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百科知識丨汽輪機結構及運行控制原理

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發布日期:2020-07-07 來源:煤化工聯盟 瀏覽次數:110
核心提示:本文講解了汽輪機結構及運行控制原理,內容非常詳細,如有需要,請閱讀全文。

一  、認識汽機專業

1、 汽機專業的任務:

用鍋爐送來的蒸汽,維持汽輪機轉速(未并網)或負荷(并網),將做完工的乏汽凝結成水,利用抽汽加熱后再送回鍋爐。

2、 汽機專業的系統

(1) 汽輪機本體:將蒸汽的熱能轉換成機械能,維持高速旋轉。

(2) 輔助系統:汽輪機旋轉所必須的支持系統;為了提高熱效率而設置的回熱系統(把水加熱后再送回鍋爐);輔機、發電機冷卻系統。

二 、汽機主系統

汽機熱力系統簡圖

三 、汽輪機本體

1、 汽輪機本體:轉子——葉輪、葉片

靜止部分:隔板、噴嘴、汽缸、

其他:汽封、軸瓦

為達到應有的功率,有若干級

2、 汽輪機本體的間隙問題

汽輪機本體徑向間隙示意圖

汽輪機本體軸向間隙問題1示意圖(軸向位移又叫竄軸)

汽輪機本體軸向間隙問題2示意圖(差脹)

小結:

u 動靜間隙太大,蒸汽不做功漏掉,不經濟,汽輪機將熱能轉化為機械能的效率降低,也即每發一度電所耗的熱能(熱耗),所需的蒸汽(汽耗)增加。

u 動靜間隙太小,容易發生動靜摩擦,產生機組振動,嚴重時造成汽輪機汽封、大軸、葉片損壞事故。

u 既要經濟性又要安全性,間隙控制在一定范圍內(幾十微米)

u ——汽輪機是精密設備,必須防止動靜接觸(防碰磨),發生碰磨時,反應碰磨的保護(振動、軸向位移、差脹)動作,跳機

3、 汽輪機汽封:

軸端汽封示意圖

u 汽封:盡量減少漏汽,提高熱效率

u 軸封:防止缸內蒸汽外泄,防止外部空氣進入缸內。

u 軸封供汽不能中斷

4、 軸瓦:通入潤滑油,在一定轉速下軸瓦和軸頸之間形成穩定油膜,實現油摩擦。汽輪機運行中任何情況下都不能斷油。

四、汽輪機的控制、安保系統:控制汽輪機的負荷(轉速),發生事故時停機。

(1) 高主、中主門的控制示意圖

(2) 高、中壓調門控制示意圖

(3) AST控制油

(4) OPC油

五、關于汽輪機本體的保護

1、 超速保護:

103%超速:因電網原因機組甩負荷,汽輪機轉速超3090r/min,關閉高、中調門,待轉速降到3000r/min以下時,重新打開各調門,如轉速又超3090r/min,會再動作。防止出現更高的超速。

110%超速:DEH、TSI、ETS三套,動作于AST電磁閥,跳機。機械超速,動作后卸掉隔膜閥上油壓,再卸掉AST油壓停機。

汽輪機超速事故會造成大軸斷裂、軸瓦損壞、甚至飛車等惡性后果,必須嚴防。

2、 高壓缸保護:

北重機組因結構原因,低負荷時因蒸汽流量太小,不能有效帶走缸內因鼓風摩擦損失而產生的熱量,缸內設備會因過熱而損壞,故采用中壓缸啟動,待蒸汽流量達到一定值后切回高缸進汽。

