汽輪機(jī)暖機(jī)操作過(guò)程及存在問(wèn)題

汽輪機(jī)暖機(jī)操作過(guò)程及存在問(wèn)題汽輪機(jī)組的暖機(jī)過(guò)程是汽輪機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中為了防止材料低溫脆性斷裂和產(chǎn)生過(guò)大熱應(yīng)力而在一定轉(zhuǎn)速或負(fù)荷下維持各項(xiàng)參數(shù)基本不變，以使啟動(dòng)蒸汽均？蚣尤繞？輪機(jī)各部件的一個(gè)過(guò)程。暖機(jī)的分類方法很多，在達(dá)到額定轉(zhuǎn)速前的暖機(jī)過(guò)程稱為沖轉(zhuǎn)暖機(jī)，一般分為低速暖機(jī)、中速暖機(jī)、高速暖機(jī)，沖轉(zhuǎn)到額定轉(zhuǎn)速后，各發(fā)電公司會(huì)按照機(jī)組啟動(dòng)情況在不同負(fù)荷階段進(jìn)行暖機(jī)，一般這些負(fù)荷段都處于額定負(fù)荷的，所以又稱此階段為低負(fù)荷暖機(jī)或初負(fù)荷暖機(jī)。汽輪機(jī)的啟動(dòng)大致分為冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)、極熱態(tài)這幾種工況，具體的暖機(jī)時(shí)間要根據(jù)機(jī)組的啟動(dòng)工況而定，不能一概而論。目前,發(fā)電公司在啟動(dòng)汽輪機(jī)時(shí)，暖機(jī)時(shí)間都是根據(jù)運(yùn)行規(guī)程制定的，嚴(yán)格按照規(guī)程上的暖機(jī)步驟操作確實(shí)能保證機(jī)組在啟動(dòng)過(guò)程中的安全性，但是過(guò)分強(qiáng)調(diào)安全性，過(guò)多的安全裕量對(duì)于調(diào)峰機(jī)組的快速啟動(dòng)是不利的，在實(shí)際應(yīng)用中可能會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。.摩擦鼓風(fēng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子及動(dòng)葉在高溫、高壓蒸汽沖轉(zhuǎn)下高速旋轉(zhuǎn)，在汽輪機(jī)進(jìn)汽量較少的情況下，緊貼在葉輪兩側(cè)和外緣表面上的蒸汽微團(tuán)的周速度與葉輪面上相應(yīng)部位的圓周速度基本相同，而處于汽敘和隔板部位的蒸汽微團(tuán)周速度幾乎為零所以葉輪與汽把、隔板間的蒸板部位的蒸汽微團(tuán)周速度幾乎為零所以葉輪與汽把、隔板間的蒸汽，沿其不同的距離均有不同的速度。實(shí)際蒸汽具有枯性，形成了蒸汽微團(tuán)間及其與葉輪間的摩擦，同時(shí)葉輪與隔板板體的間隙中蒸汽旋轉(zhuǎn)速度也各不相同，因而在葉輪兩側(cè)的子午面內(nèi)形成了旋禍區(qū)，這種蒸汽的摩擦以及禍流消耗掉部分輪周功，以熱能的方式釋放出來(lái)，加熱汽虹內(nèi)部蒸汽及金屬，使得轉(zhuǎn)子及汽部位金屬溫度升高。在異常情況下，急劇升高的溫度對(duì)轉(zhuǎn)子、汽短金屬內(nèi)部組織及動(dòng)、靜部分的磨擦都帶來(lái)一定的危害性。汽輪機(jī)在沖轉(zhuǎn)暖機(jī)時(shí)，沖轉(zhuǎn)蒸汽流量較小，此時(shí)汽內(nèi)所通過(guò)的蒸汽量不足以帶出敘內(nèi)蒸汽與各轉(zhuǎn)動(dòng)部件摩擦所產(chǎn)生的熱能，使?o內(nèi)蒸汽溫度上升，同時(shí)溫度升高的蒸汽反過(guò)來(lái)又加熱汽敘隔板及轉(zhuǎn)子葉輪、葉片，使敘內(nèi)各處的金屬溫度均升高。在機(jī)組帶較高的負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，各汽敘內(nèi)通過(guò)足量的蒸汽將摩擦釋放出的熱量及時(shí)帶走，最終使摩擦產(chǎn)生的熱能與蒸汽帶走的熱能處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。可見(jiàn)葉輪摩擦鼓風(fēng)損失與級(jí)的容積流量成反比。通過(guò)計(jì)算，假設(shè)所產(chǎn)生的摩擦、鼓風(fēng)損失僅有被金屬所吸收，那么這些熱量足可以在內(nèi)使對(duì)應(yīng)部位金屬溫度上升，導(dǎo)致缸內(nèi)金屬受到巨大的熱沖擊。