汽轮机设备及运行课件(9)(PPT33页)

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• 哈尔滨汽轮机厂原提供的冷态冲车参数为:主汽 8.92MPa/360℃、再热汽1.0MPa/320℃。依此规定， 主汽过热度仅有58℃，加之高压主汽门冲车时存在 一定的节流温降，选择该参数冲车，暖机效果难以 得到保证，同时，在相同燃料量的情况下，降低主 汽压力有利于对主汽温度的控制。经研究，修改了 ＃1机第一次启动的冲车参数：主汽压力 4.98/5.01MPa 、主汽温度400℃；再热汽压力 0.90MPa、再热汽温度389.9℃。但实际暖机过程中， 调节级温度仅升高85.3℃，未能达到预期的暖机效 果。经与汽轮机厂家共同探讨，认为单降主汽压力 而未降再热汽压力，造成了高、中压缸进汽量不匹 配，高压缸进汽量偏少是产生此次调节级升温缓慢 的主要原因，为此，进一步对冲车参数控制曲线进 行了修改，取得了满意的效果。
• 1）主、再热汽过热度保证至少50度 以上过热度。
• 2）保证中、低速暖机效果 • 3）保证高、中压缸进汽合理分配进
气量 • 4）一般采用中、低压微过热蒸汽
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• 汽机冲转、暖机的要点（以沁北为例）
• 沁北电厂汽轮机采用高中压缸联合启动的方式，中调门 自动按高调门的设定曲线开启，因此，冲车参数的选择 即决定了高、中压缸进汽量的分配，若主、再热蒸汽参 数匹配失当，将会导致进汽量的不平衡。在比较高主门 冲车和高调门冲车两种方式下节流温降的变化情况后， 电厂采用了节流温降较小的高压主汽门冲车方式，在转 速达2900rpm后，再切换至高调门的冲转。
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布置特点
• 这种反向布置的优点是：新蒸汽及再热蒸汽的进 汽部分均集中在高中压汽缸的中部，由于高温区 集中，可减少汽轮机转子和汽缸的温度差及热应 力：高中压汽缸中温度最高的部分布置在距离汽 轮机轴承最远的地方，则使轴承受汽封温度的影 响较小，轴承的工作温度较低，改善了轴承的工 作条件，还可平衡一部分高、中压汽缸内的轴向 推力。同时因为前后轴端汽封均处于高中压缸排 汽部位，会使轴端漏汽损失显著减少。此外，高、 中压合缸型式还减少了一至二个径向支持轴承， 缩短了高、中压转子的长度。

四、汽轮机结构简介
１、汽缸
高中压缸采用合缸，其通流部分反向布置，主蒸汽、再热蒸汽的进汽 部分集中在高中压缸中部；高压缸内有一个单列调节级和8个压力级， 其中第1～6压力级采用双层缸结构，第7～8压力级合用一隔板套；中压 缸共10个压力级，其中第1～6压力级采用双层缸结构， 第7～8和9～10 压力级分别合用一隔板套。高中压内外缸的下缸均悬挂在上缸上，内上 缸以水平中分面安放在外下缸上，外上缸以水平中分面安放在前后轴承 座上。 低压缸为分流双排汽，径向扩压式结构。其内缸为通流部分，外 缸为排汽部分；低压外缸与轴承座分开，直接支承在台板上；进汽采用 波形管与中低压联通管相连；低压外缸内装有喷水降温装置，顶部装有 两只安全膜板，当汽侧压力大于大气压力时鼓破。
保安系统图
（四）润滑油系统
主油泵 主油泵为单级后弯离心式油泵，由汽轮机主轴直接带动， 主油泵为单级后弯离心式油泵，由汽轮机主轴直接带动，供汽轮发电机 组的全部用油，出口油压为1.17MPa，流量为 组的全部用油，出口油压为 ，流量为270m3/h。 。 主油箱 主油箱为后置式，容积23 主油箱为后置式，容积 m3，其内部装有二道滤网，并设有六组总功率 ，其内部装有二道滤网， 的电加热装置， 为6×6KW的电加热装置，作冬季提高油温之用；其顶部装有排油烟风机，出 × 的电加热装置 作冬季提高油温之用；其顶部装有排油烟风机， 口设一调整门，维持主油箱负压在300～500Pa，最高 口设一调整门，维持主油箱负压在 ～ ，最高600Pa，以排除油箱中 ， 的油烟。 的油烟。 冷油器 系统中设有四台冷油器，并联使用。用来冷却润滑油， 系统中设有四台冷油器，并联使用。用来冷却润滑油，调整控制轴承进 油温度。 油温度。 过压阀 当润滑油压高于0.15MPa时，过压阀动作，排油至主油箱。 当润滑油压高于 时 过压阀动作，排油至主油箱。

