1、第二章第二章 汽輪機的運行監視汽輪機的運行監視第一節第一節 汽輪機運行維護的主要任務汽輪機運行維護的主要任務一、汽輪機運行維護的主要任務1、即使發現和消缺，保證設備長期安全運行；2、盡可能使機組在最佳工況下運行；3、定期試驗和切換工作。 二、涉及到安全的運行因素 （1）一、二次汽壓力、溫度及高壓缸排汽溫度； （2）機組振動情況 （3）軸向位移及脹差、總脹 （4）軸承金屬溫度、回油溫度 （5）汽輪機各監視段壓力第二節第二節蒸汽參數對汽輪機的影響蒸汽參數對汽輪機的影響一、主汽壓力（汽溫不變）壓力升高（）經濟性提高d1=d0(h0/h01) h01h0 d1d0（）安全性調節級葉片可能過負荷尤其是第

2、一調門全開，第二調門將開時（熱應力流量焓降）t0不變，p：末幾級葉片蒸汽濕度增加 p：機械應力增加壓力上限：103 105% pe 汽壓下降（）機組汽耗增加（）汽壓下降過多：蒸汽流量大大增加，末幾級葉片應力顯著增加，并可能使軸向推力增加汽輪機進汽壓力發生變化的原因鍋爐出力變化或發生熄火等故障；主蒸汽系統運行方式變化；機組負荷突變或失去負荷；電網頻率突變；自動調節失靈；鍋爐再熱或旁路系統閥門誤動作；汽機主汽門、調門誤操作。二、主汽溫度（汽壓不變）對汽機安全和經濟運行的影響較汽壓大。汽溫增高（）h01h0 d1d0 （）安全性調節級動葉可能過負荷金屬機械性能惡化各部件熱膨脹和熱變形加劇，若變形受阻

3、，將造成摩擦或使振動加劇 汽溫降低（）汽溫緩慢下降：末幾級蒸汽濕度增加 各級反動度增大，軸向推力增大（）汽溫急劇下降熱應力增大軸向推力增大水擊的征兆一般規定：汽溫直線下降或分鐘內下降時緊急停機。水的密度汽的密度改變進汽角，打在葉片背弧汽機進汽溫度發生變化的原因鍋爐燃燒調節不當或鍋爐熱負荷發生變化；減溫裝置失靈，減溫水門泄漏；給水壓力變化；啟動時，鍋爐主汽管疏水未盡；汽包滿水；給水溫度突變；制粉系統啟停三、再熱蒸汽 再熱蒸汽壓損：pzr=p”高壓缸-p中壓缸或(pzr / p”高壓缸)*100%（） pzr與機組的經濟性最佳中間再熱壓力 (1830)%新汽壓力; 再熱壓損 (812)%（） pz

4、r與蒸汽流量成正比 pzr異常升高，可能是機組出現故障再熱汽溫tzq=f ( tgq”,n )影響同過熱汽溫，并且： tzq下降：末幾級葉片嚴重浸蝕； tzq急劇變化：中壓缸熱脹變化四凝汽器真空（排汽壓力）經濟真空，極限真空真空的影響（）真空下降汽機可用熱降減少，經濟性下降，機組出力下降排汽溫度過高：凝汽器嚴密性下降；低壓缸缸脹加劇排汽容積流量減少，對末幾級葉片工作不利（可能出現脫流、旋渦及自激振蕩）（）真空過高循環泵耗能增加排汽濕度增加軸向推力增加3真空變化的原因凝汽器蒸汽壓力是凝汽器蒸汽壓力是ts對應飽和蒸汽壓力對應飽和蒸汽壓力，在凝汽器不凝結氣體分量很低時，近似為凝汽器總壓力 循環水進口

5、溫度tw1出口溫度tw2溫升t飽和蒸汽溫度ts定義溫度與冷卻水出 口溫度之差為端差t 則：則：t= tw2tw1 ts= tw1tt循環水進口溫度tw1 ：氣候和季節循環水溫升t：循環水量和凝汽器熱負荷， 常用循環倍率來m=dw / dc表示 （dc、dw：進入凝汽器蒸汽流量和循環水量） 經驗公式：t=520 / mt=520 / m 端差t：傳熱系數、熱交換面積、汽 輪機排汽熱量和循環水量 4.凝汽器運行監視（1）冷卻水進口溫度（2）凝汽器出入口冷卻水溫升（3）凝汽器端差（4）凝結水過冷度（凝汽器進口蒸汽溫度、 凝汽器出口凝結水溫度）（5）凝結水質（6）循環水泵的耗功（7）冷卻水在凝汽器前后