此外在沖轉(zhuǎn)到額定轉(zhuǎn)速這一階段中，蒸汽做功只發(fā)生在前幾級(jí)里，即轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)是前幾級(jí)做功的結(jié)果，所以前幾級(jí)在沖轉(zhuǎn)以后一方面做功,一方面將蒸汽的熱量傳遞給轉(zhuǎn)子和汽虹，而其他各級(jí)不參與做功，蒸汽流經(jīng)這些級(jí)時(shí)，將對(duì)轉(zhuǎn)子起到制動(dòng)作用，其表現(xiàn)是蒸汽與葉輪端部發(fā)生摩擦鼓風(fēng)，摩擦鼓風(fēng)要消耗大量的功率，轉(zhuǎn)變成熱量，結(jié)果使蒸汽溫度反而升高，使葉輪端部溫度高于轉(zhuǎn)子中心軸，這一現(xiàn)象一直要等到進(jìn)汽量足夠大時(shí)才能消失。由此可見(jiàn)機(jī)組與電網(wǎng)并列后，應(yīng)立即帶上負(fù)荷而不宜在空載下運(yùn)行過(guò)長(zhǎng)時(shí)間。因?yàn)樵诳蛰d時(shí)通過(guò)汽輪機(jī)的蒸汽流量太少，不足以將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)摩擦鼓風(fēng)產(chǎn)生的熱量帶走，會(huì)使排汽敘溫度升高直至超過(guò)允許值。.加熱效果不明顯汽輪機(jī)在沖轉(zhuǎn)時(shí)的低速暖機(jī)、中速暖機(jī)、高速暖機(jī)階段蒸汽流量約為額定負(fù)荷下蒸汽流量的左右，主蒸汽溫度和主蒸汽壓力也處于較低的水平，在提高轉(zhuǎn)子溫度的過(guò)程中，若暖機(jī)轉(zhuǎn)速控制得太低，則換熱系數(shù)小，溫度上升太慢，延長(zhǎng)了啟動(dòng)時(shí)間，同沖轉(zhuǎn)。暖機(jī)相比，并網(wǎng)后為額定轉(zhuǎn)速，此時(shí)由于蒸汽流量增大，調(diào)節(jié)級(jí)蒸汽壓力亦上升，因此蒸汽對(duì)轉(zhuǎn)子，汽敘的換熱系數(shù)比沖轉(zhuǎn)暖機(jī)時(shí)大得多。同時(shí)蒸汽流量的增大，傳給轉(zhuǎn)子、汽敘的熱量亦增多，熱量增多和換熱系數(shù)增大，這兩個(gè)因素使轉(zhuǎn)子、汽虹內(nèi)部溫度梯度變大。此時(shí)最容易出現(xiàn)較大的金屬溫差及差脹，所以機(jī)組并網(wǎng)后，需要帶一段時(shí)間的初始負(fù)荷，進(jìn)一步進(jìn)行暖機(jī)。.不同轉(zhuǎn)速下動(dòng)靜碰摩根據(jù)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)原理，轉(zhuǎn)速小于一階臨界轉(zhuǎn)速時(shí).轉(zhuǎn)子振動(dòng)高點(diǎn)與一階不平衡質(zhì)量夾角小于90°；轉(zhuǎn)速等于一階臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子振動(dòng)高點(diǎn)與一階不平衡質(zhì)量夾角等于90°；轉(zhuǎn)速小于一階臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子振動(dòng)高點(diǎn)與一階不平衡質(zhì)量夾角大于90當(dāng)發(fā)生動(dòng)靜碰摩時(shí)轉(zhuǎn)子局部發(fā)熱，向碰摩位置方向彎曲。實(shí)踐證明，汽輪機(jī)高中壓轉(zhuǎn)子動(dòng)靜碰摩時(shí)摩擦響應(yīng)主要呈一階振型。當(dāng)轉(zhuǎn)速低于一階臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子熱彎曲和振動(dòng)高點(diǎn)矢量和大于轉(zhuǎn)子熱彎曲量，動(dòng)靜碰摩進(jìn)一步加劇。摩擦引起的轉(zhuǎn)子熱彎曲不斷積累增大；反之，當(dāng)轉(zhuǎn)速高于一階臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，摩擦引起的轉(zhuǎn)子熱彎曲不能積累：當(dāng)轉(zhuǎn)速接近一階臨界轉(zhuǎn)速時(shí)。轉(zhuǎn)子熱彎曲和振動(dòng)高點(diǎn)矢量和也大于轉(zhuǎn)子熱彎曲量，由于一階臨界轉(zhuǎn)速區(qū)摩擦熱彎曲引起的振動(dòng)響應(yīng)大，動(dòng)靜碰摩法向力遠(yuǎn)高于前2種轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致摩擦發(fā)熱功率加大，摩擦熱彎曲加快，形成惡性循環(huán)。