冷態啟動過程中高缸需要得到充分暖缸,在1020rpm以上為了不產生鼓風摩擦熱量,高缸必須抽成真空。

高缸保護就是為達到上述目的而設。

3、 凝汽器低真空保護

凝汽器真空低(排汽壓力高),也即排汽溫度升高,使低壓缸、低壓轉子葉片、凝汽器溫度升高,會造成汽輪機振動、動靜摩擦、末級葉片斷裂、金屬變形、凝汽器鋼管泄漏等后果。

4、 潤滑油壓低保護

防斷油燒瓦。

5、 EH油壓低保護

EH油壓降低,高中主調各門會發生不可控動作,必須停機。

6、 軸承振動保護

汽輪機動靜摩擦、轉子質量平衡破壞(如葉片斷裂等)、軸承故障(如潤滑不良、磨損等)、聯軸器故障等原因會造成機組振動。

7、 軸向位移保護

防動靜摩擦。

8、 DEH失電跳機保護

機組失去監控,必須停機。

9、 軸承溫度高保護

防軸承、軸頸損壞

10、 汽輪機差脹保護

防動靜摩擦

11、 汽機手動跳閘保護按鈕

發生汽輪機保護無法反應的危急情況(如危及人身安全、著火等)以及保護拒動時。機頭有危急保安器,按下后實現機頭停機,類似輔機事故按鈕。

12、 鍋爐MFT動作后聯跳汽機保護

鍋爐-汽機-發電機是一個統一單元,鍋爐不正常,防止事故波及到汽輪機,汽輪機應停止進汽。

但為了減少機組非停,提高經濟性(即使是機組熱起,損失也是很大的),目前做停爐不停機邏輯和預案,除個別直接危及汽輪機安全的(如汽包高水位、汽溫直降等)情況外,鍋爐MFT,不跳機。

13、 主、再熱蒸汽溫度下降跳汽機保護

主、再熱蒸汽溫度下降預示著蒸汽帶水,汽輪機有水沖擊的危險,而水沖擊可造成汽缸變形、轉子彎曲、動靜摩擦等嚴重后果。

14、 發電機主保護動作聯跳汽機保護

發電機跳閘,汽輪機失去負荷,會發生超速,因此發電機跳閘聯動汽輪機跳閘,關閉各主、調門,切斷汽輪機動力。

六 、高、低壓旁路

1、 將高壓缸旁路掉的叫高旁,將中低壓缸旁路掉的叫低旁。

2、 高低旁的作用:

(1) 蒸汽參數不滿足要求或汽輪機不允許進汽時,給鍋爐產生的蒸汽提供通道流過再熱器,避免再熱器干燒。蒸汽流動將爐內熱量帶出,同時可采取措施對蒸汽參數進行調整。

(2) 泄壓。當鍋爐壓力突升,高旁打開卸掉部分壓力,防止鍋爐超壓。

3、 高低旁啟動模式

(1)  高旁冷態啟動模式

機組啟動過程中,使用該方式,其自動控制閥門開度及主蒸汽壓力如下圖:

(2) 低旁冷態啟動模式

低旁啟動過程中控制過程與高旁類似,可投自動,壓力人為設置。起初手動打開一定開度:

Ø 凝汽器抽真空時可以直接抽到鍋爐汽包,有助于鍋爐過熱器、再熱器內存水蒸發,消除水封,也有利于汽包水蒸發,盡早建立鍋爐水循環。

Ø 給蒸汽提供通道,保護再熱器;

Ø 低旁開大有利于提升主、再熱汽溫;

Ø 隨著再熱汽溫的上升,調整低旁開度,逐漸提升再熱汽壓力,達到沖轉壓力后可將低旁投壓力自動,穩定壓力進行機組沖轉,并網后隨著增加負荷,再熱蒸汽走中、低汽缸,低旁自動關閉。

(3) 旁路非冷態啟動模式(鍋爐有一定的壓力)

