汽輪機運行重要指標，汽輪機專業(yè)必備常識
一、監(jiān)視段壓力的監(jiān)督
在凝汽式汽輪機中，除最后一、二級外，調節(jié)級汽室壓力和各段抽汽壓力均與主蒸汽流量成正比例變化。根據(jù)這個原理，在運行中通過監(jiān)視調節(jié)級汽室壓力和各段抽汽壓力，就可以有效地監(jiān)視通流部分工作是否正常。因此，通常稱各抽汽段和調節(jié)級汽室的壓力為監(jiān)視段壓力。
制造廠已根據(jù)熱力和強度計算結果，給出高壓汽輪機在額定負荷下，蒸汽流量和各監(jiān)視段的壓力值，以及允許的最大蒸汽流量和各監(jiān)視段壓力。由于每臺機組各有自己的特點，所以即使是對相同型號的汽輪機，在同一負荷下的各監(jiān)視段壓力也不完全相同。因此，對每臺機組來說，均應參照制造廠給定的數(shù)據(jù)，在安裝或大修后，通流部分處于正常情況下進行實測，求得負荷、主蒸汽機流量和監(jiān)視段壓力的關系，以此作為平時運行監(jiān)督的標準。
如果在同一負荷(流量)下監(jiān)視段壓力升高，則說明該監(jiān)視段以后通流面積減少，多數(shù)情況是結了鹽垢，有時也會由于某些金屬零件碎裂和機械雜物堵塞了通流部分或葉片損傷變形等所致。如果調節(jié)級和高壓缸各抽汽段壓力同時升高，則可能是中壓調速汽門開度受到限制。當某臺加熱器停用時，若汽輪機的進汽量不變，則將使相應抽汽段的壓力升高。
監(jiān)視段壓力，不但要看其絕對值的升高是否超過規(guī)定值，還要監(jiān)視各段之間的壓差是否超過規(guī)定值。如果某個級段的壓差超過了規(guī)定值，將會使該級段隔板和動葉片的工作應力增大，從而造成設備的損壞事故。
汽輪機結垢時要進行清洗，加熱器停用時，要根據(jù)具體情況決定是否需要限制負荷以及限制負荷的具體量值。若通流部分損壞時應及時修復，暫不能修復時，也要考慮在必要時適當?shù)叵拗破啓C的負荷。
二、軸向位移及軸瓦溫度的監(jiān)控
1、軸向位移
汽輪機轉子的軸向位移。軸向位移指標是用來監(jiān)視推力軸承工作狀況的。作用在轉子上的軸向推力是由推力軸承擔的，從而保證機組動靜部分之間可靠的軸向間隙。軸向推力過大或推力軸承自身的工作失常將會造成推力瓦塊的燒損，使汽輪機發(fā)生動靜部分碰磨的設備損壞事故。
汽輪機汽溫低或汽缸進水時會產生巨大的軸向推力，對于高中壓缸反向布置的再熱機組來說，由于發(fā)生水沖擊事故時，瞬間增大的軸向推力是發(fā)生在高壓缸內，即軸向推力方向與高壓缸內汽流方向一致，因此推力瓦的工作面將承受巨大的軸向作用力。
當再熱蒸汽溫度降低或中壓缸進水時則推力的作用方向和中壓缸的蒸汽流向一致，這時推力瓦的非工作面將承受巨大的軸向作用力。此外，真空低或通流部分結垢時也會使軸向推力發(fā)生較大的變化。
機組運行中，發(fā)現(xiàn)軸向位移增加時，應對汽輪機進行全面檢查、傾聽內部聲音，測量軸承振動，同時注意監(jiān)視推力瓦塊溫度和回油溫度的變化，一般規(guī)定推力瓦塊烏金溫度正常不允許超過85℃，推力瓦塊烏金溫度超過107℃，應果斷停機，回油溫度不允許超過71℃，當溫度超過規(guī)定的允許值時，即使串軸指示不大，也應減少負荷使之恢復正常。若串軸指示超過允許值，引起保護動作掉閘時，應立即要求發(fā)電機解列停機。當串軸指示值超過允許值，而保護拒絕動作時，要認真檢查、判斷，當確認指示值正確時則應迅速采取緊急停機措施。
汽輪機運行中軸向推力增大的主要原因有：
(1)汽溫、汽壓下降;
(2)隔板軸封間隙因磨損而增大;
(3)蒸汽品質不良，引起通流部分結垢;
(4)發(fā)生水沖擊事故;
2、軸瓦溫度
