《汽轮机运行》word版

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1、第七章汽轮机运行（启停）汽轮机运行包括汽轮机的启动、停机、空负荷以及带负荷(又分设计和变化工况)等工况。此外，汽轮机的经济调度、汽轮机设备的事故处理等也属于运行方面的内容。启动和停机过程，各零部件的工作参数都将发生剧烈变化，因此可以认为启动和停机过程是汽轮机运行中最复杂的运行工况。而这些剧烈变化的工作参数中，对机组安全运行起决定因素的则是温度的变化。由于温度的剧烈变化，以及汽轮机各零部件的尺寸很大且工作条件不同，必将在各零部件中形成温度梯度，从而产生热变形和热应力，当综合应力达到相当高的水平，甚至超出屈服极限，使

2、这些高温部件受到一定损伤，这种损伤的累积最终导致部件损坏。汽缸裂纹是一个热疲劳损坏问题，目前已不再是突出的问题。转子的温度变化及由之引起的热应力以及疲劳损耗问题是大功率汽轮机运行的关键性问题。第一节汽轮机的热应力、热膨胀、热变形及寿命管理一热应力金属部件在受到外力作用后，不论这个外力有多小，部件都要发生变形。外力停止后，如果部件仍能恢复到原来的形状和尺寸，则这种变形称为弹性变形。当外力增大到一定程度，假如外力停止后，金属部件不能恢复到以前的形状和尺寸，则这种变形称为塑性变形。由于温度的变化引起的物体变形称为热变形

3、。如果物体的热变形受到约束，则在物体内就会产生应力，这种应力称为热应力。㈠汽轮机冷态启动时的热应力汽轮机冷态启动过程是对汽轮机转子和汽缸等部件加热的过程，随着机组冲转、暖机、并网和带负荷，金属部件的温度不断升高。对于汽缸来说，随着蒸汽温度的升高，汽缸内壁温度首先升高，内壁温度要高于外壁温度，内壁的热膨胀由于受到外壁的约束而产生压应力，而外壁由于受到内壁热膨胀的影响而产生拉应力。同样，对于转子，当蒸汽温度升高时，外表面首先被加热，使得外表面和中心(孔)面形成温差，外表面产生压应力，中心(孔)表面产生拉应力。㈡汽轮机

4、停机时的热应力停机过程实际上是汽轮机零部件冷却的过程，随着蒸汽温度降低和流量的减小，汽缸内壁和转子外表面首先被冷却，而汽缸外壁和转子中心(孔)表面的冷却相对滞后，致使汽缸内壁温度低于外壁，转子表面温度低于中心(孔)表面，与启动相反。汽缸内壁和转子外表面产生拉应力；汽缸外壁和转子中心孔则产生压应力。㈢汽轮机热态启动时的热应力汽轮机热态启动时，如果由于旁路系统容量的限制，主蒸汽温度不能升的太高，或由于冲转前暖管不充分，那么冲转时进入调节级处的蒸汽温度可能比该处的金属温度低，使其首先受到冷却，在转子表面和汽缸的内表面产

5、生拉应力。随着转速的升高及带负荷，该处的蒸汽温度将迅速升高，并高出金属温度，并在随后的过程中保持该趋势直至启动结束。这一阶段，由于蒸汽温度比金属温度高，转子表面及汽缸内壁温度将产生压应力，这样在整个热态启动过程中，汽轮机部件的热应力要经历一拉一压循环。㈣负荷变化时的热应力大型汽轮机负荷在35%～100%范围内变动时，调节级后汽温变化可达100℃，所以，在负荷变化时，转子和汽缸上将产生温差和热应力。降负荷时，蒸汽温度降低，转子表面和汽缸内壁产生拉应力；增负荷时，情况相反。可见，汽轮机经历一个升、降负荷循环，其部件就

6、承受一压一拉应力循环。对于现代大型汽轮机，降负荷运行一般都采用变压运行方式(复合变压运行)，采用这种运行方式，在低负荷期间，汽轮机通流部分温度变化不大，其部件的热应力也不大。所谓汽轮机的热冲击是指蒸汽与汽缸、转子等部件之间在短时间内进行大量的热交换，金属部件内温差迅速增大，热应力增大，甚至超过材料的屈服极限，严重时，一次大的热冲击就能造成部件的损坏。汽轮机部件受到热冲击时产生的热应力，取决于蒸汽和部件表面的温差、蒸汽的放热系数。造成汽轮机热冲击的主要原因有以下几种。1启动时蒸汽温度与金属温度不匹配。2极热态启动造

7、成的热冲击。3甩负荷造成的热冲击。二热变形汽轮机在启停及变工况运行时，由于蒸汽对各部件加热(或冷却)的程度不同，使得汽缸、转子在径向和轴向上都会形成温差，从而产生热变形，使通流部分的间隙发生变化而导致摩擦，严重时，可能造成设备的损坏。1上、下缸温差引起的热变形2汽缸法兰内、外壁温差引起的热变形3汽轮机转子的热弯曲转子发生热弯曲后，不仅会使机组产生异常振动，还可能造成汽轮机动静部分摩擦。为了防止或减小大轴热弯曲，启动前和停机后，必须正确使用盘车装置。冲转前应盘车足够长时间；停机后，应在转子金属温度降至规定的温度以下

8、方能停盘车。此外，大型机组都应装备转子挠度指示装置，可直接测量大轴弯曲度。三热膨胀1汽缸的绝对热膨胀汽缸膨胀时以死点为基准，在滑销系统引导下，既满足了汽缸在三个方向的膨胀，同时也保证了汽轮机和发电机转子与定子部分以及轴承中心的一致，从而保证机组不致因膨胀不均匀而产生不应有的应力，或使机组发生振动。汽轮机的横销只允许轴承座和汽缸作横向膨胀；纵销只允许其纵向膨胀。另外，在汽缸