1、汽輪機設備運行培訓教材編制：審核：批準：陜西奧維乾元化工有限公司動力車間2011 年 8 月10 日目 錄概述51火力發電廠的生產過程52汽輪機設備的組成情況6第一篇 汽輪機運行7第一章 汽輪機的工作原理71汽輪機的基本工作原理和類型72汽輪機的損失、效率和經濟指標103汽輪發電機組的功率11第二章 汽輪機的調節系統121汽輪機調節系統的基本概念122汽輪機電液調節系統133調節系統的特性及其基本要求154汽輪機的保護系統185汽輪機的供油系統19第三章 汽輪機的熱工儀表、保護和自動控制211熱工檢測和儀表212熱力過程自動調節243熱工信號和保護27第四章 汽輪機的啟動和停止311汽輪機的合

2、理啟動方式312啟動過程353冷態啟動374熱態啟動425汽輪機停機44第五章 汽輪機運行中的維護461運行中的維護462運行中對安全、經濟指標的監控和調整51第六章 汽輪機的事故處理和預防541汽輪機的事故處理原則和基本要求542汽輪機水沖擊573汽輪機超速584汽輪機真空下降595汽輪機葉片脫落606油系統故障60第二篇 汽輪機附屬設備的運行64第七章 凝汽設備641凝汽設備的作用642凝汽器真空的建立和維持643凝汽器的投運和停用66第八章 給水回熱設備和除氧器681回熱加熱器的分類682給水回熱加熱器的保護與運行683除氧器71第三篇 水泵及運行73第九章水泵的基礎知識731水泵的主要

3、性能參數742水泵的分類和型號743水泵的運行774離心泵常見的故障和處理方法79第四篇 事故預防80第十章汽機運行反事故措施801防止汽輪機油系統著火事故技術措施802防止汽輪機超速事故技術措施813防止汽輪機軸系斷裂事故技術措施814防止汽輪機大軸彎曲事故技術措施825防止汽輪機軸瓦燒損事故技術措施836防止分散控制系統（DCS）失靈、熱工保護拒動事故技術措施847防止汽缸進冷汽、冷水的技術措施848防止汽輪機油中進水的技術措施859防止低壓缸排大汽安全門動作的技術措施8510防止輔機設備軸承燒損的技術措施8611防止主油箱跑油的技術措施8712防止電動機燒損事故技術措施8713防止做給水

4、泵措施時泵體超壓的技術措施8814防止輔助轉機倒轉的技術措施8815防止高加滿水造成汽輪機水擊的技術措施89附 錄90附錄A：飽和蒸汽壓力與溫度對應表90附錄B：飽和蒸汽溫度與壓力對應表92概述1火力發電廠的生產過程上圖是火力發電廠生產過程中的熱力系統圖。給水在鍋爐中吸收燃料燃燒時所發出的熱量，產生具有一定壓力和溫度的蒸汽，這種高溫高壓的蒸汽經管道送入汽輪機，在汽輪機內膨脹做功，使汽輪機轉子旋轉。汽輪機轉子帶動發電機轉子一同高速旋轉，從而發出電來。可以看出，火力發電廠生產過程的實質就是實現能量轉變，即在鍋爐設備中把燃料的化學能轉變成蒸汽的熱能；在汽輪機中把蒸汽的熱能轉變成汽輪機轉子旋轉的機械能

5、；在發電機內把旋轉的機械能轉變成電能。火力發電廠中蒸汽動力裝置的基本熱力循環設備是由蒸汽鍋爐、汽輪機、凝汽器和給水泵組成的。工質在熱力設備中不斷地進行吸熱、膨脹、放熱、壓縮等四個過程，使熱能不斷的轉變為機械能，這就是火力發電廠的朗肯循環。它是最簡單的火力發電廠的理論循環，是組成蒸汽動力裝置的基本循環。其循環過程為：作為工質的凝結水用凝結水泵和給水泵將其從凝汽器打入鍋爐省煤器內，這個過程為工質的絕熱壓縮過程；水在省煤器內預熱，然后進入爐膛水冷壁內，被加熱汽化成飽和蒸汽，再進入過熱器內過熱變成過熱蒸汽，這個過程是定壓吸熱過程；從鍋爐出來的過熱蒸汽導入汽輪機中，在其中膨脹做功（汽輪機帶動發電機轉動發

6、出電能），這個過程是絕熱膨脹過程；在汽輪機內作完功的乏汽，排入凝汽器內，在循環水的冷卻下放出它的汽化潛熱，定壓凝結成飽和水，這個過程是定壓放熱過程凝汽器內的凝結水重又通過凝結水泵和給水泵送入鍋爐加熱蒸發從而完成了循環。目前，國內大多數火力發電廠都是燃煤發電廠，在燃煤發電廠中，煤經輸煤系統送入鍋爐爐膛內燃燒放花簇熱量，燃燒產生的煙氣經除塵后排入大氣，灰渣排到灰場。發電機發出的電能，除電廠消耗外，都經變壓器升高電壓后通過高壓配電裝置和輸電線路向外送出。2汽輪機設備的組成情況汽輪機設備主要由汽輪機主機及其輔助設備組成。汽輪機是火力發電廠的關鍵設備之一，它的任務是將蒸汽的熱能轉變為汽輪機轉子旋轉的機械

7、能。汽輪機的功率用kW或MW表示，目前，國內應用的汽輪機單機功率已達1000MW。汽輪機的輔助設備主要有凝汽器、高低壓加熱器、除氧器、給水泵、循環水泵、凝結水泵等。凝汽器的作用是把汽輪機排出的乏汽凝結成水，在汽輪機排汽口建立并保持高度的真空。高、低壓加熱器的用汽輪機中間不同壓力的抽汽來加熱供給鍋爐的給水，以避免部分蒸汽在凝汽器中的熱量損失，提高機組的效率。除氧器的任務是將送給過來內的水進行除氧，除去溶解在給水中的氣體，以防止氧氣對鍋爐、汽輪機及其管道的腐蝕。給水泵的作用是把除氧器內除過氧的給水送入鍋爐。循環水泵的作用是向凝汽器提供冷卻汽輪機排汽的冷卻水。而凝結水泵的作用是抽出凝汽器中的凝結水，

