空冷汽輪機(jī)講解

空冷汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及啟停注意事項(xiàng)汽輪機(jī)的分類按工作原理分類：沖動(dòng)式汽輪機(jī)反動(dòng)式汽輪機(jī)混合式汽輪機(jī)按熱力過程特性分類：凝汽式汽輪機(jī)背壓式汽輪機(jī)調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)中間再熱式

按蒸汽壓力分：低壓汽輪機(jī)蒸汽壓力在1.5MPa以下。中壓汽輪機(jī)蒸汽壓力在3.4MPa。高壓汽輪機(jī)蒸汽壓力在9.0MPa。超高壓汽輪機(jī)蒸汽壓力在12-14MPa。亞臨界汽輪機(jī)蒸汽壓力在16-22.1MPa。超臨界汽輪機(jī)蒸汽壓力在24-28MPa。超超臨界汽輪機(jī)蒸汽壓力在28MPa以上。直接空冷汽輪機(jī)的特點(diǎn)1、設(shè)計(jì)背壓高直接空冷汽輪機(jī)低壓缸排汽參數(shù)高，且變化幅度大。在相同的氣象條件下，空冷汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)背壓遠(yuǎn)大于濕冷汽輪機(jī)，一般濕冷汽輪機(jī)背壓在0.0049MPa，在相同的環(huán)境溫度下，直接空冷汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)背壓在0.01－0.0269MPa。2、排汽參數(shù)（壓力、溫度）變化幅度大直接空冷汽輪機(jī)的背壓高，背壓變化大，即通過汽輪機(jī)末級(jí)的容積流量變化大，由于空冷汽輪機(jī)運(yùn)行背壓變化范圍大，直接空冷機(jī)組的正常運(yùn)行背壓范圍在8.5－45KPa之間變化，通過末級(jí)葉片的蒸汽容積流量變化大。當(dāng)外界大氣溫度低且主蒸汽流量大時(shí)，通過末級(jí)葉片的容積流量很大，流速很高，可能達(dá)到音速；外界氣溫高時(shí)，容積流量和排汽速度大大下降，使末級(jí)葉片供汽不足。尤其是在高背壓、低負(fù)荷時(shí)最為嚴(yán)重。這種工況容易引起葉片振動(dòng)而誘發(fā)激振，并產(chǎn)生鼓風(fēng)效應(yīng)，造成葉片過熱。汽輪機(jī)末級(jí)葉片通常具有如下特點(diǎn)：（1）、排汽面積小，葉片短，有較高的單位面積流量。（2）、氣動(dòng)設(shè)計(jì)上應(yīng)有較高的設(shè)計(jì)根部反動(dòng)度。（3）、采用大剛度、大阻尼葉型結(jié)構(gòu)。（4）、高強(qiáng)度、高內(nèi)阻材料，降低動(dòng)應(yīng)力，提高許用應(yīng)力。3、低壓落地軸承直接空冷汽輪機(jī)低壓缸排汽溫度高，排汽參數(shù)對(duì)環(huán)境條件（氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速等）變化更為敏感。為解決背壓變化對(duì)軸承負(fù)荷的影響，保證軸承在任何工況下的穩(wěn)定運(yùn)行，原濕冷機(jī)組的低壓軸承與低壓缸連為一體的低壓缸模塊設(shè)計(jì)不能滿足要求，因?yàn)檩S承中心線隨排汽溫度大幅度變化而處于較大幅度的升降中，以使軸承負(fù)荷做較大幅度的重新分配，有可能誘發(fā)機(jī)組振動(dòng)，這是不允許的。因此需讓軸承箱脫離低壓缸，必須采用低壓缸軸承落地布置的結(jié)構(gòu)。軸承型式軸瓦號(hào)軸瓦型式設(shè)計(jì)軸瓦溫度℃軸瓦受力面積cm21可傾瓦∠901012.52可傾瓦∠901154.33可傾瓦∠9020814可傾瓦∠902081推力瓦京示伯里∠851420各軸承設(shè)計(jì)金屬溫度不超過90℃，但烏金材料允許在107℃以下長(zhǎng)期運(yùn)行。推力軸承能持續(xù)承受在任何工況下所產(chǎn)生的雙向最大推力。軸承座上設(shè)置測(cè)量大軸彎曲，軸向位移、膨脹和脹差的監(jiān)測(cè)裝置。在軸承座的適當(dāng)位置上，裝設(shè)測(cè)量X-Y兩個(gè)方向的相對(duì)振動(dòng)及軸承的絕對(duì)振動(dòng)的裝置。4、噴水裝置機(jī)組低負(fù)荷或空載運(yùn)行，尤其在高背壓運(yùn)行時(shí)，排汽溫度的升高使低壓缸過熱，將引起低壓缸中心發(fā)生變化，可能導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)等事故。為保證安全運(yùn)行，低壓缸內(nèi)設(shè)置噴水裝置，在排汽溫度升高時(shí)將凝結(jié)水噴入排汽口，可降低汽缸排汽溫度。噴水裝置采用自動(dòng)控制。5、排汽管道汽輪機(jī)排汽通過粗大的排汽管道送到室外的空冷凝汽器內(nèi)。在排汽管道上一般設(shè)有真空破壞閥和疏水罐，水平管段上還設(shè)人孔供檢修。在排汽管的直角轉(zhuǎn)彎處均設(shè)導(dǎo)流片，以減少流動(dòng)阻力。6、空冷汽輪機(jī)運(yùn)行方式特點(diǎn)由于空冷汽輪機(jī)有背壓高、背壓變化幅度大且隨晝夜空氣溫度變化而變化頻繁的特性，決定了空冷機(jī)組不像濕冷機(jī)組那樣以出力的模式為基點(diǎn)。因?yàn)檫@種出力方式要求機(jī)組隨空氣溫度變化頻繁的改變汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，即頻繁改變鍋爐負(fù)荷，由此會(huì)引起燃燒系統(tǒng)頻繁調(diào)節(jié)，而燃燒系統(tǒng)和鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)特性是有限度的。因此空冷汽輪機(jī)都采用固定汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，使其發(fā)出的電功率隨空氣溫度變化而變化。排汽管道排汽管道排汽管道店塔電廠改建工程660MW機(jī)組基本技術(shù)規(guī)范汽輪機(jī)型式：超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、單軸、直接空冷式。額定功率（銘牌功率TMCR）下參數(shù) 額定功率 MW660

