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1、汽轮机的运行监视,监视的意义：（1）避免参数超限；（2）力求设备在较经济的工况下运行；（3）通过对设备的定期检查，掌握运行设备的健康状况，及时发现影响设备安全运行的隐患，做好事故预想，避免设备损坏。,检查内容和方法,根据机组自身特点，选择发生异常率较大且对机组正常运行有严重威胁的参数作为经常监视项目，对其他般参数及辅机阀门的启停开关情况做定期和不定期的检查。对汽轮机组运行中出现的各种报警，运行人员应特别重视。定期巡回检查中应通过眼看、手摸、耳听、鼻嗅来判断设备运行情况，并按规定的路线和规定的内容进行检查，做到认真细致不漏项。,汽轮机运行监视参数,负荷、转速、主蒸汽及再热蒸汽的压力和温度、真空、
2、润滑油和调节油压及油温、给水泵转速流量及给水母管压力、电动给水泵运行电流、调节级后压力、轴向位移、偏心、振动、胀差、凝汽器和除氧器水位、轴封母管压力、推力瓦和支承瓦的瓦温及回油温度、“CRT”报警及常规报警等。,负荷与主蒸汽流量的监视,机组负荷变化的原因有两种； 一种是根据负荷曲线或调节要求由值班员或调度员主动操作； 另一种是由于电网周波变化或调节系统故障等原因引起。,负荷与主蒸汽流量的监视,如果负荷变化与主蒸汽流量变化不对应，应注意该段抽汽与上一段抽汽的压差是否过大，以免隔板应力越限、隔板扰度增大，造成功静部件碰撞故障。当机组负荷变化时，对给水箱水位和凝汽器水位应及时检查调整。对除氧器、加热
3、器及轴封供汽压力的变化，也应进行调整。轴封压力不能维持时，应切换汽源。,主蒸汽压力对汽轮机运行的影响,主汽压力上升而主汽温度、排汽压力不变，末几级理想焓降有所增加，再加上汽压增加使蒸汽流量增大，使未几级叶片的弯应力明显增大(末级最显著)。因此，为考虑末级叶片的安全，在主汽压力升高时应限制主汽流量。主汽压力降低时，应限制蒸汽流量不超过设计最大值，如主汽压力下降过多，则不允许机组负荷带到额定值，同时应要求锅炉尽早恢复汽压。,主汽温度对汽轮机运行的影响,汽温下降超过规定值时，不允许机组继续带额定负荷，需要限制机组出力。主汽温度的快速大幅度下降会造成汽机金属部件产生过大的热应力、热变形，甚至导致汽轮机
4、水击事故发生。所以主汽温度下降在50以上时就要立即打闸停机。主汽温度升高使调节级理想焓降增大，各中间级理想焓降基本不变，末级理想焓降减少，此时应限制机组功率不超过设计最大值。,排汽压力对汽轮机运行的影响,背压升高时，汽轮机的理想焓降将减少，相同流量下的功率将减少。背压升高后会引起排汽部分的法兰、螺栓应力增大。排汽压力升高，使排汽温度大幅度升高，使排汽室的膨胀量增大，使低压转子的中心抬高，引起机组强烈振动。排汽温度的升高，使凝汽器的外壳与铜管的相对膨胀差增大，可能使铜管的张口松动。排汽压力降低，如机组仍在最大流量下运行，则最末级叶片的应力可能超过允许值，并且湿度增加，将会加剧叶片的冲蚀损坏。,低
5、压缸喷水减温,在夏季运行时，由于冷却水温度较高，引起排汽压较高，就会引起上述轴向推力过大、机组振动、铜管泄漏等不安全因素。故一般限制其排汽温度不超过80。为了防止排汽温度过高而超过允许值，大型汽轮机的排汽缸都设置有喷水减温装置。,真空降低,真空降低的原因：抽气器失常、负压管道漏入空气、虹吸井密封不良、凝汽器水位过高超过空气管、轴封供汽压力降低、凝结水泵失常、循环水减少或中断、凝汽将内供聚过多空气等。当真空降低到规定值以下时，应按规定减负荷达一定值。,监视段压力的监视,在汽轮机运行中，将调节级汽室压力和各抽汽段压力通称为监视段压力。运行重可用监视段压力监视汽轮机负荷的变化和通流部分的运行工况。