Ø   非冷態啟動,高旁不能投啟動模式

Ø   非冷態啟動模式,鍋爐點火后應及時打開高、低旁,給蒸汽提供通道,保護再熱器。

Ø   高低旁的控制應根據鍋爐燃燒情況(也即主再熱蒸汽壓力上升情況)調整高低旁開度,逐步提升壓力和溫度。

注意:在調整過程中如果汽機還沒有掛閘,高旁開度小于2%,鍋爐會發生MFT。

4、 正常運行模式

Ø 高低旁正常運行必須嚴密關閉;

Ø 高旁滑壓模式運行(當前實際壓力加一定偏置作為定壓控制值,確保其關閉)

Ø 低旁滑壓模式,其給定值由調節級壓力折算而來,確保大于實際壓力,使其關閉

5、 有關高低旁保護

(1) 防止蒸汽帶水,高旁先開減壓閥,才能開減溫閥;

(2) 防止凝汽器熱沖擊,低旁先開減溫閥,才能開減壓閥;

(3) 為保護再熱器,高旁后溫度超過一定值后,高旁快關;

(4) 為保護凝汽器,低真空、凝汽器水位高、低旁減溫水壓力低、凝汽器溫度高低旁快關。

6、 高旁快開

高旁快開高溫高壓蒸汽對高旁后管道造成強大的機械、熱沖擊(如高旁暖管不良會更嚴重),曾經發生過高旁快開造成管道破裂事故,因此高旁快開功能被取消。

7、 正常運行中高旁為了實現其作用(泄壓、保護再熱器),在幾種情況下自動打開20%:

Ø l高壓缸切中壓缸瞬間

Ø l機前壓力大于規定值

Ø l機前壓力上升速率超規定

8、 正常運行中低旁在再熱汽壓力超4.4Mpa情況下自動打開泄壓。

9、 正常運行中應注意檢查高低旁是否投自動,否則會發生拒動。

七、 發電機密封油系統:

1、 作用:供給發電機密封瓦,在密封瓦與軸之間形成油膜,將氫氣封在發電機內。密封油不能中斷,否則應緊急排氫。

發電機密封瓦示意圖

2 密封油正常運行方式(主油泵工作)示意圖(紫色為供油,藍色為回油)

3主密封油故障,備用油泵運行方式

4 主、備用油泵均失去時的運行方式:靠潤滑油作為密封油油,因其壓力低(0.16MPa),發電機內壓力必須低于0.1,也即需緊急排氫,降壓

5 潤滑油中斷運行方式:

八 、關于暖熱力設備(汽輪機、管道、泵等)

1 作用

Ø 排盡設備內的積水、空氣、雜質,以免產生振動;

Ø 讓設備溫度緩慢升高,避免溫度突升,金屬內外、局部受熱不均而產生裂紋,損壞設備;

2 管道產生振動的原因及消除

Ø 振動是由水錘造成的,即前面的積水(原來的積水或通進去的蒸汽遇冷凝結形成)在蒸汽的推動下撞向后面的積水或擁堵物(例如關閉的閥門、管道堵頭等);

Ø 汽(氣)液兩相在管道內同時存在是產生振動的根本原因

Ø 高加旁路切主路,如果主路暖管不充分,主、旁路水有溫差,也即有密度差,混合后水的總體積縮小,在管道內產生間隙,會發生后面的水撞擊前面水的情況,從而使管道產生振動。

Ø 暖管時防止管道振動,要將管道內的水、空氣放盡,消除水錘產生的根源。

3 暖管的操作

Ø  先將管道(含母管及其用戶)上所有疏水門、空氣門全開完

Ø  檢查各疏水點無大股水流出,稍開汽源

Ø  從汽源端到用戶端開始逐個檢查疏水門,如只有汽無水流出,管道不振動,應關小疏水門開度。關閉空氣門。

Ø 如果無用戶,最后一個疏水應開大,保證一定蒸汽流量;

Ø 根據溫升情況調整汽源門開度

Ø 有用戶后應及時關閉所有疏水門。

Ø 屬于熱備用的管道,暖管疏水應走有疏水器的主路,關閉旁路,防止熱量損失。

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