汽輪機軸在軸瓦內高速旋轉，引起了透平油和軸瓦溫度的升高。軸瓦溫度過高時，將威脅軸承的安全。通常采用監(jiān)視潤滑油溫升的方法來間接監(jiān)視軸瓦的溫度。因為軸瓦溫度升高，傳給潤滑油的熱量也增多，潤滑油的溫升也就增大。一般潤滑油的溫升不得超過10～15℃。但僅靠潤滑油溫升來反映軸瓦的工作狀況不僅遲緩，而且很不可靠，往往軸瓦已經(jīng)燒毀，回油溫度卻還沒有顯著變化，尤其是推力軸瓦，更不顯著。因此，最好的方法是直接監(jiān)視軸瓦的烏金溫度，汽輪機各軸承回油溫度正常不超過77℃，超過113℃就應該果斷停機。為了使軸瓦正常工作，對軸承的進口油溫作了明確的規(guī)定，一般各軸承的進口油溫為38～45℃。
三、主、再蒸汽參數(shù)
在汽輪機正常運行中，不可避免地會發(fā)生蒸汽參數(shù)短暫地偏離額定值地現(xiàn)象。當偏離不大，沒有超過允許范圍時，不會引起汽輪機部件強度方面地危險性，否則，會引起運行可靠性和安全性兩個方面地問題。
當初始壓力和排汽壓力不變時，主蒸汽溫度變化使得整個熱循環(huán)熱源溫度變化，循環(huán)熱效率變化。主蒸汽溫度升高，機內理想焓降增大，做功能力增強。相反，主蒸汽溫度降低時，做功能力降低，效率降低。
在調節(jié)汽門全開的情況下，隨著初溫的升高，通過汽輪機的蒸汽流量減少，調節(jié)級葉片可能過負荷。隨著溫度升高，金屬的強度急劇降低。另外，在高溫下金屬還會發(fā)生蠕變現(xiàn)象。所以猛烈的過載或超溫對它們都是很危險的，目前，制造廠都規(guī)定了溫度高限，一般不超過額定汽溫5～8℃。
在調節(jié)汽門開度一定時，初溫降低則流量增大，調節(jié)級焓降減少，末級焓降增加，末級容易過負荷;另外，初溫降低，則排汽濕度增大，增大了末級葉片的沖蝕損傷;初溫降低，還會引起軸向推力的增大。因此初溫降低，不僅影響機組運行的經(jīng)濟性，而且威脅機組的安全運行。為保證安全，一般初溫低于額定值15～20℃時，應開始減負荷。
在調節(jié)汽門開度一定時，當初溫和背壓不變而初壓升高時，汽輪機所有各級都要過負荷，其中末級過載最嚴重，同時初壓升高對汽輪機管道及其他軸壓部件的安全性也會造成威脅。初壓降低時，不會影響機組的安全性，但機組出力要降低。因此，運行中主蒸汽壓力的要求按機組規(guī)定壓力運行，特別是滑壓運行機組要嚴格按照變壓運行曲線維持機組運行。
從機組經(jīng)濟性方面來看，當主蒸汽壓力、排汽壓力不變，而蒸汽溫度升高時，蒸汽的比體積相應增大，若調節(jié)汽門開度不變，則進汽量相應減少，此時，蒸汽在高壓缸的理想比焓降稍有增加，高壓缸功率與主蒸汽溫度的二次方根成正比，但中、低壓缸的功率，因再熱汽流量和中、低壓缸理想比焓減少而減少，因高壓缸 功率占全機比例較小(約為1/3)，全機功率相應減小。此時，蒸汽在鍋爐內的平均吸熱溫度升高，而是循環(huán)熱效率相應增加，故機組的熱耗率相應降低。若主蒸汽溫度降低，則反之。
當主蒸汽溫度、排汽壓力不變，而主蒸汽壓力變化時，將引起汽輪機進汽量、理想比焓降和內效率的變化。主蒸汽壓力變化不大時，相對內效率可以認為不變。若調節(jié)汽門開度不變，則對于凝汽式機組或調節(jié)級為臨界工況的機組，其進汽量與主蒸汽壓力成正比，故汽輪機功率變化與主蒸汽壓力的變化成正比。當主蒸汽壓力降低時，蒸汽在鍋爐內的平均吸熱溫度相應降低，機組的熱循環(huán)效率也相應降低，而使其熱耗率相應增大。功率隨壓力降低而減少。若主蒸汽壓力升高，則反之。
當主蒸汽參數(shù)和排汽壓力不變，而再熱蒸汽溫度升高時，在熱汽比體積相應增加，同時中、低壓缸內的理想比焓降也相應增加，故中、低壓缸功率增大。另外，隨著再熱蒸汽汽溫升高，低壓缸排汽濕度會相應降低，則低壓缸效率相應提高。有由于再熱蒸汽溫度的升高，蒸汽在鍋爐內的平均吸熱溫度必然升高，這使得機組的循環(huán)熱效率提高，熱耗率降低。若再熱蒸汽溫度降低，則反之。