6、的壓力出入口冷卻水出入口冷卻水溫升增大時說明循環水量不溫升增大時說明循環水量不足。足。原因：泵出力不夠 水阻增加：水路臟堵 進出口閥開度不足 虹吸破壞。 端差端差t的變化表明冷卻管內外表面的變化表明冷卻管內外表面的傳熱性能惡化的傳熱性能惡化 傳熱效率傳熱效率原因：（1）水側：冷卻水管結垢循環水量不足（2）汽側： 空氣漏入，使真空系統嚴密性受到破壞，傳熱惡化： 操作不當引起空氣漏入 抽氣系統工作不正常 凝汽器管束半邊工作-熱負荷高 凝結水泵工作變壞-熱井水位高檢查：汽側汽封供汽 真空泵出力 真空系統泄漏情況； 水側臟堵等情況（循環水溫升上升，端差亦上升）。同時配合過冷度如過冷度不變，則問題在水側

7、；如過冷度增加，則檢查汽側。過冷度：過冷度：凝結水溫低于汽輪機排汽溫度的現象叫過冷，所低的數值為過冷度。過冷度產生的原因：汽阻；蒸汽沿程不斷凝結，空氣分壓力，蒸汽分壓力；上部凝結水在下部管束再次被冷卻。過冷度的影響：不影響真空，但影響發電廠的安全和經濟： 凝結水過冷度代表著被冷卻水額外帶走的熱量產生的損失（冷源損失），系統熱經濟性； 使凝結水中含氧量，對低壓設備產生腐蝕。過冷度增加的原因： 凝結器水位過高，使位于下部的部分管束浸入凝結水中；凝汽器內積存空氣使蒸汽分壓力下降（根據道爾頓定律，凝汽器汽側的總壓力為蒸汽分壓力與不凝結氣體分壓力之和 ） 凝汽器銅管破裂，凝結水內漏入循環水。即：過冷度增

8、加說明真空系統不佳或凝汽器水位過高。現代電廠都利用凝結水泵的汽蝕特性，在凝汽器正常運行時保持低水位，以避免水位過高現象。含氧量上升說明真空系統泄漏，硬度上升說明凝汽器水室和汽室之間泄漏（冷卻水管） 在啟動和停機工況，應嚴格監視疏水擴容器的溫度，減溫水的開度，確保進入凝汽器的汽水不超溫。 水質 水質指標：硬度、溶解氧、ph值、鈉離子 水質不良的主要原因： 冷卻水漏到凝汽器汽側 管板脹口松弛； 銅管腐蝕或由于振動損壞。5. 真空下降的處理（1）真空急劇下降的原因：循環水中斷軸封供汽不足或中斷凝汽器滿水抽真空設備故障（2）真空逐漸下降真空系統嚴密性不佳循環水量不足抽真空設備效率不佳凝汽器水位升高第三

9、節第三節汽輪機運行狀態的監視汽輪機運行狀態的監視一、監視段壓力的監視監視段壓力：調節汽室壓力及各段抽汽壓力汽機蒸汽流量變化時，對通流部分參數影響凝汽式汽輪機，當蒸汽流量變化時，級組前的溫度一般變化不大。除調節級外，各級組前壓力均可看成與流量成正比變化。除調節級、最末幾級外，各級級前、后壓力均近似與流量成正比變化。運行人員可通過各監視段壓力來監視流量的變化情況。v流量相同流量相同v通流部分面積在變工況時保持不變通流部分面積在變工況時保持不變v級組內各級均為亞臨界級組內各級均為亞臨界010220212011ttppppggzz不考慮溫度變化：不考慮溫度變化：220212011zzppppgg結論一

10、結論一凝汽式汽輪機的中間級級前壓力與流量凝汽式汽輪機的中間級級前壓力與流量成正比（除了調節級和最末幾級）成正比（除了調節級和最末幾級）0100011ttppggv級組內達到了臨界（至少最末一級處于臨界）級組內達到了臨界（至少最末一級處于臨界）在不同工況下，如果級組的最后一級始終在不同工況下，如果級組的最后一級始終處于臨界狀態，通過該級組的流量與級組處于臨界狀態，通過該級組的流量與級組中所有各級的初壓成正比中所有各級的初壓成正比v一種工況處于臨界，而另一種工況處于亞臨一種工況處于臨界，而另一種工況處于亞臨v 界，需要采用詳細核算法進行計算，不作界，需要采用詳細核算法進行計算，不作討討v 論。論。