特別是高中壓轉(zhuǎn)子，由于阻尼小，一階臨界轉(zhuǎn)速區(qū)，振幅放大因子很大，動(dòng)靜碰摩可能在極短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子熱彎曲達(dá)到很高的水平，如轉(zhuǎn)子局部應(yīng)力超過(guò)材料屈服極限將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子發(fā)生永久彎曲，這一過(guò)程發(fā)展極快，往往是人工不可控的同。.啟動(dòng)過(guò)程轉(zhuǎn)子受到的應(yīng)力汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在啟動(dòng)過(guò)程中，受到離心力、扭矩、彎曲振動(dòng)、溫度差、動(dòng)靜碰摩等引起的應(yīng)力作用網(wǎng)。正常情況下，離心力在額定工況下轉(zhuǎn)子受力中比重較小，2000r/min時(shí)轉(zhuǎn)子受離心力不到額定轉(zhuǎn)速的1/2。這是部分汽輪機(jī)廠選擇在2000r/min附近長(zhǎng)時(shí)間暖機(jī)的原因之一。升速過(guò)程中轉(zhuǎn)子受到的扭矩也很小。彎曲振動(dòng)在一階臨界轉(zhuǎn)速區(qū)可以引起較大的轉(zhuǎn)子應(yīng)力，因此，部分汽輪機(jī)廠通過(guò)盤車預(yù)暖、低速暖機(jī)、中速暖機(jī)，提高轉(zhuǎn)子的抗脆性破壞能力。部件溫度不均勻引起部件的溫度差應(yīng)力增大。根據(jù)傳熱學(xué)原理,汽輪機(jī)溫度上升越快，部件溫度梯度越大，溫度差應(yīng)力也越大。實(shí)驗(yàn)證明，低速、中速、高速暖機(jī)時(shí)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)金屬溫度上升較慢。不會(huì)引起過(guò)大的溫度差應(yīng)力。動(dòng)靜碰摩引起碰撞、摩擦、支承效應(yīng)，理論和實(shí)踐證明，對(duì)于大型汽輪機(jī)，主要是摩擦效應(yīng)，摩擦引起轉(zhuǎn)子局部溫度升高，溫度向周圍傳導(dǎo)形成的溫度梯度產(chǎn)生溫度差應(yīng)力網(wǎng)。.造成能源浪費(fèi)聯(lián)合循環(huán)一般？用滑參數(shù)啟動(dòng)，余熱鍋爐汽輪機(jī)的滑參數(shù)啟動(dòng)一般都？用機(jī)爐聯(lián)合啟動(dòng)的方式，就是在啟動(dòng)過(guò)程中，余熱鍋爐蒸汽參數(shù)逐漸升高，汽輪機(jī)就用參數(shù)逐漸升高的蒸汽來(lái)暖管、暖機(jī)、升速、帶負(fù)荷，直至蒸汽參數(shù)達(dá)到額定值。對(duì)于具有高壓和中、低壓兩級(jí)旁路的系統(tǒng)，在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)之前，通常是高壓旁路全開(kāi)，中、低壓旁路開(kāi)，當(dāng)再熱汽壓力升到時(shí)，關(guān)閉再熱器空氣門及疏水門。汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)后，隨著汽輪機(jī)用汽量的增加，逐漸關(guān)小高壓和中、低壓旁路。而在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)時(shí)低速、中速、高速暖機(jī)階段都要求主蒸汽參數(shù)基本保持不變，高中低壓各旁路閥的關(guān)閉就被滯后，余熱鍋爐產(chǎn)生的多余的蒸汽都通過(guò)旁路系統(tǒng)進(jìn)入凝汽器，造成熱源損失。出于機(jī)組運(yùn)行靈活方便的目的，聯(lián)合循環(huán)機(jī)組都設(shè)有煙氣旁路，余熱鍋爐啟動(dòng)、升壓，逐步調(diào)節(jié)煙氣旁通閥的擋板開(kāi)度，控制進(jìn)入余熱鍋爐的燃?xì)饬?，進(jìn)而使蒸汽系統(tǒng)啟動(dòng)，可見(jiàn)在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)階段設(shè)置太多的沖轉(zhuǎn)暖機(jī)