6、在压力级通流面积没有改变和没有积垢的条件下，监视段压力与该处蒸汽流量近似成正比。所以一方面调整段压力可作为流量变化的临视点；另一方面在流量不变压力级积垢会引起压力升高，也可作为监督有无积垢的监视点。,对易积垢的机组通常规定监视段压力增加率的允许值，用以监督通流部分的积垢情况，冲动式机组一般规定为5，反动式机组一般规定为3。,监视段压力的监视,轴向位移的监督,引起轴向位移增大的原因，主要有：(1)轴承润滑油质恶化；(2)推力轴承结构有缺陷或工作失常；(3)轴向推力增大(4)蒸汽流量增大、蒸汽参数降低、真空降低、 隔板汽封磨损漏汽量增大(5)通流部分积垢等因素都会引起抽向推力增大.(6)特别是汽缸
7、进水将引起很大的轴向推力。,推力瓦块乌金温度及回油温度,轴向推力明显增大时，会使推力盘与推力轴承油膜之间以及油膜与推力轴承瓦块乌金之间的摩擦力明显增加，引起推力瓦块乌金温度及推力轴承回油温度升高 汽轮机装有轴向位移保护和推力瓦块金属温度指示表计，并且规定了轴向位移最大允许值，推力瓦块金屑温度最高允许值一般为9095，推力轴承回油温度最高允许假一般为75。,机组振动的原因,机组振动的原因,1.转子质量不平衡 由于转子的质心不在旋转中心线上，转子旋转时就产生了不平衡的离心力。 汽轮机运行时出现动叶片和拉金断裂，动叶不均匀磨损，蒸汽中携带的盐分在叶片上不均匀沉积等使转子产生静不平衡。 汽轮机检修时拆
8、装叶轮，连轴节，动叶等转子上的零部件也会造成不平衡。,机组振动的原因,2. 连轴器缺陷及转子不对中,机组振动的原因,机组振动的原因,3. 电磁激振力引起的振动1）发电机转子线圈匝间短路。励磁消失则 振动消失。2）发电机定子铁芯在磁力作用下发生激烈 振动。在这一周期性力作用下，在定子铁芯中将出现双转速频率的振动。3）发电机转子及定子间歇的不均匀而引起 的发电机转子振动。,机组振动的原因,4. 振动系统的刚度不足与共振 强迫振动的振幅与系统的静刚度成正比，系统的静刚度不足又会引起共振频率降低。如果工作转速接近共振频率，就可能发生共振。 系统刚度不足除了设计上的原因外，还有轴承座与台板，轴承座与汽缸
9、，台板与基础之间连接不够牢固等原因。,机组振动的原因,5. 轴承油膜振荡 轴颈在轴承中旋转时，油膜的作用使轴颈在轴承中产生涡动，出现涡动时的转速称为失稳转速。这就是所谓“油膜振荡”。,油膜振荡的特点,a. 发生油膜振荡时，振动的波形突然发生变化，并且振动波形中除了50HZ的正弦波外，还出现低频谐振，如下图所示：,油膜振荡的特点,b. 随着轴承振幅的突然增大，机组的声音也发生异常，好像抖动一样。c. 油膜振荡一旦发生以后，涡动速度将始终保持等于第一临界转速，而不再随转速的升高而升高。所以，油膜振荡是不能用提高转速的办法来消除。,机组振动的原因,6. 轴的扭转振动 轴系两端若分别受到方向相反的扭转
10、力作用，轴系就会发生扭转变形，当一端扭转力撤消后，轴截面就会在顺时针和逆时针来回扭转，这就是扭转振动。,发生扭转振动的原因,汽轮机调节系统带负荷摆动；发电机相间短路；线路单相接地短路；自动重合闸失败；发电机失同步；发电机不同期并网；线路谐波引起。,机组振动的安全性评价,旋转机械转轴径向振动的测量和评定 第2部分: 50MW以上 额定转速1500r/min、1800r/min、3000r/min、3600r/min陆地安装的汽轮机和发电机 GB/T 11348.2-2007,汽轮机发电机组轴振动的限值（位移峰峰值，单位m）相对振动绝对振动极段转速（r/min） 极段转速（r/min） 1500
