轴向位移或胀差超过规定的极限值(对于正胀差超限，在停机前首先 采取措施，如降低负荷、降低汽封温度等;待胀差降到一定范围后再打闸停机，以防因泊桑效应使胀差进一步加大，造成设备损坏)。 (3)油系统油压或主油箱油位下降超 过 规 定 值。 (4)任一主轴承或推力轴承瓦块的乌金温度及 回 油 温 度快速上升，并超过规定的极限值。,( 5) 凝 汽器 真空下降超过规定的

8、极限值。 (6)主蒸汽温度突然上升，且超过规定的 极 限 值 。 (7)主蒸汽温度突然下降，且超过规定的极限值或 出 现 水 冲击现象。 (8)汽轮机内部发出明显的金属摩擦、撞击声音或其他不正常的声音 。 (9)主轴承或端部轴封发出较强火花或冒浓烟。 (10)汽轮机油系统着火，就地采取措施无法扑 灭。 (11)汽轮机发生强烈振动,(12)主蒸汽管道、主凝结水管道、给水管道、背压排汽管道及油系统管道或附 件 发 生破裂，急剧泄漏。 (13)加热器 、除 氧 器 等压力容器的压力超过规定的极限值而无法降低或容器发生爆破。 (14)发电机强烈冒烟或着火。,三、紧急故障停机的通常操作 顺序 (1)手打

9、危急保安器，确认自动主汽 阀 、 调 速汽阀、抽汽止回阀已迅速关闭，调整抽汽机组的旋转隔板关闭。 (2)向主控制室发 出 “ 注 意”、“危险”信号，解列发电机，这时转速下降，记录惰走时间。 ( 3) 启 动 交流油泵，注意油压变化。 (4)凝汽式机组应开放真空破坏门， 停 止 抽 气器，破坏凝汽器真空。,(5)开放凝结水再循环阀，关闭低压加热器出口水阀，保持凝汽器水 位 。 (6)调整抽汽式机组应关闭中、低压电动送汽阀，解列调压器。背压式机 组 应 关 闭背压排汽电动总阀，开放背压向空排汽阀，解列背压调整器，把同步器摇到下限位置。 (7)根据需要联系值长投入减温减压器。 (8)其他操作按一般

10、停机规定完成。 (9)处理结束后，报告值长及车间领 导 。,第一节 汽轮机动静部分摩擦 及大轴弯曲,汽轮机的大轴弯曲事故在我国机组出现次数较多，大轴碰磨是大轴弯 曲 的 主 要原因，占大轴弯曲事故起因的80%以上。大轴弯曲后振动变大，会迫使机组停运，而且会使一些轴封被磨损，通流部分损坏。轴封及通流部分修复困难大，将大轴重新校直费时较多，造成重大损失。,举例： 某厂一台汽轮机，一次采用中参数(汽压为4MPa，汽温为360)启动，冲转定速后，因电气故障延误了并车时间，此时蒸汽参数升高至汽温470 ，汽压5MPa。汽轮机运行要求锅炉降温，锅炉开一级减温水，5min后未见温度下降，又开二级减温水，主汽

11、温度降到430时关闭二级减温水，并网前关小一级减温水，并网后开大电动主汽门时汽温急剧下降，二号进汽管道汽温突降到270 。,这时运行入员发现旁路门门杆冒白汽，同时机组声音异常，低压缸后部汽封冒火，有功负荷表到零，加负荷无效，窜轴、胀差指示到最高限。此时，运行入员仍误认为是仪表电流中断，直到汽封冒火引起着火时才被迫停机。由于窜轴保护未投入和判断错误，再加上从司机到班长再到值长的层层指示，延误了停机时间，致使推力瓦连同乌金厚度共磨去6. 7mm，造成了通流动静部分严重磨损，设备严重损坏。,一、事故原因 (一)动静部分 发 生 摩 擦的原因 造成汽轮机动静摩擦事故的原因 是 多 方 面的，归纳起来主

12、要有以下几种: (1)动静部件加热或冷却膨胀不均匀。由于相对于转子来说，汽缸质量比 较 大 ， 而受热面比较小，即转子和汽缸的质面比相差较大。在启动过程中，转子加热和膨胀的速度要比汽缸快，这样就产生了膨胀差值，通常称为胀差，如果胀差超过了轴向的动静间隙，就会在轴向产生动静摩擦另外，由于上下汽缸散热和保温条件等不同因素，上下汽缸也将会产生温差，汽缸法兰内外受热条件不同也会产生温差，这些温差都会使汽缸变形，从而改变了动静部分的间隙分配。,当间隙变化值大于动静间隙时，就会产生动静摩擦。此外，如果在运行中滑销系统工作失常或汽缸变形，都会导致汽缸和转子偏心而造成动静摩擦。 (2)动静间隙调整不当。在汽轮