額定主汽門前壓力 MPa（a） 24.2

額定主汽門前溫度 ℃ 566

額定再熱汽閥前溫度℃ 566

閥門全開（VWO）功率下參數(shù) 功率MW693.3

主汽門前壓力 MPa（a） 24.2

主汽門前溫度 ℃ 566

再熱汽閥前溫度 ℃ 566

加熱器級(jí)數(shù) : 7給水泵方案為每臺(tái)機(jī)組配置3臺(tái)35％電動(dòng)調(diào)速給水泵一次再熱與三級(jí)高壓加熱器（內(nèi)設(shè)蒸汽冷卻段和疏水冷卻段），一級(jí)除氧器和三級(jí)低壓加熱器組成七級(jí)回?zé)嵯到y(tǒng)，各級(jí)加熱器疏水逐級(jí)自流。汽輪機(jī)級(jí)數(shù)：高壓缸1+9中壓缸6低壓缸2*2*6

機(jī)組設(shè)有汽機(jī)高、低壓兩級(jí)串聯(lián)旁路系統(tǒng)，即主蒸汽通過高壓旁路，經(jīng)再熱冷段蒸汽管道進(jìn)入鍋爐再熱器，再熱器出口蒸汽通過低壓旁路經(jīng)減溫減壓后流入空冷島。機(jī)組的工況定義銘牌功率工況（TMCR）汽輪發(fā)電機(jī)組能在下列規(guī)定條件下，在保證壽命期內(nèi)任何時(shí)間都能安全連續(xù)運(yùn)行，發(fā)電機(jī)輸出額定功率