11、1800 3000 3600 1500 1800 3000 3600A100 90 80 75 A 120 110 100 900B200 185 165 150 B 240 220 200 180C300 290 260 240 C 385 350 300 290,轴瓦温度,当发现下列情况时要打闸停机 (1)任一轴承回油温度超过75，或实然升高到70时；(2)主轴瓦乌金温度超过85；(3)回油温度升高，轴承内冒烟时；(4)润滑油泵启动后，油压仍低于允许规定位。为了使轴瓦工作正常，各轴承进油温不应低于40。,胀 差,当某一区段的胀差值超过了在这个方向的动静部件轴向间隙时，就会发生动静部件的摩擦
12、或碰撞，造成启动时间的延误或引起机组振动、大轴弯曲等严重事故。胀差指示器只能指示测点处的胀差值，而并不能准确地反映汽轮机各截面处的胀差情况，有时胀差指示器指示数值在允许的范围之内，转子与汽缸的某些地方还会出现摩擦现象。,运行人员监盘与现场检查。,除了上述的主要参数外，汽轮机正常运行中，运行人员在监盘时还要注意其他参数。室内监盘不能完全替代现场检查。监视与判断处理：某200MW机组运行中，给水泵电流突然增大，超过额定值，值班人员发现后，立即将泵停止，事后检查是电动机两相运行的结果。由于发现及时，值班人员制止了一次烧电机事故。可见，汽轮机及其辅助设备的参数监视都非常重要。,2、汽轮机的变压运行,变
13、压运行又称为滑压运行，是在调节汽门几乎全开，只有很小节流的情况下，使调节汽门前的主蒸汽压力随负荷的大小而升降。变压运行有纯(全)变压和复合(混合)变压两种方式，它取决于汽轮机的运行状态。纯变压运行可用于所有机组上(主汽门调节和喷嘴调节)，与汽轮机调节汽门设计无关。复合变压运行则常用于有若干个调节汽门，能部分进汽的汽轮机上。,纯变压运行,纯变压运行时，由锅炉燃烧改变汽量和汽压来改变负荷，即汽轮机调节汽门均保持全开或接近全开的位置上，很少节流。其特点是几乎无节流损失，但难以迅速改变负荷以响应电网频率变化的要求。,复合变压运行,复合变压运行时，汽轮机满负荷时保持全压，初始的减负荷用关闭一两个调节汽门
14、来完成。在第一个或第二个汽门关闭下再减负荷时，可用保持其余调节汽门全开，同时降低汽轮机进汽压力来完成。,汽轮机变压运行,汽轮机调节汽门开度与负荷的对应关系,变压运行的特点,1. 变压运行可以改善机组部件的热应力和热变形：这是因为过热和再热汽温基本不变，热应力和热变形也维持不变。2. 再热汽温易于控制：过热和再热蒸汽在相当大的范围内可维持不变。3. 有利于机组变工况运行和快速启停操作：滑压运行时，锅炉汽温和汽轮机各级汽温变化很小，因此有利于变工况。,变压运行的特点,4. 给水泵功耗小：给水流量减少，给水压力也减少。当给水泵为汽轮机驱动时，功耗节约更显著。5. 提高机组效率和减轻汽轮机结垢：提高高
15、压缸内效率，提高主蒸汽和再热蒸汽温度，降低给水泵功耗。被击碎的水垢减少，减轻结垢，蒸汽压力随负荷降低使得蒸汽溶解的盐分减少，也使结垢减少。,定压运行和滑压运行,3、设备寿命的监督,蠕变热疲劳应力松弛脆化应力腐蚀汽轮机的寿命汽轮机的寿命管理,蠕变曲线,蠕变与运行,（1）对于同一种金属材料，影响蠕变曲线最主要的因素是承受的应力。在同一温度水平下，部件承受的机械应力值越大，蠕变越激烈，蠕变断裂时间越短。同一机械应力下，温度越高，蠕变越激烈，蠕变断裂时间越短。为此，在运行中严防蒸汽超温超压。（2）同时运行中因为叶片、隔板等的微量伸长，都可能引起动静部分发生摩擦，所以汽轮机转子、汽缸、叶片、隔板等零部件的蠕变总变形量要严格监视与限制。,热疲劳,疲劳是指材料在某一点或某些点上受到变化的应力和应变，而经过足够次数的变化后可能最终产生裂纹或断裂时，其结构局部发生渐进性永久变化的过程。交变应力越小，金属材料产生裂纹或断裂所经历的应力和应变循环次数越多。一般把部件承受104-105次应力和应变循环而产生裂纹或断裂的现象称为低周疲劳。把能承受107次应力应变循环的作用而不发生破坏的应力称为疲劳强度极限。,