1.EH油系统图
12.42~14.48MPa
高压
隔绝阀 （充气）
电液转换器
2.EH油系统常规设备
EH油箱：由不锈钢板制成，四个浸泡在油中的磁性过滤器 （吸附磁性杂质）
主油泵：通过挠性联轴器与驱动马达相连，每个油泵设计成 可连续工作，并布置在油箱的下方，以保证正吸入头。 油泵的输出流量会根据系统的用油量自动调节。
离心式主油泵不能自吸，在启停阶段要靠高压辅助油泵供油
主油泵外观
注油器
作用：向主油泵供油。如果主油泵的入口进 了空气，易断流，会造成系统工作不稳定， 因此进口需保持一定的正压。正常运行时， 这一正压由注油器提供
向润滑系统提供润滑油
注油器又称射油器，它实质上是一个 射流泵。安装在油箱液面以下，一般 有两个，为主油泵和润滑系统供油。
1-油箱；2-油位计；3-排烟孔；4-回油滤 网；5-净段滤网；6-中间挡板；7-放水管；
8-溢油管；9-人孔；10-加油口
主油泵 作用：为液压调节系统提供高压油和安全油
为注油器提供动力油
主油泵为单级双吸式离心泵，安装于前轴承箱内，直接与汽轮机主轴 （高压转子延伸小轴）联接，由汽轮机转子直接驱动。当汽轮机的转速 高于额定转速的90%时，主油泵能正常工作，主油泵正常工作时，吸入 口油压为0.09~012MPa，出口油压为1.0~2.05MPa 供油量大，出口压力稳定，轴向推力小，且对负荷的适应性好
注油器
高压辅助油泵
高压辅助油泵又称为交流启动油泵 (MSP)，为立式离心泵，驱动电机安 装于主油箱顶部，通过挠性联轴器与 泵轴相连。电机支座上的推力轴承承 受全部液动推力和转子重量。油泵浸 没在最低油位线以下，因而油泵随时 处于可启动状态。
在启动时，当汽轮机的转速达到约90% 额定转速前，主油泵的排油压力较低， 无法驱动注油器，主油泵入口油量不足， 因此，在机组冲转前应启动高压辅助油 泵向调节保护系统供油。

转速恢复
与外界平衡
2.功率频率调节
对于单元制中间再热机组，因有中间热容存在。 外扰 机组负荷变化 锅炉出口压力 造成“内扰” 蒸汽压力的变化将影响蒸汽的作功能力，使蒸汽流量和机组 功率之间的比例关系受到影响， 也就是说，1kg蒸汽作功能力产生变化。 即：同样的转速变化得不到相应的功率变化，不能适应外界 负荷变化的要求。这样，机组转速仍将继续变化，易引起电网频 率和调节系统的不稳定。 引入功率大反馈，即功率偏差信号，对机组功率和转速（频 率）的调节。
❖II象限 转速感受特性—转速与一次控制信号关系 ❖III象限 中间放大特性—一次控制信号与油动机行程关系 ❖IV象限 配汽特性—油动机行程与机组功率关系 ❖I象限 调节系统静态特性—功率与转速关系
一次调频为有差调节，汽轮机功率的改变量 正比于频率偏差。很明显，一次调频后满足了 外界负荷要求，但并不能保持电网频率不变。
频率二次调整
变化周期较长、变动幅度较大，有一定可预 测性。为在电网一次频率调整后，消除频率偏 差，通过调频机组或调频电厂，平移调节系统 静态特性线，改变调频机组的输出功率，补偿 电网负荷的静态频率特性产生的功率变化，使 电网频率维持在额定值。调频器来调整。
❖高压调门过开或过关
设置动态校正器，通过高压调门的过开或过关，用高压缸过增 或过减出力补偿再热器中间容积产生的时滞，改善机组的一次调 频性能。
❖设置旁路系统
为在机组启、停时有效控制再热汽 温和再热器的冷却，设置高压缸及中 低压缸旁路系统。
为在机组甩负荷时防止锅炉超压、 回收工质，设置机组大旁路系统。
液压(错油门、油缸等)部件组成。 当转速增大时，离心应力迅速增加，例如，转速升高到额定转速的120％时，汽轮机转子所承受的应力将接近于额定转速的1.