8、并將其輸到除氧器。凝結水在除氧器中經過除氧后，用做鍋爐的給水。第一篇 汽輪機運行第一章 汽輪機的工作原理1汽輪機的基本工作原理和類型汽輪機是一種以具有一定溫度和壓力的水蒸氣為工質，將熱能轉變為機械能的回轉式原動機。它在工作時先把蒸汽的熱能轉變為動能，然后再使蒸汽的動能轉變為機械能。汽輪機是火力及原子能發電廠的主要設備之一，主要用于拖動發電機發電。汽輪機的轉速可以設計成定速或變速，變速汽輪機還可用于拖動風機、壓氣機、泵和船舶的螺旋槳等，在大型火電機組中，還常用于拖動鍋爐給水泵。11 汽輪機的結構汽輪機本體由汽缸和轉子兩大部分組成，轉子位于汽缸內，汽缸一般分上下兩半。汽缸內部有若干級隔板，隔板上鑲

9、有靜葉（導葉），或將靜葉直接安裝在汽缸內持環上，轉子與汽缸保持同心，轉子中心部分為主軸，主軸上有葉輪，葉輪上裝有動葉，或將動葉直接裝在轉鼓上。每圈動葉都置于每圈靜葉之后，共同組成汽輪機的級。轉子由軸承支承，每個轉子之間用聯軸器連接成一個軸系。汽缸一般支持在基礎臺板上，高、中壓蒸汽缸前后通常用貓爪搭在軸承座上，軸承座下設有臺板，基礎臺板和軸承座架之間設有滑銷系統，以保證汽輪機受熱膨脹時保持必要的動靜間隙，避免轉子和汽缸發生碰磨。12 汽輪機的型式與分類汽輪機的型式和類別可以從工作原理、功能、蒸汽參數、級數、汽缸數、軸數、轉速和汽流方向等進行分類。121 按工作原理分類汽輪機可分為沖動式和反動式兩

10、大類。蒸汽主要在噴嘴和靜葉中膨脹的汽輪機稱為沖動式汽輪機。蒸汽在靜葉和動葉中都膨脹且各占1/2 左右的汽輪機稱為反動式汽輪機。122 按汽輪機功能分類汽輪機可分為凝汽式、抽汽式和背壓式三大類。凝汽式汽輪機是指工作的蒸汽除中途抽出供給水回熱加熱之外，全部進入凝汽器的汽輪機，包括具有中間再熱的凝汽機組。這種機組在火力發電廠中只帶電力負荷。抽汽式汽輪機是指蒸汽在汽輪機內工作的中途尚未進入凝汽器之前抽出部分蒸汽供熱力用戶使用的汽輪機。抽汽式汽輪機可同時帶電力負荷和熱力負荷。背壓式汽輪機是指進入汽輪機工作的蒸汽不進入凝汽器，排汽保持較高的壓力，可用于供熱或進入壓力較低的汽輪機繼續做功的汽輪機，用于中低壓

11、汽輪機供汽發電的背壓式汽輪機又稱為前置式汽輪機。123 按蒸汽參數分類可分為低壓（2.4 MPa以下）汽輪機、中壓（3.5 MPa左右）汽輪機、高壓（9.0 MPa左右）汽輪機、超高壓（13 MPa左右）汽輪機、亞臨界壓力（17 MPa左右）汽輪機、超臨界壓力（24 MPa左右）汽輪機和超超臨界壓力（31 MPa）汽輪機。124 按級數分類可分為單級汽輪機和多級汽輪機。只有一個葉輪的汽輪機稱為單級汽輪機，通常用于拖動小功率的油泵，如中小型汽輪機多配備汽動啟動油泵。發電用的都是多級汽輪機。125 按汽缸數分類可分為單缸汽輪機和多缸汽輪機。只有一個汽缸的稱為單缸汽輪機，具有兩個或兩個以上的汽缸的稱

12、為多缸汽輪機。單缸汽輪機只能用于中小型汽輪機，大容量汽輪機都采用多缸結構。多缸汽輪機的汽缸通常分為高壓缸、中壓缸和低壓缸三種。由于受到離心力等因素的制約，末級葉片的長度受到限制，現代大型汽輪機每一個排汽口所通過的蒸汽約可發電1015萬KW，故單機容量為300MW的汽輪機多采用兩個排汽口，而600MW的汽輪機則需要4個排汽口。126 按汽輪機軸數分類可分為單軸汽輪機和多軸汽輪機。這里所說的軸是指汽輪機和發電機通過聯軸器連成一個對中的軸系，只有一個軸系的稱為單軸汽輪機，具有兩個軸系的稱為雙軸汽輪機。127 按旋轉速度分類可分為全速汽輪機和半速汽輪機。在世界范圍內只有50Hz和60Hz兩種電力頻率，

13、中國和俄羅斯等國家采用50Hz，美國等西方國家多采用60Hz，故發電機轉速為3000r/min（50Hz）或3600r/min（60Hz）的為全速汽輪機，2500r/min或1800r/min的為半速汽輪機。128 按汽流方向分類可分為軸流式汽輪機和輻流式汽輪機。蒸汽沿大軸自前至后流動的稱為軸流式汽輪機；蒸汽由轉子中心部位沿輻向流動的稱為輻流式汽輪機。輻流式汽輪機僅用于早期的小型汽輪機。13 汽輪機的型號表示汽輪機基本特性的符號叫汽輪機的型號。我國目前采用漢語拼音和數字來表示汽輪機的型號，其表示方法由三段組成：X XXXXX/XXX/XXXX第一段 第二段 第三段第一段表示汽輪機型式及額定功率

