汽轮机的起动与停机技术问答题.wps
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1、汽轮机的起动与停机技术问答题1为什么说起动是汽轮机设备运行中最重要的阶段?汽轮机起动过程中,各部件间的温差、 热应力、 热变形大。 汽轮机多数事故是发生在起动时刻。 由于不正确的暖机工况,值班人员的误操作以及设备本身某些结构存在缺陷都可能造成事故,即使在当时没有形成直接事故,但由此产生的后果还将在以后的生产中造成不良影响。现代汽轮机的运行实践表明,汽缸、阀门外壳和管道出现裂纹、 汽轮机转子和汽缸的弯曲、 汽缸法兰结合面的翘曲、 紧力装配元件的松弛、 金属结构状态的变化、 轴承磨损的增大、 以及在投入运行初始阶段所暴露出来的其它异常情况,都是起动质量不高的直接后果。2汽轮机升速、带负荷阶段与汽轮
2、机机械状态有关的主要变化是哪些?汽轮机升速、 带负荷阶段与汽轮机机械状态有关的主要变化有: 由于内部压力的作用,在管道、汽缸和阀门壳体产生应力。 在叶轮、轮鼓、动叶、轴套和其它转动部件上产生离心应力。 在隔板、叶轮、静叶和动叶产生弯曲应力。 由于传递力矩给发电机转子,汽轮机轴上产生切向应力。 由于振动使汽轮机的动叶,转子和其它部件产生交变应力。 出现作用在推力轴承上的轴向推力。 各部件的温升引起的热膨胀,热变形及热应力。3汽轮机起动操作,可分为哪三个性质不同的阶段?汽轮机起动过程可分为下列三个阶段: 起动准备阶段。 冲转、升速至额定转速阶段。 发电机并网和汽轮机带负荷阶段。4汽轮机起动有哪些不
3、同的方式?汽轮机的起动过程就是将转子由静止或盘车状态加速至额定转速并带负荷至正常运行的过程,根据不同的机组和不同的情况,汽轮机的起动有不同的方式。按起动过程的新蒸汽参数分:额定参数起动和滑参数起动。按起动前汽缸温度水平分:冷态起动和热态起动。按冲动时的进汽方式分:高、 中压缸进汽起动和中压缸进汽起动。按冲动控制转速所用阀门分:调节汽门起动、 自动主汽门起动和电动主闸门起动及总汽阀旁路门起动。5汽轮机滑参数起动应具备哪些必要条件?汽轮机滑参数起动应具备如下必要条件: 对于非再热机组要有凝汽器疏水系统,凝汽器疏水管必须有足够大的直径,以便锅炉从点火到冲转前所产生的蒸汽能直接排入凝汽器。 汽缸和法兰
4、螺栓加热系统有关的管道系统的直径应予以适当加大,以满足法兰和螺栓及汽缸加热需要。 采用滑参数起动的机组,其轴封供汽、射汽抽气器工作用汽和除氧器加热蒸汽须装设辅助汽源。6滑参数起动有哪些优缺点?滑参数起动有如下优缺点: 滑参数起动使汽轮机起动与锅炉起动同步进行,因而大大缩短了起动时间。 滑参数起动中,金属加热过程是在低参数下进行的,且冲转、升速是全周进汽,因此加热较均匀,金属温升速度亦比较容易控制。 滑参数起动还可以减少汽水损失和热能损失。缺点是:用主蒸汽参数的变化来控制汽轮机金属部件的加热,在用人工控制的情况下,起动程序较难掌握,弄不好参数变化率大。综合比较,滑参数起动利大于弊,所以目前单制大
5、容量机组广泛采用滑参数起动方式。7什么是冷态滑参数压力法起动和真空法起动? 压力法起动。压力法起动时,电动主汽门前应有一定的蒸汽压力,利用调节汽门控制蒸汽流量冲动转子和升速暖机。 要求新汽温度高于调整段上缸金属温度 5080,还应保证有 50的过热度,既要不产生过大的热应力,同时还要避免水冲击。 真空法起动。真空法起动时,锅炉点火前,从锅炉汽包至汽轮机之间所有阀门全部开启,汽轮机盘车状态下开始抽真空。 让汽轮机新蒸汽管道、锅炉的汽包、过热器全部处于真空状态,然后通知锅炉点火,锅炉压力温度缓慢上升,当蒸汽参数还很低时,汽轮机转子即被冲动,此后汽轮机的升速及加负荷全部依靠锅炉汽压汽温的滑升。真空法