纯冲动级：蒸汽只在喷嘴中膨胀，在动叶通道中不膨胀。
冲动级：
带反动度的冲动级：蒸在汽现主代要冲在动喷式嘴汽中轮膨机胀中，广在泛动采叶用通，道简中称仅为有冲小动部级分。膨胀。
反动级： 蒸汽在喷嘴和动叶通道中膨胀程度相同。
反动级的效率高于冲动级，但是整级的理想焓降较小。
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大庆石化烷基化筹备组 Nick制作
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大庆石化烷基化筹备组 Nick制作
汽轮机速关
速关阀
速关阀也称为主汽门，它是 主蒸汽管路与汽轮机之间的主要 关闭机构，在紧急状态时能立即 隔断汽轮机的进汽，使机组快速 停机。
速关阀水平装配在汽轮机进 汽室侧面。按照汽轮机进汽容积 流量的不同，一台汽轮机可配置 一只或两只速关阀。
汽轮机停机时速关阀是关闭 的，在汽轮机起动和正常运行期 间速关阀处于全开状态。
• 叶根是将叶片固定在叶轮或转毂上的连接部分。 T型叶根：其结构简单，加工方便，其强度能满足较短叶片的工作需 要，因此普遍使用在较短叶片上。为了增加承载能力，可以采用外 包T型叶根和双T型叶根。
枞树型叶根：其承载截面接近于按等强度分布，承载能力最高。枞 树型叶根属于轴向装配式叶根，可以单装单拆。但是形状复杂、受 力面多、加工精度高，故多用于大型汽轮机的调节级和低压级。
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大庆石化烷基化筹备组 Nick制作
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汽轮机调速系统
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大庆石化烷基化筹备组 Nick制作
汽轮机调速
汽轮机调速原理
02
电液转换器
调速信号转变为二次油压力变化
错油门 二次油压力变化，改变动 03 力油流向，驱动油动机
转速 调节
01
调速信号 自现场/DCS系统来
调节汽阀
04
油动机通过连杆机构带动调 节汽阀，改变汽轮机进气量

凯迪12MW汽轮机转子临界转速：1533.5转/分 凯迪30MW汽轮机转子一阶临界转速： 2536rpm；二阶临界转速：5845rpm
2）转子临界转速的安全校核 • 汽轮机升速过程中迅速平稳地通过临界转速。 • 临界转速与正常工作转速之间错开一定范围。 刚性转子——一阶临界转速高于正常工作转速
的转子。
横销：引导汽缸沿横向滑动，并在轴向起 定位作用。
纵销：引导轴向滑动。纵销与横销中心线 的交点为膨胀的固定点，称为“死点”。
立销：引导汽缸沿垂直方向膨胀，并与纵 销共同保持机组的轴向中心不变。
角销：也称为压板，作用是防止轴承座与 基础台板脱离。
三、汽封
1、作用：减小漏汽损失。 根据装设部位不同，汽封可分为：
静止部分（静子）：汽缸、 隔板、轴承和汽封
一、转子 1.转子的结构
2、转子的临界转速 1）定义。在汽轮发电机组启动和停机过程中，
当转速达到某些数值时，机组发生强烈振动， 而越过这些转速后，振动便迅速减弱。这些 机组发生强烈振动时的转速称为转子的临界 转速。
转子有无穷多个临界转速，分别称为一阶、二 阶、三阶、…临界转速。
润滑油； 3）两表面间要有相对运动，且运动方向
是使润滑油从楔形间隙的宽口流向窄口。
2、轴承的结构 1）支持轴承 作用：承担转子的重量及转子不平衡质量
产生的离心力；确定转子的径向位置。
形式：
（1）圆筒形轴承 （2）椭圆形轴承 （3）三油楔轴承 （4）可倾瓦轴承
2）推力轴承 作用：承受转子上未平衡的轴向推力，
凯迪12MW汽轮机部分保护值： ETS超速动作：3270r/min 危急遮断器动作转速：3270—3330r/min 轴向位移停机保护值：+1.3或-0.7 mm （