14、（見表1-1）第二段表示蒸汽參數（見表1-2）第三段表示改型序號。表1-1 汽輪機型號表示其形式的代號汽輪機型式第一個拼音字母凝汽式N一次調整抽汽式C二次調整抽汽式CC背壓式B調整抽汽背壓式CB表1-2 汽輪機型號中蒸汽參數的表示方法壓力：MPa（絕對壓力） 溫度：凝汽式進汽壓力/進汽溫度中間再熱式進汽壓力/進汽溫度/中間再熱溫度一次調整抽汽式進汽壓力/調整抽汽壓力二次調整抽汽式進汽壓力/高壓調整抽汽壓力/低壓調整抽汽壓力背壓式進汽壓力/排汽壓力如N30016.7/537/5373型汽輪機，指的是凝汽式、額定功率300MW，主蒸汽壓力16.7MPa，主、再熱蒸汽溫度537，第三次改型設計；CC

15、258.82/0.98/0.118型汽輪機，表示二次調整抽汽，額定功率25MW，主汽壓力為8.82MPa，高壓調整抽汽壓力0.98 MPa，低壓調整抽汽壓力0.118 MPa。2汽輪機的損失、效率和經濟指標汽輪機運行中，不可能使蒸汽的熱降全部變成機械功，除了不可避免的也是最大的熱力循環冷端損失以外，也還存在著多項損失，現代大型汽輪機也只能將蒸汽熱降的90%左右變為機械功，其余的熱降都損失掉了。汽輪機的損失可分為內部損失和外部損失兩大類。對蒸汽的熱力過程和狀態發生影響的叫做內部損失，包括進汽機構的節流損失、排汽管壓力損失和級內損失三種。對蒸汽的熱力過程和狀態不發生影響的叫做外部損失，包括機械損失

16、和外部漏汽損失兩種。 由于汽輪機會產生多種形式的損失，勢必會影響到汽輪發電機組的效率，衡量汽輪發電機組效率（即經濟性）的指標有汽耗率（汽輪發電機組每發1KW/h 的電所消耗的蒸汽量）和熱耗率（汽輪發電機組每發1KW/h 的電所消耗的熱量）兩種。作為汽輪發電機組的經濟指標汽耗率，對于具有回熱抽汽的機組，只有當回熱系統設備全部投入并運行正常時才有意義，如果回熱系統部分或全部停運，雖然汽耗下降，但對整個機組和全廠而言顯然是不經濟的。汽輪發電機組的熱耗率是衡量其經濟性能的最重要的指標。機組通流部分和熱力系統的任何缺陷都將導致機組熱耗率的增加。3汽輪發電機組的功率31 額定功率額定功率通常是指在額定蒸汽

17、參數、額定排汽壓力、系統補水率為0%時的保證功率。汽輪發電機組的各種保證條件如熱耗率等都是在額定工況下做出的。因此，在進行熱力性能考核試驗時，必須在額定功率、額定工況下進行，當偏離額定工況時（在規定的范圍內）必須按規定進行修正。32 經濟功率經濟功率是指設計計算工況，在此工況下汽輪機的經濟性能最好。中小型汽輪機經濟功率通常略低于額定功率，主要考慮汽輪機在經濟工況下運行的時間較長。現代的大功率汽輪機組，通常設計考慮帶基本負荷，機組經常在額定負荷下運行，故經濟負荷等于額定負荷。33 最大負荷最大負荷又稱最大連續出力，是指汽輪機設計允許的最大負荷。在允許的新蒸汽參數、排汽壓力偏高的設計工況，甚至停用

18、某些回熱系統時，仍允許帶額定負荷，這樣在正常的工況或者在最有利的工況下（如蒸汽參數高限、排汽壓力最低等），汽輪機的出力就會大于額定出力但不會超過汽輪機各部件設計工況下的允許強度，而危及汽輪機的安全運行。34 汽門全開工況汽門全開工況指調速汽門完全開啟時的工況，又稱為過負荷工況，通常設計為調速汽門全開時的最大蒸汽流量達到最大連續出力工況進汽量的3%左右。在此工況下汽輪機的強度應是能夠承受的，但屬于非正常工況，應盡量避免在此工況下運行第二章 汽輪機的調節系統1汽輪機調節系統的基本概念11 汽輪機調節系統的任務由于電能發供用在同一瞬間完成，電網應隨時滿足用戶對電能質和量的需要。為滿足電網有功負荷和頻

19、率的要求，汽輪機設有調節系統。其主要任務是：既要保證機組能及時滿足電網對電能需量的要求，又要使機組的轉速維持在規定范圍內，以保證供電頻率和機組自身的安全。汽輪機調節系統的型式很多，有機械調速系統、液動調節系統、電液調節系統等，但它的被調量不外乎是轉速、功率及壓力等信號，目前應用最廣泛的電液調節系統是一個具有最佳的調節規律的控制系統，對這些調節變量進行運算和修正，保證汽輪機在各種工況下穩定運行，協調汽輪機和鍋爐之間的控制，并能滿足電力系統的要求。12 汽輪機調節系統的組成一個完整的調節系統由轉速感應機構、傳動放大機構、執行機構與反饋機構四大部分組成。轉速感應機構由稱調速器，它的作用是感應轉速的變

20、化并將其轉變為物理量的變化，其工作原理可分為液壓式、機械式和電子式三大類；液壓式和機械式調速器都已有多年的運行歷史，目前應用非常廣泛。隨著機組容量增長，電子式調速器目前也得到廣泛的應用。由于轉速感應機構產生的信號往往功率太小，不足以直接帶動執行機構，需要經過中間環節將其幅度和能量加以放大，再去控制執行機構。因此，需要一個傳動放大機構，其作用是接受轉速感應機構的信號，并加以放大，然后傳遞給執行機構，使其動作。在調節系統中，傳動放大機構是中間環節的統稱。傳動放大機構一般分貫流式及斷流式兩大類型。不同類型、不同容量及不同控制油壓等級的調節系統具有不同的放大級數。一般來講，貫流式放大機構用于中間放大級

21、，而斷流式放大機構由滑閥與油動機組成，用于直接控制調節汽門動作。常用的貫流式放大機構有波紋筒放大器、隨動滑閥、壓力變換器等幾種。執行機構包括調節汽門及其傳動裝置。傳動裝置通常有兩種：凸輪傳動裝置與直接傳動裝置；此外在小機組上還有提板式傳動裝置，目前已較少見。執行機構又被稱為配汽機構。調節系統中起反饋作用的裝置反饋機構，它是調節系統穩定工作不可缺少的組成部分，常用的反饋機構有杠桿反饋機構、油口反饋機構及彈簧反饋機構等。2汽輪機電液調節系統電力系統要求大功率汽輪機的調節系統，不但反應迅速而且要保證很高的精度，對于整個機組則要求在各種工況下均能保證機組可以安全，高效地運行。在啟停過程中則要求既安全可