11、弗留格爾公式在汽機運行中的應用弗留格爾公式在汽機運行中的應用v 根據對某些級前壓力的監視，可以判斷根據對某些級前壓力的監視，可以判斷 通流部分運行是否正常通流部分運行是否正常0100011ttppgga弗留格爾公式應用條件是通流部分面積不變弗留格爾公式應用條件是通流部分面積不變在實際運行中，通流面積可能會結垢或在實際運行中，通流面積可能會結垢或損壞，使通流部分面積變化損壞，使通流部分面積變化其中：其中：aaa1結垢后通流面積結垢后通流面積原來通流面積原來通流面積010220212011ttppppggzza; a1a a1在流量不變的條件下，即在流量不變的條件下，即 g1=g則則 p01p0即

12、結垢或損壞使級前壓力升高即結垢或損壞使級前壓力升高v用來分析和確定汽機內部工況，確定該級用來分析和確定汽機內部工況，確定該級 相應的功率、效率及零部件的受力情況，相應的功率、效率及零部件的受力情況， 從而判斷運行的經濟性和安全性從而判斷運行的經濟性和安全性p=f(d)：可以判斷新汽流量和負荷的變化； p=f(a) ：可以判斷通流部分是否結垢、堵塞或損壞。監視段壓力微增率：衡量通流部分結垢狀況的指標。p=(p2-p1)/p1*100% p1 ：潔凈 p2：結垢反動式： 3% 沖動式： % 二、軸向位移的監督軸向位移反映了汽輪機推力軸承的工作以及通流部分動靜間隙的變化情況軸向位移增大的原因：（）軸

13、承潤滑油質惡化；（）推力軸承損壞；（）軸向推力過大：主汽參數或真空不合格，使通流部分過負荷；葉片嚴重結垢；汽輪機進汽帶水 其它：葉片斷裂、軸向振動異常、汽封磨損使漏汽增加2軸向位移的監視（）軸向位移表指示；（）推力瓦溫度；（）機組振動及聲音；（）脹差指示；（）軸承回油溫度； （）軸承油膜壓力。處理（）確認（）減負荷（）檢查各監視段壓力，控制流量（）處理無效，軸向位移保護動作（）異常振動、水擊或推力軸承破壞：破壞真空停機 三、脹差 汽缸和轉子的相對膨脹. 脹差的形成質面比和材料因為：g 汽缸 g轉子，f汽缸（/）轉子l汽缸 l轉子所以：加熱過程汽缸膨脹量 轉子膨脹量傳熱方式（傳熱系數）轉子強迫對

14、流換熱，汽缸自由對流換熱。影響傳熱系數的因素：i轉速；ii進汽量；iii進汽（包括軸封進汽）參數及溫度變化率，并考慮變化時因傳熱時滯造成的影響；iv真空。真空影響進汽量和排汽溫度。鼓風摩擦熱鼓風摩擦熱量圓周速度大流量時可將熱量帶走，小流量時將使蒸汽溫度增高。轉速泊桑效應（回轉效應）：轉速增加時，作用在轉子上的離心力增加，從而使轉子的徑向尺寸增大，軸向尺寸減小. 脹差的允許值脹差的允許值：保證動、靜葉片間隙；保證軸封間隙。正脹差與負脹差的允許值：正脹差：，負脹差：， 3. 運行中影響脹差的因素（控制方法）：運行中影響脹差的因素（控制方法）：i保證汽輪機滑銷系統暢通；ii控制蒸汽溫度和流量變化速度

15、 控制脹差的有效方法；iii控制軸封進汽溫度及供汽時間iv合理的汽加熱裝置的投用時間及所用汽源；v控制凝汽器真空；vi汽缸保溫良好和疏水暢通。 脹差與軸向位移的關系（）兩者零點均在推力瓦塊處，而且零點定位法相同（）軸向位移為正值時，大軸向發電機方向位移，高壓脹差向負脹方向變化，中壓脹差向正脹方向變化（）機組參數不變，負荷穩定時，兩者都不發生變化（）機組啟停及參數變化時，脹差變化而軸向位移并不一定發生變化（）運行中軸向位移變化必然引起脹差變化軸封間隙過大或過小，對機組運行的影響軸封間隙過大，使軸封漏汽量增加，軸封汽壓力升高，漏汽沿軸向漏入軸承中，使油中進水，嚴重時造成油質乳化，危機機組安全運行。