下图为井冈山电厂二期660MW超超临界汽轮机组
１、汽轮机型号、型式
（1）汽轮机型号：N660－25/600/600 （2）汽轮机型式：超超临界、一次中间再热、三 缸四排汽、凝汽式
（3）调节系统型式：DEH－III （4）旋转方向：自汽轮机向发电机看为逆时针方 向
（5）汽轮机回热级数：8级（三台高加、一台除氧 器、四台低加）
汽轮机进汽量等于铭牌工况（TRL）进汽量，在上述工况条 件下汽轮发电机组在保证寿命期内能安全连续运行；此工况 下发电机输出的功率（称为最大连续功率（T—MCR），输 出功率值为705.364MW和热耗保证值7383kJ/kWh。
调节阀全开工况（VWO）
汽轮发电机组能在调节阀全开工况下安全连续运行，其 他条件同T-MCR工况时，汽轮机的进汽量不小于105%的铭 牌工况（TRL）进汽量，此工况称为调节阀门全开工况 （VWO）。汽轮发电机组在阀门全开工况下的机组输出功 率为740 MW。此工况为检验汽轮机进汽能力工况。
二）安全可靠性
随着蒸汽温度的升高，超超临界汽轮机可靠性面临的主要技术 问题是：
①常规材料的力学性能和许用应力下降，超超临界汽轮机承压 部件和转动部件的强度受到影响，需要开发和采用新材料、采 用蒸汽冷却技术。
②超超临界机组选用直流锅炉，直流锅炉没有汽包，不能进行 排污，给水中盐与锅炉过热器、再热器管子内表面剥离的氧化 垢微型固体粒子进入汽轮机，对汽轮机高压部分造成固体颗粒 侵蚀，对汽轮机低压部分易造成应力腐蚀和腐蚀疲劳。国外有 的机组运行3～4年就要进行焊接修补，有的机组运行40000～ 70000h后，受损伤的叶片必须予以更换。冲动式叶片固体颗粒 侵蚀比反动式叶片更为严重，定压运行机组比变压运行机组更 为严重。
二、随着蒸汽压力的升高，超超临界汽轮机可靠 性面临的主要技术问题是：

结构特点：动叶通道的弯曲程度小于静叶，动叶流道
为收缩型。 流动特点：动叶中增速小于静叶。 性能特点：相同几何尺寸下，做功能力比反动级大， 流动效率较纯冲动级高。
冲动级蒸汽压力和速度变化示意图
图9-18 冲动级蒸汽压力和速度变化示意图
1-喷嘴；2-动叶；3-隔板；4-叶轮；5-轴
四、反动级
热力特点：动静叶中蒸汽膨胀程度(焓降)相等，
解：根据喷嘴入口蒸汽的温度t0 和压力P0，查水蒸汽表，得 喷嘴进口蒸汽的焓h0 3367.26kj / kg 喷嘴进口蒸汽的熵S 0 6.66318kj /( kg.K ) 喷嘴出口蒸汽的理想熵S1t S 0 6.66318kj /( kg.K ) 根据喷嘴出口蒸汽压力P 和理想熵S1t，查水蒸汽表，得 1 喷嘴出口蒸汽的理想焓h1t 3253.05kj / kg （）喷嘴叶栅出口蒸汽的理想速度为： 1
c uw 2rn u m/s 60 u 圆周速度，m / s。 r 所取动叶栅上任意一点的回转半径，m。 n 动叶栅转速，r / min 。 (9 8) (9 9)
二、蒸汽在动叶栅中的进口速度三角形
c1 w1 u w1 c1 u c1 sin 1 1 arcsin w1 c1 sin 1 1 arctan c1 cos 1 u (9 10) (9 11)
0*
P0*
P0 0
∆h0
膨胀程度。
H bt H bt H st h0 H st H bt H bt (9 33) H nt H bt H nt H bt
2t
2t’ s
图9-16 级中的热力过程
二、纯冲动级
热力特点:反动度ρ=0，汽流在动叶通道中不膨胀。 动叶受力特点：受冲动力，无膨胀加速的反动力。 结构特点：动叶叶型几乎为对称弯曲，即动叶内各流 通截面近似相同，即近似为等截面通道。 流动特点：动叶进出口处压力P1=P2和汽流的相对速度 w1=w2相等。