6、起动的缺点是:如果锅炉控制不当,有可能使锅炉过热器积水和新蒸汽管道的疏水进入汽轮机,从而损坏设备。 另外抽真空困难,汽轮机转速不易控制,所以较少采用真空法滑参数起动。9滑参数起动主要应注意什么问题?滑参数起动应注意如下问题: 滑参数起动中,金属加热比较剧烈的时间一般在低负荷时的加热过程中,此时要严格控制新蒸汽升压和升温速度。 滑参数起动时,金属温差可按额定参数起动时间的指标加以控制。 起动中有可能出现差胀过大的情况,这时应通知锅炉停止新蒸汽升温、 升压,使机组在稳定转速下或稳定负荷下停留暖机,还可以调整凝汽器的真空或用增大汽缸法兰加热进汽量的方法加以调整金属温差。10汽轮机起动前为什么要保持一
7、定的油温?机组起动前应先投入油系统,油温控制在 3545之间,若温度低时,可采用提前加油温。保持适当的油温,主要是为了在轴瓦中建立正常的油膜。 如果油温过低,油的粘度增大会使油膜过厚,使油膜不但承载能力下降,而且工作不稳定。 油温也不能过高,否则油的粘度过低,以致难以建立油膜,失去润滑作用。11汽轮机起动前向轴封送汽要注意什么问题?轴封送汽应注意下列问题: 轴封供汽前应先对送汽管道进行暖管,使疏水排尽。 必须在连续盘车状态下向轴封送汽,热态起动应先送轴封供汽,后抽真空。 向轴封供汽时间必须恰当,冲转前过早地向轴封供汽,会使上、下缸温差增大,或使胀差正值增大。 要注意轴封送汽的温度与金属温度的匹
8、配。热态起动最好用适当温度的备用汽源,有利于胀差的控制,如果系统有条件将轴封汽的温度调节,使之高于轴封体温度则更好,而冷态起动轴封供汽最好选用低温汽源。 在高、低温轴封汽源切换时必须谨慎,切换太快不仅引起胀差的显著变化,而且可能产生轴封处不均匀的热变形,从而导致摩擦、振动等。12为什么转子静止时严禁向轴封送汽?因为转子静止状态下向轴封送汽,不仅会使转子轴封段局部不均匀受热。 产生弯曲变形,而且蒸汽从轴封段处漏入汽缸也会造成汽缸不均匀膨胀,产生较大的热应力与热变形,从而使转子产生弯曲变形。所以转子静止时严禁向轴封供汽。13额定参数起动汽轮机怎样控制减少热应力?额定参数起动汽轮机时,冲动转子一瞬间
9、,接近额定温度的新蒸汽进入金属温度较低的汽缸内,和新蒸汽管道暖管的初始阶段相同,蒸汽将对金属进行剧烈的凝结放热。 使汽缸内壁和转子外表面温度急剧增加,温升过快,容易产生很大的热应力,所以额定参数下冷态起动时只能采用限制新蒸汽流量,延长暖机和加负荷的时间等办法来控制金属的加热速度。 减少受热不均产生过大的热应力和热变形。14进行压力法滑参数起动冲转,蒸汽参数选择的原则是什么?冷态滑参数起动冲转后,进入汽缸的蒸汽流量能满足汽轮机顺利通过临界转速达到全速。 为使金属各部件加热均匀,增大蒸汽的容积流量,进汽压力应适当选低一些。 温度应有足够的过热度,并和金属温度相匹配,以防止热冲击。热态滑参数起动时,
10、应根据高压缸调节级和中压缸进汽室的金属温度,选择适当的与之匹配的主蒸汽温度和再热蒸汽温度,即两者的温差符合汽轮机热应力,热变形和胀差的要求。 一般都要求蒸汽温度高于调节级上缸内壁金属温度 50100,但最高不得高于额定温度值。为了防止凝结放热,要求蒸汽过热度不低于 50,保证新蒸汽经过调节汽门节流和喷嘴膨胀后,蒸汽温度仍不低于调节级的金属温度。15什么叫负温差起动?为什么应尽量避免负温差起动?凡冲转时蒸汽温度低于汽轮机最热部位金属温度的起动为负温差起动。 因为负温差起动时,转子与汽缸先被冷却,而后又被加热,经历一次热交变循环,从而增加了机组疲劳寿命损耗。 如果蒸汽温度过低,则将在转子表面和汽缸