主蒸汽參數(shù)變化，均將引起汽輪機進汽量相應的變化，從而使在熱蒸汽流量或再熱蒸汽流動阻力改變，由此引起再熱蒸汽壓力變化。若再熱蒸汽溫度不變，而再熱壓力降低且排汽壓力未變，則中、低壓缸的流量和理想焓降多減少，排汽濕度隨再熱壓力降低而有所降低，雖然這可使低壓級的相對內效率增大，但綜合的結果，汽輪機中、低壓缸的效率相應減少。另外，再熱蒸汽在鍋爐再熱器中的平均吸熱溫度相應降低，且排汽比焓相應增加，從而使機組熱耗率相應增大。若再熱蒸汽壓力升高，則反之。
四、凝汽器真空
凝汽器真空即汽輪機排汽壓力，由于蒸汽負荷的變化，凝汽器銅管積垢，真空系統(tǒng)嚴密性惡化，環(huán)境溫度的變化等，汽數(shù)值可以在很寬的范圍內變化，直接影響機組的安全經(jīng)濟運行。主要表現(xiàn)有：
(1)汽輪機排汽壓力升高時，主蒸汽的可用焓降減少，排汽溫度升高，被空氣帶走的熱量增多，蒸汽在凝汽器中的冷源損失增大，機組的熱效率明顯下降。通常對于非再熱凝汽式機組凝汽器的真空每降低1%，機組的發(fā)電熱耗將增加1%;另外，凝汽器真空降低時，機組的出力也將減少，甚至帶不上額定負荷。
(2)當凝汽器真空降低時，要維持機組負荷不變，需增加主蒸汽流量，這時末級葉片可能超負荷。對沖動式純凝汽式機組，真空降低時，要維持負荷不變，則機組的軸向推力將增大，推理瓦塊溫度升高，嚴重時可能燒損推理瓦塊。
(3)當凝汽器真空降低較多使汽輪機排氣溫度升高較多時，將使汽缸及低壓軸承等部件受熱膨脹，機組變形不均勻，這將引起機組中心偏移，可能發(fā)生共振。
(4)當凝汽器真空降低，排汽溫度過高時，可能引起空冷島翅片管束的脹口松弛，破壞凝汽器的嚴密性。
(5)凝汽器真空降低時。將使排汽的體積流量減小，對末級葉片的工作不利。
汽輪機在運行中真空降低是經(jīng)常發(fā)生的，真空降低的原因很多，但他往往是由于真空系統(tǒng)的嚴密性不好或凝汽器的抽氣系統(tǒng)故障所致。因此，運行值班員要定期檢查真空系統(tǒng)的嚴密程度等，即使發(fā)現(xiàn)問題加以消除。機組運行中只能允許真空在一定范圍內下降，否則必須減負荷，甚至執(zhí)行緊急停機。
凝汽器真空的變化對汽輪機運行的經(jīng)濟性由很大的影響，主要表現(xiàn)在真空的變化引起做功能力的變化。因此，實際運行中必須經(jīng)常保持空冷島翅片管束的清潔，保持真空系統(tǒng)嚴密性合格，在同樣的投入下得到較高的真空，提高機組運行的經(jīng)濟性。
當主蒸汽壓力和溫度不變，凝汽器真空升高時，蒸汽在汽輪機內的總焓降增加，排汽溫度降低，被空氣帶走的熱量損失減少，機組運行的經(jīng)濟性提高;但要維持較高的真空，在進入凝汽器的空氣溫度相同的情況下，就必須增加風量，這時風機就要消耗更多的電量。因此，機組只有維持在凝汽器的經(jīng)濟真空下運行才是有利的。所謂經(jīng)濟真空，就是通過提高凝汽器，使汽輪發(fā)電機多發(fā)的電量風機等多消耗的電量的差達到最大值時的凝汽器真空。另外，真空提高到汽輪機末級噴嘴的蒸汽膨脹能力達到極限(此時的真空值稱為極限真空)時，汽輪機發(fā)電機組的電負荷就不會在增加了。所以凝汽器的真空超過經(jīng)濟真空并不經(jīng)濟，并且還會使汽輪機末幾級葉片蒸汽濕度增加，使末幾級葉片的濕氣損失增加，加劇了蒸汽對動葉片的沖蝕作用，縮短了葉片的使用壽命。因此，凝汽器的真空升的過高，對汽輪機的經(jīng)濟性和安全性也是不利的。
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