22、靠又可順利地進行自動啟停。這樣的調節系統必須滿足以下要求：(1)機組在電網中接帶基本負荷時，能自動保持發電機的輸出功率，使它不受外界直接負荷擾動和熱力循環內部參數波動的影響。(2)能嚴格按照機組頻率一功率線性靜特性參加一次調頻。(3)調節系統應具有很高的正確性、靈敏性和快速性，保證機組甩負荷后能迅速穩定在額定轉速，而且要求有盡可能小的超調量。(4)在負荷變化時能保證汽輪機和鍋爐不過載。(5)調節系統能綜合各種參數，能根據運行方式簡單地改變系統結構及參數，能實現機、爐、電協調控制。(6)在電力系統發生故障時，能快速增減汽輪機的出力，確保電力系統穩定。(7)能與其他熱工自動系統通信，數據共享。為了

23、監視和改善機組啟動和運行中的負荷變化，不使鍋爐和汽輪機的熱應力太大，大功率汽輪機一般需要采用熱應力估算裝置及自啟動裝置ATC等，提高整臺機組的自動化。但是，以轉速為信號的機械液壓式調節系統很難滿足電廠綜合自動控制的要求，因此在二三十年前出現了電液調節系統。由于操縱調節汽閥需克服達數噸的蒸汽作用力和彈簧力，因而仍然保留了液壓執行元件，充分發揮其作功能力大、慣性小的優點。而調節系統調節變量的測量，調節器及控制信號的輸出則由電氣元件組成。特別是固態集成電路與計算機出現后，更使電子控制裝置趨于完善。以模擬電路組成的控制系統則稱模擬式電液調節系統(AnalogElectroHydraulicSystem

24、，簡稱AEH)，以微處理器為核心組成的控制系統，則稱為數字式電液調節系統(DigitalEltroHydrulicSystem，簡稱DEH)。電液調節系統以電子計算機為腦，以液壓元件為手足，充分發揮了它們各自的長處，因此具有如下的優點：(1)系統靈敏度高，穩態精度高，動態響應快。(2)可采用各種調節規律，如PID、最佳控制規律等。(3)容易綜合各種信號。(4)容易實現各種邏輯電路。(5)容易滿足各種運行方式要求。(6)便于與系統連接，實現進步自動化。由于整個調節系統中的大部分元件均已采用了電子元什，它的靈敏度大為提高，所剩下的液壓執行元件油動機的靈敏度和動態響應就顯得更為突出，成了調節系統的關

25、鍵元件。另外，也由于單機功率的增長，蒸汽參數的提高，致使調節汽閥的直徑愈來愈大。為了克服蒸汽作用力，就要增加油動機活塞直徑或提高動力油的油壓。前者就會導致油動機尺寸增大，要求選用大流量的油泵，否則就會增大油動機的時間常數；后者會增加失火的危險性。一般液壓調節系統的油壓為1.2MPa的透平油，對于2.OMPa的透平油就常引起漏油，容易引起火災。所以為了徹底解決這一問題，目前一般采用高壓抗燃油系統，壓力可達14MPa，采用高壓系統后，大大地減少了油動機尺寸和油量，縮小了油動機的時間常數，高壓油動機的時間常數可達015s以下。目前，電站汽輪機已普遍采用由電子元件和抗燃油液壓兀件組成的電液調節系統。為

26、了保證有良好的供電質量和經濟性，必須改善大機組的一次調頻能力和負荷適應性，為此必須提高機組的自動化水平。實踐證明，采用機械液動調節系統已不能滿足這個要求，采用模擬式電液調節系統也有一定困難。隨著電子數字計算機的發展，高速多功能的小型計算機和微型汁算機的出現及普遍應用，汽輪機控制系統已普遍采用數字技術，用汁算機作為過程控制機應用于汽輪機控制，把計算機數字控制系統與液壓傳動系統結合在一起，組成數字式電液調節系統。數字電液調節系統具有可以靈活改變的軟設備及可靠的數據處理中心，因而可適應廣泛的運行要求，是汽輪機普遍采用的調節系統，數字電液調節系統逐步成為汽輪機配套的調節系統。3調節系統的特性及其基本要

27、求31 調節系統的特性汽輪機從一個穩定工況過渡到另一個穩定工況的過渡過程的特性叫做調節系統的動態特性，是指在過渡過程中機組的功率、轉速、調節氣門的開度等參數隨時間的變化規律。在穩定工況下，汽輪機的轉速n與功率P之間的關系稱為調節系統的靜態特性。表示這個特性的曲線叫調節系統的靜態特性曲線。它由轉速感受機構、傳動放大機構和執行機構的靜態特性決定。靜態特性的四象限圖如圖所示：其中轉速感受機構的靜態特性表示在第二象限，傳動放大機構的靜態特性表示在第三象限；執行機構的靜態特性表示在第四象限；這樣就可以在第一象限中求得調節系統的靜態特性曲線。圖中可以看出改變任一環節的靜態特性，均可以改變調節系統的靜態特性

28、。汽輪機空負荷時的穩定轉速n2與滿負荷時的穩定轉速n1之間的差值與額定轉速n0比值的百分數叫調節系統的速度變動率，以符號來表示，即=×100%速度變動率對汽輪機運行有較大影響，速度變動率過小時，調節系統表現過于靈敏，電網頻率的較小變化邊可以使機組負荷產生較大的變化，導致機組運行的穩定性差；反之，速度變動率大，調節系統工作穩定，但機組甩負荷時的動態性能差。一般應取=3%6%。由于調節系統各個機構中存在著摩擦、間隙以及錯油門過封度的影響，致使調節系統的動作出現遲緩。在同一功率下，轉速上升過程的靜態特性曲線和轉速下降過程中的靜態特性曲線之間的轉速差n 與額定轉速n之比的百分數，稱為調節系統