3、如果发生严重事故破坏真空紧急停机时，压力高的疏 水应禁止开启，避免损坏设备。
4、注意事项： 停机后，疏水量大造成排汽温度较高，因此须开启水幕保
护，在凝汽器喉部形成一层水膜，用以阻挡向上的热蒸汽， 改善低压缸尾部的工作条件，降低排汽温度，防止低压缸 过热引起膨胀不均，引发振动。
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抽汽疏水、辅助系统疏水运行
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疏水扩容器安装
1、矩形疏水扩容器也称为挎蓝式疏水扩容器，安装在凝汽器汽机侧 和发电机侧。
2、位于汽轮机侧的疏水扩容器，设有8个疏水接管，用于接纳汽轮机 本体及管道疏水，5#低加事故疏水，中压缸启动疏水。各疏水接管 的接口不得互换。 3、位于发电机侧的疏水扩容器，，用于接纳6#、7#、8#低加危急 疏水，8#低加正常疏水，辅汽疏水，除氧器溢流疏水，小汽机本体 疏水，1#、2#、3#高加危急疏水等。各疏水接管接口不得互换。 4、各疏水支管接入疏水母管时，必须按各疏水点的疏水压力分类排 列，对于接入同一母管上疏水压力较高者须离疏水扩容器相对较远处 接入，压力较低者应靠近疏水扩容器接入，且各支管应与母管成45° 夹角接入，方向向着扩容器，以保证各疏水点疏水畅通。 5、扩容器安装就位，管路连接好后与凝汽器一道做密封性试验。试 验时扩容器必须加临时支撑
3、应对措施：为了有效的防止汽轮机进水事故、管道中积水而引起 的水冲击，必须及时地把汽缸中和蒸汽管道中存积的凝结水排出，以 确保机组安全运行。同时还可以回收洁净的凝结水，而这对提高机组 的经济性是有利的
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疏水系统包括
1、按压力分成高压疏水、中压疏水和低压疏水
主要有：（1）汽轮机本体疏水 （2） 主、再热蒸汽进汽管道疏水；高、中压主汽门、调门疏水 （3）抽汽管道疏水 （4）门杆漏汽及轴封系统疏水 （5）小机供汽管道疏水 （6）其它辅助系统的疏放水

3.利用现代控制技术，采用预测控制， 根据历史和当时负荷波动趋势，预测 负荷变化，通过提前改变燃料量作好 负荷变化的准备，增强一次调频能力， 并使蒸汽参数波动控制在最小范围内， 提高机组运行的经济性和安全性。
6.1.3 汽轮机调节系统的基本组成
调节系统基本组成 ❖转速感受机构 转子转速转变为一次控制信号 ❖中间放大机构 中间功率放大 ❖油动机 执行机构 ❖配汽机构 油动机行程与蒸汽流量非线性校正机构 ❖同步器 单机时改变机组转速和并网时改变机组功率 ❖启动装置 启动冲转、提升转速至同步器动作转速
Байду номын сангаас
电网有功负荷变化的基本特征
电网有功负荷随人们生活、工作 节律而变。基本特征是以24小时为 周期的大幅、慢变上迭加随机、小 幅、快变波动。
➢ 第一类变化
幅度小、周期短，具有随机性。 幅度小于5%，秒级。
➢ 第二类变化
幅度较大、周期较长，有一定可 预测性。大于5%，分级。
➢ 第三类变化
幅度大、周期长，由生产、生活 和气象等节律引起的。
频率一次调整
利用汽轮机转速控制或调节器，感受电网频 率(周波)变化改变有功功率输出，维持同步区 域发电输出与电网负荷平衡。这样的调节过程 称为一次调频。
一次调频为有差调节，汽轮机功率的改变量 正比于频率偏差。很明显，一次调频后满足了 外界负荷要求，但并不能保持电网频率不变。
频率二次调整
变化周期较长、变动幅度较大，有一定可预 测性。为在电网一次频率调整后，消除频率偏 差，通过调频机组或调频电厂，平移调节系统 静态特性线，改变调频机组的输出功率，补偿 电网负荷的静态频率特性产生的功率变化，使 电网频率维持在额定值。调频器来调整。
❖高压调门过开或过关