汽轮机安全运行的二十个关键参数详解

汽轮机安全运行的二十个关键参数详解

汽轮机是现代火力发电厂的核心设备，其安全稳定运行直接关系到整个电厂的发电效率和经济效益。本文将详细介绍影响汽轮机安全运行的二十个关键参数，帮助运行和维护人员更好地理解和掌握汽轮机运行的安全要点。

进汽压力

• 升高的影响：

• 汽压升高，汽温不变，汽机低压段湿度增加，湿汽损失增加，降低汽机的相对内效率，并且增加了几级叶片的侵蚀作用。

• 运行中汽压升高，调门开度不变，流量升高，负荷增加，要防止流量过大，机组过负荷。

• 汽压升高过多至限额，使承压部件应力增大，主汽管、汽室，汽门壳体、汽缸法兰和螺栓吃力过大，材料达到强度极限易发生危险。

• 降低的影响：

• 汽压降低，则蒸汽流量相应减少，汽轮机出力降低。

• 要维持汽轮机出力不变，汽压降低时，调门必须开大，增加蒸汽流量，各压力级的压力上升，会使通汽部分过负荷。

• 低汽压运行对机组经济性影响较大，中压机组汽压每下降0.1Mpa，热耗将增加0.3～0.5%。

进汽温度

• 升高的影响：

• 维持高汽温运行可以提高汽轮机的经济性，但不允许超限运行，因为在超过允许温度运行时，引起金属的高温强度降低，产生蠕胀和耐劳强度降低，脆性增加，长期汽温超限运行将缩短金属部件的使用寿命。

• 汽温升高使机组的热膨胀和热变形增加、差胀上升，汽温升高的速度过快，会引起机组部件温差增大，热应力上升。

• 降低的影响：

• 汽温降低，使汽轮机焓降减少，要维持一定负荷，蒸汽流量增加，调节级压力上升，调节级的焓降减小。

• 在汽压、出力不变的情况下，汽温降低蒸汽流量增加，末级叶片焓降显著增大，会使末级叶片和隔板过负荷。

• 汽温降低为维持同一负荷，蒸汽流量增加，要使蒸汽从各级叶片中通过，叶片反动度要增加，引起转子轴向推力加大。

• 汽温降低，汽轮机后几级蒸汽湿度增加，加剧了湿蒸汽对后几级叶片的冲蚀，缩短叶片的使用寿命。

• 汽温降低要注意下降速度不能过快，汽温突降将引起机组各金属部件温差增大，热应力上升。

调节级汽压

• 正常运行时，调节级压力可代表机组负荷变化，负荷突降至0，调节级压力也跌至0，调节级汽压是随蒸汽流量的增加而上升的。
• 调节级压力上升，可以判断汽机通流部分的清洁状况，分析叶片是否结垢。

抽汽压力

• 抽汽压力一般随蒸汽流量而改变，当抽汽量改变时，抽汽压力也相应发生在一个很小的范围内变化。
• 为了分析汽轮机通汽部分叶片结垢的部位，除调节级压力作为监视比较外，各级抽汽压力也可作为监视比较点。
• 抽汽压力也是监视机组安全运行的一项数据。当抽汽停用或用量极少时，抽汽压力升高，由于高压各级的焓降缩小，致使反动度增大，轴向推力增大。

排汽温度

• 一般排汽温度和排汽背压下的饱和温度相接近，有些机组排汽温度测点在排汽缸上，因此要比饱和温度高些，但他们的变化趋势时相适应的，可以进行对照。
• 机组起动时由于调速汽门进汽存在节流以及叶片的鼓风摩擦产生热量，蒸汽流量很小，难以使这些热量迅速带走，排汽温度将升高。
• 正常运行时，排汽温度的升高，不必规定限额，排汽温度与凝汽器背压成正比。

轴封汽压力

• 轴封汽压力保持过高，使轴封冒汽增加，轴封漏汽损失大，既不经济浪费蒸汽和热量，又要影响轴承温度升高或油中有水。
• 轴封汽压力调节的过低，要使轴封失汽，影响凝汽器真空降低。
• 带轴封内套或小平衡盘的机组，轴封疏汽压力的变化，会影响汽轮机轴向推力的平衡。