16、軸封間隙過小，容易產生動靜部分摩擦，造成轉子彎曲和振動。四、軸瓦溫度及軸承回油溫度軸瓦安全運行一般：進油溫度：3540 進出口油溫差：1015 其它監視值：油位、油壓、油質、冷油器運行情況。（四）軸瓦溫度及軸承回油溫度 運行中監視軸瓦溫度和回油溫度，當發現下列情況時要停止汽輪機運行：(1)任一軸承回油溫度超過75，或突然升高到70。(2)軸瓦金屬溫度超過85。(3)回油溫度升高、軸承內冒煙。(4)潤滑油壓低于規定值。(5)油箱油位持續下降無法解決時。 為保證軸瓦的潤滑和冷卻，運行中檢查油箱油位和油質及冷油器的運行情況。 影響軸承油膜的因素影響軸承轉子油膜的因素有： 轉速； 潤滑油溫度； 潤滑油

17、壓； 油的粘度； 軸頸與軸承的間隙； 軸承載荷； 軸承與軸頸的尺寸； 軸承進油孔直徑等。為保證軸瓦的潤滑和冷卻，運行中檢查油箱油位和油質及冷油器的運行情況。若回油溫度太高，由于氧化速度加快，油質會惡化。合適的回油溫度就可通過調節進油量來獲得。 第四節第四節汽輪發電機組的振動汽輪發電機組的振動一、機組振動的原因（振動源）機械性的干擾力（）轉子質量不平衡材料不均質、結構不對稱、熱彎曲、結垢、磨損（）聯軸器缺陷及轉子不對中（）水擊電磁干擾力發電機電磁激振力（）發電機轉子線圈匝間短路或局部對地短接（）發電機轉子及定子間隙的不均勻性振動系統剛性不足與共振自激振蕩 特點（）負阻尼振動； （）振動頻率 轉子

18、的臨界轉速 （）轉子的運動狀態為渦動 （）低頻振蕩 （）振幅開始時增加很快，到一定數值時，則穩定地保持這一水平（）油膜自激振蕩解決方法：改進軸承結構及有關系數；運行中調整潤滑油壓和油溫（降低油黏度）。（）蒸汽力引起的間隙自激振蕩（）摩擦渦動引起的自激振蕩摩擦渦動；干摩擦抖動二、機組振動的安全性評價以軸承座的振動代之式中 a1、a2.an 為各諧振分量的振幅（單振幅）（m） 1、2.n 為相應振動的圓頻率（rad/s） 按以上標準，設備的振動速度分為四級：0.16、4、10、25mm/s。對于大型汽輪發電機組振動速度的極限值規定為10mm/s。具有各種頻率的當量振動速度為：a2222222121

19、nnaaa當振動一般有兩個衡量標準：雙振幅和振動速度雙振幅和振動速度。雙振幅指的是轉子往復運動全幅度的峰值。隨著機組容量的增大在振動分析中發現除了50hz的低頻振動外，還存在高頻振動諧波。高頻諧波一般振幅較小，但加速度較大。因此國內外普遍認可以振動速度作為評價和考核機組的安全標準。振動速度的表達式為 評價優良正常合格須找平衡允許短時運行立即停機全振幅um軸承12.520253030-585050-63軸386476891 0 2 -127152我國現階段同時規定了軸承和軸的振動標準： 國際標準化組織iso提出振動烈度（即振動速度的有效值或均方根值）的評價值表： 三、機組異常的可能原因 汽輪機轉子塑性變形 轉子動平衡校正精度不高，造成升速時產生不平衡振動 葉片斷落 滑銷部分存在問題，使汽缸膨脹受阻，軸承座標高發生變化 汽輪機軸承基礎不牢固 發電機轉子熱彎曲 軸承油膜不穩定或震蕩 發電機密封瓦油膜不穩定，空氫側壓差過大，造成密封瓦碰擦發電機，使勵磁機振動加大碰磨振動的特點： 較多地發生在新機組投運或機組大修后啟動時 振動的振幅和相位不斷變化 振動主要是基頻