29、的遲緩率，用符號表示，即=×100%遲緩率是反映調節系統品質的重要指標之一，遲緩率太大會引起調節系統擺動、經不起甩負荷考驗。因此，設計和制造過程中要盡量提高元件的靈敏度，采用合理的調節系統，運行部門要保證檢修質量，消除增加遲緩率的不利因素。一般要求0.5%，對于大型新裝機組0.2%。需要注意的是當調節系統存在缺陷及設計特性不良時，會引起功率或轉速大幅度擺動，或者油動機會因閥門卡澀不能移動，這些異常情況應具體問題具體分析解決，不能簡單地認為遲緩率大。32 對調節系統特性的要求321 對靜態特性的要求（1）靜態特性曲線應連續、平滑，不應有突變點。靜態特性曲線初始段及額定功率附近，特性線要

30、陡一些，從提高空載穩定性、便于并網和提高機組運行經濟性考慮，預防過載。（2）機組速度變動率一般應在3%6%范圍內，局部速度變動率不小于平均速度變動率的40%。（3）調節系統遲緩率不大于0.2%0.5%，3 45 推薦不大于0.06%。（4）同步器工作范圍符合要求。（5）在額定參數下，汽輪機應能維持空負荷穩定運行。（6）在并列運行時，由調速系統引起的功率擺動值不得超過（1.1P0/1）×100%的數值，單機運行時，相應轉速擺動不應超過1.1n0。322 對動態特性的要求（1）甩掉額定負荷后，機組應能維持空轉，機組轉速升高的最高值在8%9%額定轉速范圍內，最高轉速不應超過危急保安器的動作

31、轉速。（2）從甩負荷至恢復到穩定轉速的過渡時間，不得超過550s。（3）甩負荷后轉速在過渡過程中，振蕩是衰減的，明顯的振蕩次數不超過35次。（4）調節系統的超調量與最后穩定值的偏差不大于靜態特性偏差1/151/20。4汽輪機的保護系統為了保證汽輪機設備的安全，防止設備損壞事故的發生，除了要求調節系統動作可靠之外，還應具有必要的保護裝置，以便在汽輪機調節系統失靈或發生其它事故時，能及時動作，迅速停機，避免事故的擴大和設備的損壞。大功率汽輪機保護裝置要求齊全、可靠，為此采用多種保護系統，保護系統和調節系統一樣，由感應、傳動放大和執行機構三部分組成。當某一保護動作時，感應機構給出信號，通過傳動放大機

32、構即危急保安器滑閥放大信號，執行機構動作，達到停機目的。除前述液壓保護外，還有多種電氣信號保護裝置，對汽輪機的各個重要方面進行保護。汽輪機的主要保護有： 機械超速保護，機組超速時，由飛錘或飛環在離心力的作用下出擊觸動危急保安器實現停機； 電氣超速保護； 軸向位移大保護； 潤滑油壓低保護； EH油壓低保護； 低真空保護； 脹差保護； 軸承振動保護； 軸瓦溫度保護。5汽輪機的供油系統51 供油系統的類型汽輪機的供油系統主要用來供給汽輪發電機組潤滑和冷卻用油以及調節保安系統用的壓力油。供油系統設備和管道布置方式不同，可分為集裝供油系統和分散供油系統兩類。集裝供油系統將高低壓交流油泵和支流油泵集中布置

33、在油箱頂上且油管路采用套裝管路即系統回油作為外管，其他供油管安裝在該管內部，這種系統的主要優、缺點如下： 油管集中布置，便于檢查維護及現場設備管理； 套裝油管可防止壓力油管跑油，發生火災事故和造成損失； 套裝油管檢修困難。由于集裝供油系統具有以上特點，因此被廣泛應用在大機組上。分散供油系統與集裝供油系統相反，系統內各設備分別安裝在各自的基礎上，管路分散安裝。由于該系統布置分散，占地面積大，且壓力油管外露，容易發生漏油著火事故，故在現代大機組中已很少使用這種供油系統。52 供油系統的組成潤滑油供油系統必須滿足機組正常運行要求，因而其所屬設備除考慮供油量外，還要保證供油質量及滿足其它一些機組安全運

34、行的要求。潤滑油供油系統主要由油箱、射油器、主油泵、交流潤滑油泵、直流潤滑油泵、高壓啟動油泵、冷油器、油凈化器、排煙風機、溢油閥及油管等組成。521 油箱油箱在油系統中除了用來儲油外，還起著分離油中水分、沉淀物及氣泡的作用。油箱用鋼板焊成，底部傾斜以便能很快地將已分離開來的水、沉淀物或其它雜質由最低部放出，油箱上還帶有油位計、濾網等附件。為保證油箱內以及軸承箱油煙順利排出，設有排油煙風機。排油煙風機使油箱內形成微負壓，一方面防止可燃煙氣的聚積，另一方面可使各瓦順利回油。522 油泵供油系統設有主油泵、啟動油泵、輔助潤滑油泵、直流事故油泵等。其工作原理與水泵相同。主油泵多數與汽輪機轉子同軸安裝，

35、它應具有流量大、出口壓頭穩定的特點。即揚程流量特性平緩，以保證在不同工礦下向汽輪機調節系統和軸瓦穩定供油。主油泵不能自吸，因此在主油泵正常運行中，需要有射油器提供0.050.1MPa的壓力油，供給主油泵入口。在轉子靜止或啟動過程中，啟動油泵是主油泵的替代泵。在機組啟動前應首先啟動自動油泵，供給調節系統用油。待機組進入工作轉速后，停止啟動油泵作為備用。輔助潤滑油泵是由交流電機驅動的離心泵。機組正常運行時，機組潤滑油通過射油器供給。在機組啟動或射油器故障時，輔助潤滑油泵投入運行，確保汽輪機潤滑油的正常供給。直流事故油泵是在失去廠用電或輔助潤滑油泵故障時投入運行，以保證機組順利停機。此外還有些小型機