轴封汽温度

• 轴封汽温度的高低，对汽机的差胀变化油一定关系，因为轴封汽温度对转子要引起伸长或收缩。
• 机组冷态起动时，冲转前向轴封送汽，由于轴封汽温度高于转子温度，引起受热伸长，使汽轮机的差胀增加。
• 机组热态起动时，金属温度较高，如果仍然用低温汽供入高、中压缸轴封，则会造成转子及汽缸突然局部冷缩变形，出现不应有的负差胀。

轴向位移

• 轴向位移变化是表示转子正在轴向推力作用下，转子与汽缸相对轴向位置发生变化。
• 轴向位移向正或负方向增加，说明转子的轴向推力上升，由于轴向推力是由推力轴承来承担的，推力轴承在受压时产生的弹性变形增加，要注意推力瓦工作面或非工作面的温度变化。
• 轴向位移增加过大，使推力轴瓦发生损坏烧熔，产生通汽部分动静摩擦碰撞。

汽缸与转子的相对膨胀

• 高压大容量机组，差胀是起动中的一个关键，达到起动时间短，差胀值小，必须要及时分析差胀变化的原因。
• 差胀向负方向增大，一般在热态起动和滑参数停机，负荷下降或汽温急剧下降时出现，负差胀增大，使喷嘴出口与叶片进口轴向间隙减小。
• 汽轮机在启停和工况变化时，由于转子和汽缸之间存在温差，因此其轴向存在膨胀差，或简称胀差。

上下缸温差

• 机组启动，停机过程中很容易使上下缸产生温差，通常上汽缸温度高于下汽缸温度，上下缸温差大，使汽缸产生热膨胀变形，上汽缸向上拱起，出现拱背现象。
• 上下缸温差最大值出现在调整段区域内，几种类型机组经过试验确定：调整处上下缸温差每增加1℃，该处动静间隙约减少0.01毫米左右，一般汽轮机径向间隙为0.5～0.6毫米左右，因此，上下缸温差规定不超过50℃。

冷油器出油温

• 油温过高，不但影响油压降低，使轴承正常润滑受到影响，而且使轴承温度相应升高，长期维持高油温运行使汽轮机油质容易老化，使用寿命缩短。
• 冷油器出油温度过低，黏度增加，影响轴承油膜建立，容易使机组振动增大。

凝汽器水位

• 凝汽器水位升高应参照凝结水量、凝泵电流、凝结水压力、导电度等表计分析原因。
• 凝汽器水位升高，凝结水温下降，凝汽器过冷度增加，影响经济下降。
• 凝汽器水位升高过多，大量浸没铜管，影响真空迅速下降。
• 凝汽器水位过低，易导致凝结水泵汽蚀。

凝汽器真空

• 应根据真空下降速度进行判断分析处理，一般循环水中断，空下跌速度较快；凝汽器水位升高跌真空开始时速度缓慢，待水侧满至抽气器进气管时真空下降较快。
• 真空表读数下降，如排汽温度、凝结水温度不变，说明真空表的表管漏空气、积水或阻塞失灵。
• 负荷降低，如果真空也相应下降，一般为低压缸及低压回热系统漏空气，应进行真空严密性试验，鉴定漏气程度。
• 真空下降，汽轮机的焓降减少，在流量一定的情况下，出力小、就要成比例下降，如果出力保持不变，则耗汽量增加，运行经济性下降。
• 真空下降过多，会使后几级热量大量减少，维持同一出力，蒸汽流量增加较多，使后几级反动度增加，轴向推力增大，推力瓦温度及轴向位移上升。
• 真空升高如果超过极限真空，经济性反而下降，因为汽轮机往往受最末级叶片通汽能力的限制，当真空继续提高至极限真空后，汽机出力不会继续增加。