11、内壁产生过大的拉应力,而拉应力较压应力更容易引起金属裂纹,并会引起汽缸变形,使动静间隙改变,严重时会发生动静摩擦事故,此外热态汽轮机负温差起动,使汽轮机金属温度下降,加负荷时间必须相应延长,因此一般不采用负温差起动。16起动、停机过程中应怎样控制汽轮机各部温差?高参数大容量机组的起动或停机过程中,因金属各部件传热条件不同,各金属部件产生温差是不可避免的,但温差过大,使金属各部件产生过大热应力和热变形,加速机组寿命损耗及引起动静摩擦事故。这是不允许的。因此应按汽轮机制造厂规定,控制好蒸汽的升温或降温速度;金属的温升、 温降速度;上下缸温差;汽缸内外壁、 法兰内外壁、 法兰与螺栓温差及汽缸与转子的
12、胀差。 控制好金属温度的变化率和各部分的温差,就是为了保证金属部件不产生过大的热应力、 热变形,其中对蒸汽温度变化率的严格监视是关键,不允许蒸汽温度变化率超过规定值,更不允许有大幅度的突增突降。17起动过程中应注意哪些事项?汽轮机起动是运行人员的重大操作之一,在起动时应充分准备,认真检查,做好起动前的试验,并在起动中注意: 严格执行规程制度,机组不符合起动条件时,不允许强行起动。 在起动过程中要根据制造厂规定,控制好蒸汽、金属温升速度,上下缸、 汽缸内外壁、 法兰与螺栓等温差,胀差等指标。 尤其是蒸汽温升速度必须严格控制,不允许温升率超过规定值,更不允许有大幅度的突增突降。 起动时,进入汽轮机
13、的蒸汽不得带水,参数与汽缸金属温度相匹配,要充分疏水暖管。 严格控制起动过程的振动值。 高压汽轮机滑参数起动中,金属加热比较剧烈的阶段是冲转后和并列后的低负荷阶段,这些阶段容易出现较大的差胀和金属温差。可采用调整真空,投汽缸,法兰、螺栓加热装置和调整轴封用汽温度的办法加以调整。 在起动过程中,按规定的曲线控制蒸汽参数的变化,保持足够的蒸汽过热度。 调节系统赶空气要反复进行,直至空气赶完为止。赶空气后保持高压油泵连续运行到机组全速后方可停下,以免空气再次进入调节系统。 任何情况下,汽温在10min 内突降或突升 50,应打闸停机。 刚冲转时,一定要控制转速,不能突升过快,并网后调节汽门应分段开起
14、,严禁并网后突然开足。 并网后应注意各风、 油、 水、 氢气的温度,调整正常,保持发电机氢气温度不低于35。18高压汽轮机起动有哪些特点?高压汽轮机结构上比较复杂,动静间隙较小,主要有如下特点: 高压汽轮机轴向间隙相当小,如起动加热不均匀,将会出现差胀值超过规定,可能造成轴向动静摩擦,因此差胀控制很重要。 高压机组径向间隙也很小,故控制上下汽缸温差及转子弯曲值极为重要,上下缸温差、 转子弯曲超过规定值不得起动,应采取措施使之恢复正常。 高压机组汽缸壁、法兰都很厚重,一般采用汽缸法兰加热装置。要注意加热蒸汽温度必须比汽缸法兰温度高。加热时,法兰温度应低于汽缸温度。 法兰螺栓比较粗大,受热膨胀较慢
15、,要注意法兰和螺栓的温度差。 为了减小上下缸温度差,起动时应尽量把下缸的疏水放尽,合理使用汽加热装置,并要对下缸加强保温。 为了消除转子热弯曲,停机后,起动前都必须投连续盘车。 高压机组起动时,应特别注意机组的振动情况。如振动超过规定,应立即果断停机投盘车,不得使用降速暖机的办法消除振动。19汽轮机起动时,暖机稳定转速为什么应避开临界转速 150200r/min?这是因为在起动过程中,主汽参数、 真空都会波动,且厂家提供的临界转速值在实际运转中会有一定出入,如不避开一定转速,工况变动时机组转速可能会落入共振区而发生更大的振动,所以,规定暖机稳定转速应避开临界转速150200r/min。20汽轮