36、組有汽動油泵、手搖油泵等，都是作為事故油泵使用。523 冷油器由于轉子的導熱和軸瓦摩擦發熱，油溫會逐漸升高。油溫過高對機組的危害有： 潤滑油溫過高，油黏度降低，黏度過低會使油膜破壞，起不到潤滑冷卻作用，導致軸瓦溫度升高，軸振動也可能會增大。 潤滑油溫過高，潤滑油對軸承的吸熱量減少，會造成軸瓦溫度升高。 潤滑油溫過高，油黏度降低，黏度的改變影響軸頸在軸承中的位置，軸承振動可能增大。因此，為保證軸瓦的正常工作，必須保持一定的供油溫度，冷油器就是為滿足這一要求而設置的。冷油器多為管式或板式換熱器，一般用循環水作為冷卻水，運行中要求冷卻水壓力低于潤滑油壓力，防止管路一旦破裂后水進入油中使油質變差。冷油

37、器出口油溫可通過受動或自動調節冷卻水量來控制。53 潤滑油供油系統的運行潤滑油系統正常運行是汽輪機安全穩定運行的前提，所以必須保證系統各部正常，以保質保量地向汽輪機供油。機組啟動前，先啟動交流潤滑油泵向機組各軸瓦供油，同時向調節系統供油排空。投入頂軸油系統（若有）后，機組進入盤車狀態，啟動高壓啟動油泵正常后，機組具備啟動條件。機組定速后，汽輪機主油泵投入工作，向機組供調速油，且通過射油器向機組供潤滑油，這時可停止高壓啟動油泵和交流潤滑油泵，由主油泵維持正常運行。當機組停機完畢時，應啟動交流潤滑油泵和高壓啟動油泵，直至機組停機完畢進入盤車狀態后，維持交流潤滑油泵運行。在正常運行和停機過程中，直流

38、潤滑油泵均做備用，以保證汽輪機安全停機。第三章 汽輪機的熱工儀表、保護和自動控制大型機組熱力過程自動化一般由熱工檢測、自動調節、程序控制、熱工信號、及自動保護等幾部分組成。實現熱力過程自動化，不僅有利于改善勞動條件，而且能保證機組安全、經濟、可靠運行。因此，為了保證熱控設備準確可靠運行，除了要求熱工人員加強維護、監督以外，汽輪機運行人員也必須熟悉掌握熱工設備的基本原理和主要功能，以便正確操作使用。1熱工檢測和儀表1.1 熱工檢測的一般知識火電廠的熱工檢測通常是指熱力生產過程的各種熱工參數（溫度、壓力、流量、水位）的測量方法。用來測量熱工參數的儀表叫做熱工儀表。 熱工檢測在生產中的作用運行人員或

39、自動控制裝置要對熱力設備進行準確的控制或自動調節，首先必須具有準確可靠反映熱力設備運行參數的測量信號。熱工檢測的任務就是給運行人員和自動控制裝置提供必要的準確可靠的熱力設備運行參數的測量信號，所以，常把熱工檢測比喻為運行人員或自動裝置的耳目。 熱工檢測儀表的組成雖然各熱工儀表的具體結構、原理不相同，但熱工儀表一般是由一次元件、變送器及二次儀表三部分組成。一次元件又稱為傳感器或發送器。它的作用是感受被測參數的變化，并將被測量參數變化轉換成為一個相應的信號輸出。例如，熱電偶、差壓流量計的孔板和噴嘴都是一次元件。變送器的作用是將一次元件輸出的信號按一定的關系轉換成電量后傳送給二次儀表。例如，壓力變送

40、器、溫度變送器等。二次儀表的作用是直接顯示或記錄測量結果。例如，動圈表、記錄儀等。1.1.3 熱工檢測儀表的分類按被測量參數的種類分：熱工儀表可分為壓力表、流量表、水位表、溫度表、振動表、轉速表等幾種儀表。按用途分：熱工儀表可分為標準室使用儀表和工業使用儀表。按原理分：熱工儀表可分為機械式、數字顯示式和化學分析等幾種儀表。1.1.4 熱工檢測儀表的質量指標通常用準確度、靈敏度和反應時間三項指標來衡量熱工儀表的好壞。準確度：儀表的準確度是用測量誤差來表示的，誤差有以下幾種： 絕對誤差：絕對誤差=被校表讀數-標準讀數表； 相對誤差：相對誤差=絕對誤差/儀表量程×100%； 允許誤差：儀表

41、的最大允許絕對誤差/儀表量程×100%； 精度等級：允許誤差去掉百分號以后的絕對值叫做儀表的精度等級.各種儀表的刻度盤或面板上都標有精度等級。靈敏度：儀表的靈敏度=儀表指針的位移量/被測量的變化量。反應時間：反應時間是從被測量開始變化到儀表反應出這一變化所經歷的時間，反應時間越小越好。 12 溫度測量儀表溫度測量儀表按其測量方法可分為如下幾種：玻璃管液體溫度計玻璃管液體溫度計基本上由裝有工作液體的感溫包、毛細管和刻度標尺等三部分組成。按其結構型式可分為棒式溫度計、內標式溫度計和外標式溫度計。壓力溫度計壓力式溫度計的工作原理是當被測溫度改變時感溫包中工質的壓力隨著改變，通過毛細管傳到壓

42、力表頭，根據壓力表的指示就可確定溫度的數值。根據感溫包中的工質性質不同，壓力溫度計可分為充液式、充氣式和充蒸汽式三種。雙金屬溫度計雙金屬溫度計是用繞成螺旋狀的雙金屬片作為感溫元件，將其放在保護箱內，一端固定在保護管底部（故頂端），另一端連接在一細軸上（自由端），軸端裝有指針，當溫度變化時，感溫元件的自由端帶動指針一起轉動，指針在刻度盤上指示出相應的被測溫度。雙金屬溫度計有軸向型、徑向型和135°角型三種型式。熱電阻測溫熱電阻測溫的工作原理是根據物質的電阻隨溫度的變化而變化的特性制作的。熱電阻測溫系統一般由熱電阻、連接導線和測量電阻的二次儀表所組成。熱電偶測溫熱電偶測溫是利用兩種金屬之