凝结水过冷

• 汽轮机排汽在饱和压力下凝结水，凝结水温度应等于该压力下的饱和温度，也应等于排汽温度，有时凝结水温度低于饱和温度，产生过冷，使凝结水的热量被循环水带走，降低经济性。
• 有些机组凝结水温度略高于该压力下的饱和温度，出现微“过热”主要是因为加热器或集水箱等处高温疏水回入凝汽器热水井，未受到循环水冷却，使凝结水温度升高。
• 运行中出现过冷度增加，如凝汽器水位正常，可进行空气严密性实验，检查抽气器工作正常，因凝汽器中积存空气，不仅影响铜管表面形成空气膜，降低传热效果，端差上升，同时由于凝汽器内蒸汽空气混合物中空气成分增高，蒸汽分压力相对于混合物的总压力就降低，这种蒸汽含量较少的空气蒸汽混合物将在更低的温度下凝结使过冷度增大。

除氧器汽压

• 运行中应保持除氧器压力稳定，使水加热到该压力下的相应的饱和温度，达到良好的除氧效果，除氧器并列运行，一台除氧器汽压变化过大，将引起给水箱水位波动。
• 在不影响除氧器强度的原则下，除氧器压力尽量维持的高些使其出水温度较高，汽轮机供除氧器用的抽汽多，可减少高压加热器的高压抽汽量，对提高汽轮机的回热循环经济性有利。
• 单元大容量机组的除氧器，采用滑压运行，因无汽门节流损失，比较经济，除氧器汽压随汽轮机负荷相应变化，但在负荷突然下降时，由于给水箱存水热容量较大，给水泵进水温度不能迅速下降，除氧器压力升高，除氧器水温不能及时跟上，影响除氧效果。

给水箱水位

• 由于给水箱顶部与底部截面逐渐减少，给水箱水位在较高或较低时，水位变化速度将是很快的，必须引起注意，给水箱水位的调整一般要求进水量与给水泵出口流量相适应。
• 给水箱水位若全满，将使除氧器筒体及管道发生冲击及振动，若水倒回抽汽管，逆止门不严，汽轮机要发生水冲击紧急停机事故。
• 给水箱水位过低，将要影响电厂运行安全，如该时发生给水管或主蒸汽管等爆破，或者电气系统甩负荷事故，给水箱水位将会迅速下降，严重影响给泵运行，威胁锅炉供水。

给水温度

• 给水温度降低，锅炉排烟温度降低，一般对于锅炉来说，排烟温度每降低1℃，锅炉效率可以提高约0.05个百分点。
• 给水温度降低，空预器出口一、二次风温分别降低，这会对锅炉在低负荷燃烧造成一定的影响：一次风热风温度的降低，将会影响到锅炉制粉系统的干燥出力。
• 给水温度降低，为了维持在相同燃烧率下的中间点温度，要相应增加燃料量。
• 给水温度降低，水冷壁入口温度降低，水冷壁入口工质欠焓增大，容易造成锅炉水循环不良、稳定性变差，导致水冷壁传热恶化，水冷壁出口温度产生偏差。

加热器端差

• 加热蒸汽压力下的饱和温度与加热器出水温度称为端差，运行中要求加热器端差尽量减少，一般表面式加热器，端差不超过3～7℃。
• 在一定负荷下，端差增加，表明因加热器铜管表面污脏或其中聚空气，使传热条件恶化。
• 带有过热段蒸汽冷却的高压加热器，可以充分利用加热蒸汽的过热度，使出水温度接近或超过该级抽汽压力下的饱和温度，端差为负值，提高了热经济性。

发电机风温

• 风温过高会影响线圈、铁芯温度升高，绝缘强度减弱，一般风冷发电机进口风温35℃以上，发电机出力即静子电流将会受到限制，风温越高，发电机静子电流允许值则降低得越多，因此要求风温尽可能维持于20～30℃之间。
• 发电机进风温度在冬季要注意不要调节得太低，以免引起空气冷却器结露，空气湿度增加。

双水内冷出水温度

• 发电机冷却水出水温度变化，需对照进水温度变化，以温升值进行分析，如果冷却水温升增加，冷却水流量不变，则说明发电机内部发热增加，应注意线圈与铁芯温度上升值。
• 冷却水出水温度升高接近超限，可设法降低冷却水进水温度，开大进水门增加流量，若无效再联系降低发电机负荷，并检查分析出水温度升高原因，监视发电机有否内部故障象征。