13、机启动和运转过程中，汽缸热应力和热 变 形 以 及各受力部件的机械变形，必然会引起动静间隙的变化。所以就要求全面地考虑各种因素的影响，制定出合理的动静间隙，在安装和检修过程中进行认真的检查与调整，若动静间隙调整不当，就会引起动静摩擦。,(3)汽缸法兰加 热 装 置 使用不当。合理地使用汽缸和法兰加热装置可以减小胀差，避免动静部分摩擦，如果加热过度就会使法兰外壁温度高于内壁，使汽缸产生危险的变形，或左右法兰加热不均匀等，均会产生严重的动静摩擦。 (4)受力部件机械变形超过允许值。通流部分 的 受 力部 件，如隔板叶轮等，由于设计刚度不足或在异常工况(如提高出力)下运行，使工作应力增加，都会使这些

14、部件产生过大变形，从而造成严重的动静摩擦事故。,(5)推力瓦或支承轴瓦损坏。由 于 推 力 瓦或支承轴瓦损坏，转子随之产生大量的轴向或轴向位移，从而产生动静摩擦。 (6)转子套装部件的松动位 移 。 当 转子套装部件的松动位移超过规定轴向间隙时，显然要造成动静摩擦。 (7)机组的强 烈 振 动 。由于转轴的强烈振动，当轴振动的振幅超出轴向动静间隙时，将产生动静摩擦。 (8)在转子 挠 曲 或 汽缸严重变形的情况下强行盘车。 (9)通流部分部件破损或硬质杂物进入通流部分。,(二)引起大轴弯曲的原因与机理 1.大轴弯曲机理 由于汽轮机的大轴 很 粗 ， 所以产生永久弯曲事故绝非由于外力加在轴上所致

15、。根据计算，这需要几十吨的外力才能使轴的中部产生几毫米的变形，应力仍小于屈服极限，不会产生永久变形。大轴在初 加 工 后精 加工前，均经过“热跑”，即转子在稍高于工作温度(低于相变温度)下长时间转动，以消除由于锻打和粗加工时产生的内应力，故正常转子也不会由于内应力逐渐消失而产生变形，而且即使原来仍稍有内应力，也将因长期工作在工作温度下消失，且由此产生变形也应是长期缓慢的，不会产生突变。,大轴的弯曲一般均是由于热应力过大造成的 。大 轴在 圆周上局部摩擦受热，该部分材料遇热膨胀，而周围的材料温度较低，热膨胀较小，因而受热部分的热膨胀受到约束，膨胀量比自由膨胀时的膨胀量小，材料受到压应力;而对于材

16、料较冷的部分材料，将受到相反的拉应力，这时转子便产生热变形。在温度较高的一侧，轴向长度较大，在温度较低的一侧，轴向长度较短，故轴变弯，凸向温度较高的一侧。 大轴弯曲可分为两种:一种为热弹性弯曲， 另 一 种 为永久弯曲。热弹性弯曲是指转子在一截面上温度不均匀，转子受热时，在轴向上热膨胀不均匀造成弯曲，但温差较小，热应力较低，低于屈服极限，因而不会产生永久变形，待转子内温度均匀后，转子又变直，热弯曲自然消失。,永久变形则不同，当转子局部区域受到强烈急剧加热(或者冷却)时，此区域与其他部分产生很大的温度差，受热部分热膨胀受到约束，受到很大的压应力，当此压应力超过材料的屈服极限时，转子受热部分产生压缩性塑性变形;与之相反，在温度较低处则因受拉而轴向长度变长。当转子内部温度均匀后，该部分的塑性变形不会消失，从而使转子产生永久变形，同时轴内存在着一些残余内应力，在原受热部位变为受拉。,2.大轴弯曲原因 引起汽轮机大轴弯 曲 的 原 因是多方面的，但在运行现场，主要有以下几种情况: (1)由于通流部分动静摩擦，转子局部过热，一方面显著降低了该部位屈服极限 ， 另 一方面受热局部的