16、机冲转条件中,为什么规定要有一定数值的真空?汽轮机冲转前必须有一定的真空,一般为 0.06MPa 左右,若真空过低,转子转动就需要较多的新蒸汽,而过多的乏汽突然排至凝汽器,凝汽器汽侧压力瞬间升高较多,可能使凝汽器汽侧形成正压,造成排大气安全薄膜损坏,同时也会给汽缸和转子造成较大的热冲击。冲动转子时,真空也不能过高,真空过高不仅要延长建立真空的时间,也因为通过汽轮机的蒸汽量较少,放热系数也小,使得汽轮机加热缓慢,转速也不易稳定,从而会延长起动时间。21汽轮机冲转时为什么凝汽器真空会下降?汽轮机冲转时,一般真空还比较低,有部分空气在汽缸及管道内未完全抽出,在冲转时随着汽流冲向凝汽器。 冲转时蒸汽瞬
17、间还未立即与凝汽器铜管发生热交换而凝结,故冲转时凝汽器真空总是要下降的。 当冲转后进入凝汽器的蒸汽开始凝结,同时抽气器仍在不断地抽空气,真空即可较快地恢复到原来的数值。22汽轮机起动升速和空负荷时,为什么排汽温度反而比正常运行时高?采取什么措施降低排汽温度?汽轮机升速过程及空负荷时,因进汽量较小,故蒸汽进入汽缸后主要在高压段膨胀做功,至低压段时压力已降至接近排汽压力数值,低压级叶片很少做功或者不做功,形成较大的鼓风摩擦损失,加热了排汽,使排汽温度升高。 此外,此时调节汽门开度很小,额定参数的新汽受到较大的节流作用,亦使排汽温度升高。 这时凝汽器的真空和排汽温度往往是不对应的,即排汽温度高于真空
18、对应下的饱和温度。大机组通常在排汽缸设置喷水减温装置,排汽温度高时,喷入凝结水以降低排汽温度。对于没有后缸喷水装置的机组,应尽量缩短空负荷运行时间。 当汽轮发电机并列带部分负荷时,排汽温度即会降低至正常值。23汽轮机升速和加负荷过程中,为什么要监视机组振动情况?大型机组起动时,发生振动多在中速暖机及其前后升速阶段,特别是通过临界转速的过程中,机组振动将大幅度的增加。 在此阶段中,如果振动较大,最易导致动静部分摩擦,汽封磨损,转子弯曲。转子一旦弯曲,振动越来越大,振动越大摩擦就越厉害。 这样恶性循环,易使转子产生永久性变形弯曲,使设备严重损坏。 因此要求暖机或升速过程中,如果发生较大的振动,应该
19、立即打闸停机,进行盘车直轴,消除引起振动的原因后,再重新起动机组。机组全速并网后,每增加一万负荷,蒸汽流量变化较大,金属内部温升速度较快,主蒸汽温度再配合不好,金属内外壁最易造成较大温差,使机组产生振动。 因此每增加一定负荷时需要暖机一段时间,使机组逐步均匀加热。综上所述,机组升速与带负荷过程中,必须经常监视汽轮机的振动情况。24轴向位移保护为什么要在冲转前投入?冲转时,蒸汽流量瞬间较大,蒸汽必先经过高压缸,而中、 低压缸几乎不进汽,轴向推力较大,完全由推力盘来平衡,若此时的轴向位移超限,也同样会引起动静摩擦,故冲转前就应将轴向位移保护投入。25为什么在起动、 停机时要规定温升率和温降率在一定
20、范围内?汽轮机在起动、停机时,汽轮机的汽缸、转子是一个加热和冷却过程。 起、 停时,势必使内外缸存在一定的温差。 起动时由于内缸膨胀较快,受到热压应力,外缸膨胀较慢则受到热拉应力;停机时,应力形成则相反。 当汽缸金属应力超过材料的屈服应力极限时,汽缸可能产生塑性变形或裂纹,而应力的大小与内外缸温差成正比,内外缸温差的大小与金属温度变化率成正比,起动、 停机时没有对金属应力的监测指示,取一间接指标,即用金属温升率和温降率作为控制热应力的指标。26冲转后,为什么要适当关小主蒸汽管道的疏水门?主蒸汽管道从暖管到冲转这一段时间内,暖管已经基本结束,主蒸汽管温度与主蒸汽温度基本接近,不会形成多少疏水。
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