43、間的熱電現象來測溫的。在兩種不同金屬導體焊成的閉合回路中，若兩焊接點的溫度不同時，就會產生熱點勢，這種由兩種金屬導體組成的回路就稱為熱電偶。熱電偶測溫系統，一般是由熱電偶、補償導線、冷端補償器、連接導線及二次儀表等組成。13 壓力測量儀表測量壓力的儀表叫做壓力表。大型機組根據生產過程的要求，常見的壓力測量儀表分為就地彈簧管壓力儀表和遠傳式壓力變送器兩種。彈簧管壓力儀表彈簧管壓力儀表是彈簧管壓力表、真空表、壓力真空表及電接點壓力表的統稱。彈簧管壓力表是根據彈性元件的變形性能來測量壓力的壓力變送器隨著機組自動化水平的不斷提高，遠傳式壓力變送器應用也越來越廣泛。目前壓力變送器的種類很多：應變式壓力變

44、送器、電容式壓力變送器、電感式壓力變送器。不論哪一種的壓力變送器，它將檢測出來的壓力信號轉換成電量信號，此電量信號傳送給顯示儀表，顯示出相應被測壓力值。14 流量測量儀表單位時間內通過管道某一截面積的流體體積或質量稱為瞬時流量；在某一段時間內通過管道某一截面積的流體體積或質量稱為累計流量。電廠中的蒸汽和水的流量常用差壓式流量計來測量。2熱力過程自動調節21 自動調節的一般知識機組在正常運行中，有許多熱工參數需要進行調節和控制，熱工參數的調節和控制一般有兩種形式，即人工調節方式和自動調節方式。運行人員依靠眼睛來觀察被調參數的數值及變化情況，經過大腦分析判斷，再用手去操作有關調節機構，使被調參數穩

45、定在規定值附近，整個過程中從參數的監視、分析判斷到操作完全依靠人工進行，這種操作方式稱作人工調節方式。隨著自動化水平的不斷發展，采用自動控制裝置，即無人直接參與的條件下，由自動化裝置進行調節，這種調節稱為自動調節方式。在自動調節系統中，測量儀表相當于人的眼睛，調節器相當于人的大腦，執行器相當于人的手。211 常用術語 調節對象：被調節的生產設備稱為調節對象，例如除氧器。 調節系統：調節設備和調節對象構成的具有調節功能的統一體叫調節系統，例如除氧器水位調節系統。 被調量：調節對象中需要控制和調節的物理量，例如除氧器水位。 擾動：引起被調量變化的各種因素稱為擾動。調節系統由于內部原因引起的擾動叫做

46、內部擾動；由于外來因素引起的擾動叫做外部擾動。 給定值：希望被調量達到并保持的規定值，稱為被調量的給定值。212 調節過程的品質指標穩定性：若調節系統受到擾動后，經過自動調節能達到的新的穩定的數值，則稱這種調節系統是穩定的調節系統，否則稱為不穩定的調節系統。準確性：調節系統穩定以后，被調量的實際值與給定值之間的偏差程度。快速性：調節過程經歷的時間越短越好。22 自動調節設備221 自動調節設備的分類自動調節設備的常見分類方式有以下幾種按設備結構形式分類調節設備按其結構形式可分為基地式和單元組裝式兩類。基地式儀表是以指示、記錄儀表為主題，附加調節機構而組成。現代大型機組自動化水平高，控制設備多。

47、一般次要的調節系統中采用基地式調節設備。單元組裝儀表的各種功能部件自成一個獨立的單元，使用時可根據需要組成各種復雜的自動調節系統。各單元之間采用統一的標準信號，為使用提供方便。按設備使用的能源分類調節設備按使用能源可分為電動式、氣動式、液動式、電液式等形式。電動調節設備以電能為能源，其特點是動作快、可遠距離傳送；氣動調節設備以壓縮空氣為能源，適用簡單調節系統，多用于防火防爆場所；液動調節設備是以具有一定壓力的液體為能源，其結構簡單，推動力大，但設備笨重。電液式調節系統則用于大型機組的調節。大型機組中，目前采用電動調節設備較多，其次是氣動調節設備，旁路系統及汽輪機的調節一般采用液動調節。222

48、組裝式儀表組裝式儀表的特點是功能分離、組裝靈活、成套性強、配套容易、適用性強以及可靠性高，操作方便且易于維護。組裝式儀表分為基本組件和顯示、操作兩大部分。基本組件放在機柜中，是調節儀表的核心部件，它接受來自生產過程的各種信號，進行輸入和輸出信號的轉換、調節、運算和信號限制等；顯示、操作部分裝在控制盤上，以便運行人員監視和操作。 基本組件基本組件包括轉換、調節、運算、控制和邏輯五種組件。輸入-輸出轉換組件：輸入-輸出轉換組件用來將檢測儀表的輸出信號轉換成統一的直流運算信號，或將直流運算信號轉換成為各種執行信號。運算組件：運算組件是對信號進行加、減、乘、除、開方運算及其它函數處理。調節組件：調節組

49、件實現較為完善的各種調節規律。控制組件：控制組件完成各種控制功能。邏輯組件：當出現故障時，邏輯組件完成自動保護和處理功能。 顯示、操作單元顯示器：顯示器包括自動、手動、及故障的指示燈、表計指示、閥位開度指示等。操作器：操作器用來完成參數給定、手動切換、自動切換等。23汽輪機輔助設備的調節系統汽輪機輔助設備的調節系統有除氧器、高壓加熱器、低壓加熱器、凝汽器的壓力、溫度、水位等自動調節系統。它們大多數是簡單的調節系統，故一般采用基地式調節儀表。3熱工信號和保護31 熱工信號311 熱工信號的作用熱工信號的作用是在有關的熱工參數偏離規定范圍或出現某些異常情況時發出燈光和音響信號，引起運行人員的注意，

50、以便及時采取相應的措施，避免事故發生或事故擴大。312 熱工信號的實現大型機組熱工信號的實現是由熱工中央信號系統來完成的。熱工中央信號系統一般是由熱工信號、光字牌、音響、試驗回路、確認回路及中央信號裝置等環節組成的。當熱工信號出現時，通過中央信號裝置發出光字牌閃光信號并輔以音響報警，確認按鈕的作用是消除音響和閃光，使光字牌變為平光。運行人員可以通過試驗按鈕來定期檢查中央信號系統工作是否正常。313 熱工信號分類熱工信號一般分為熱工報警信號和熱工事故信號兩種。 熱工報警信號熱工報警信號是指在熱力設備運行過程中，某些主要運行參數超越允許值（通常稱為值）它能發出閃光和音響信號，提醒運行人員采取有效措

51、施，使熱工參數恢復到正常值。 熱工事故信號熱工事故信號是指熱工參數達到越限值（通常稱為值）時，熱工信號系統發出的報警信號。熱工事故信號一般也采用閃光和音響信號，但為了和熱工報警信號有所區別，音響信號由高音喇叭發出，以便運行人員迅速采取措施，避免事故的進一步擴大。此外，一些重要的電機事故掉閘及閥門的狀態參數變化都將發出報警信號，這種信號也叫熱工事故信號。32 熱工保護熱工保護的作用是當設備運行工況發生異常或某些參數超越允許值時，根據故障異常的性質和程度，對相應的設備或系統按一定的規律進行自動操作，避免設備損壞和保證人身安全。321 整個單元機組的保護 單元機組熱工保護的特點是將鍋爐、汽輪機及發電

52、機等設備視為一個整體來考慮的。單元機組保護的任務：主要是當單元機組某一部分發生事故時，根據事故情況對單元機組進行緊急單元停機保護、改變機組運行方式的保護和進行局部操作的保護。 當發電機內部故障時，保護動作緊急停機，鍋爐維持低負荷運行。 當發生事故停爐時，單元機組保護自動停機解列。 當單元機組鍋爐輔機出力不足時，單元機組保護則自動減負荷。322 汽輪機主機保護汽輪機主機保護都是緊急停運汽輪機運行的保護。監視和保護項目隨機組的參數和容量不同有所差異，目前常采用下列幾種。 凝汽器真空低保護凝汽器真空下降將降低汽輪機的處理和經濟性。若真空過低，會引起輪機振動加大、軸向位移加大等不良后果，危及汽輪機的安

53、全運行。因此，應設置凝汽器真空低保護。凝汽器真空保護裝置由彈簧管電接點真空表或真空壓力開關、繼電器和保護開關組成。 汽輪機潤滑油壓低保護為了使運行中軸瓦能有良好的油膜，應有足夠的油量來潤滑軸承和冷卻各軸瓦，潤滑油必須保持一定的壓力。當運行中潤滑油壓低時，保護動作啟動輔助油泵，以恢復油壓，若輔助油泵啟動后潤滑油壓仍不能維持規定值而下降到最低值時，低油壓保護動作，緊急停機。低油壓信號一般采用壓力開關，低油壓保護裝置由壓力開關、繼電器和保護開關組成。汽輪機的轉速、軸向位移、脹差、大軸彎曲、軸振動和軸承振動都屬于汽輪機本體的監視和保護項目。在大型機組上均有采用。 汽輪機超速保護汽輪機各轉動部件的強度一

54、般是根據額定轉速115%進行設計的。運行中，若轉速超過這個極限，就會發生嚴重損壞設備的事故，甚至造成飛車事故。所以一般不允許超過額定轉速的110%-112%，最大不得超過115%。當超過汽輪機轉速的允許值時，超速保護動作，緊急停機。大型機組一般都有三套保護裝置：即危急保安器超速保護裝置、附加超速保護裝置和電超速保護裝置。有的機組還裝有汽輪機危急保安器指示裝置，用以指示危急保安器是否動作。 汽輪機軸向位移保護汽輪機以3000r/min的速度旋轉，為了不使機組內部動靜部件之間發生摩擦和碰撞，動靜部件之間必須保持適當的軸向間隙，軸向間隙變小，即轉子軸向位移變大，會造成動靜部件碰磨而嚴重損壞，因此大機

55、組都有軸向位移保護。汽輪機軸向位移測量是指推力盤相對于推力瓦軸向位移的測量，在汽輪機的推力瓦處汽輪機軸上有凸緣或利用對輪的凸緣，把位移傳感器放在凸緣的正前方3mm處，傳感器固定在軸承座上，當凸緣和傳感器的間隙變化時，經過前置器將位移量轉換為一個相應的信號送到監視和保護裝置。當其信號達值時報警，超過值時保護動作停機。 汽輪機脹差保護汽輪機運行中因升溫膨脹，軸和缸體的伸長不同產生脹差，也會使動靜軸向間隙變小乃至碰磨，造成事故。測量脹差時，是把位移傳感器固定在軸承座上，測量軸的凸緣（常利用對輪的凸緣）相對于軸承座的位移。通常規定轉子膨脹量大于汽缸膨脹量時，其脹差為正值；反之，轉子膨脹量小于汽缸膨脹量

56、時，脹差為負值。大型機組高、中和低壓缸都分別裝有脹差測量傳感器，一旦脹差達到允許極限值，發出聲光報警信號；當脹差過大，超過其最大允許值，保護動作停機。 汽輪機軸振動和軸承振動保護大型機組每個軸瓦都分別裝有軸振動和軸承振動傳感器，傳感器出來的信號經過前置器將信號送到監視和保護裝置上，來分別顯示汽輪機各瓦的軸振動和軸承振動情況，當其振動值超過其最大允許值時，保護動作停機。第四章 汽輪機的啟動和停止汽輪機從靜止狀態到工作狀態的啟動過程和從工作狀態到靜止狀態的停機過程中，各零部件的工作參數都將發生劇烈變化，因此可以認為啟動和停機過程是汽輪機運行中最復雜的運行工況。而這些劇烈變化的工作參數中，對機組安全運行起決定因素的則是溫度的變化。在機組的啟動停止過程中，由于溫度的劇烈變化，以及汽輪機各零部件的尺寸很大且工作條件不同，必將在各零部件中形成溫度梯度，從而產生熱變形和熱應力，當綜合應力達到相當