660MW（當(dāng)采用靜態(tài)勵(lì)磁和/或采用不與汽機(jī)同軸的電動(dòng)主油泵時(shí)，扣除各項(xiàng)所消耗的功率），此工況稱為額定出力工況，此工況下的進(jìn)汽量稱為額定進(jìn)汽量，是機(jī)組熱耗保證值，出力保證值的驗(yàn)收工況。其條件如下：(1)主蒸汽流量：1913.08t/h；主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度和壓力為額定參數(shù)及所規(guī)定的汽水品質(zhì)；(2)汽輪機(jī)低壓缸排汽背壓為：14kPa(a)；(3)補(bǔ)給水率為：1%；(4)所規(guī)定的最終給水溫度：280.7℃；(5)全部回?zé)嵯到y(tǒng)正常運(yùn)行，但不帶廠用輔助蒸汽；(6)三臺(tái)電動(dòng)調(diào)速給水泵并聯(lián)運(yùn)行；(7)在額定電壓、額定頻率、額定功率因數(shù)0.9(滯后)、額定氫壓、發(fā)電機(jī)冷卻器冷卻水溫為

20℃時(shí)，發(fā)電機(jī)效率為98.98%。

熱耗率驗(yàn)收工況（THA）(1)主蒸汽流量：1913.08t/h；主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度和壓力為額定參數(shù)及所規(guī)定的汽水品質(zhì)；(2)汽輪機(jī)低壓缸排汽背壓為：14kPa(a)；(3)補(bǔ)給水率為：0%；(4)所規(guī)定的最終給水溫度：280.7℃；(5)全部回?zé)嵯到y(tǒng)正常運(yùn)行，但不帶廠用輔助蒸汽；(6)三臺(tái)電動(dòng)調(diào)速給水泵并聯(lián)運(yùn)行；(7)在額定電壓、額定頻率、額定功率因數(shù)0.9(滯后)、額定氫壓、發(fā)電機(jī)冷卻器冷卻水溫為

20℃時(shí)，發(fā)電機(jī)效率為98.98%。

調(diào)節(jié)閥門全開（VWO）工況汽輪發(fā)電機(jī)組能在調(diào)節(jié)閥全開，其它條件同汽輪機(jī)最大連續(xù)出力（TMCR）工況時(shí)，汽輪機(jī)的進(jìn)汽量不小于105%的能力工況進(jìn)汽量（銘牌進(jìn)汽量），此工況稱為閥門全開（VWO）工況。汽輪發(fā)電機(jī)組在閥門全開工況下的輸出功率值為

693.3

MW。此工況為汽輪機(jī)進(jìn)汽能力保證值的驗(yàn)收工況。夏季工況汽輪發(fā)電機(jī)組在額定進(jìn)汽量及下列規(guī)定條件下，保證在壽命期內(nèi)都能安全連續(xù)運(yùn)行，此工況稱為夏季工況，其條件如下：(1)額定主蒸汽再熱蒸汽參數(shù)及所規(guī)定的汽水品質(zhì)；(2)汽輪機(jī)低壓缸排汽背壓為：33kPa(a)；(3)補(bǔ)給水率為：1%；(4)所規(guī)定的給水溫度；280.7℃(5)全部回?zé)嵯到y(tǒng)正常運(yùn)行，但不帶廠用輔助蒸汽；(6)三臺(tái)電動(dòng)調(diào)速給水泵并聯(lián)運(yùn)行；(7)在33℃時(shí)，發(fā)電機(jī)效率為98.98%。

阻塞背壓工況汽輪機(jī)進(jìn)汽量等于額定進(jìn)汽量，在下列條件下，當(dāng)外界氣溫下降，引起機(jī)組背壓下降到某一個(gè)數(shù)值時(shí)，再降低背壓也不能增加機(jī)組出力時(shí)的工況，稱為額定進(jìn)汽量下的阻塞背壓工況，此時(shí)輸出功率671.5MW,此背壓稱作額定進(jìn)汽量下的阻塞背壓。其條件如下：(1)額定主蒸汽再熱蒸汽參數(shù)及所規(guī)定的汽水品質(zhì)；(2)汽輪機(jī)低壓缸排汽背壓為：(3)補(bǔ)給水率為：0%；(4)所規(guī)定的給水溫度：280.8℃(5)全部回?zé)嵯到y(tǒng)正常運(yùn)行，但不帶廠用輔助蒸汽；(6)三臺(tái)電動(dòng)調(diào)速給水泵并聯(lián)運(yùn)行；(7)在額定電壓、額定頻率、額定功率因數(shù)0.9(滯后)、額定氫壓、發(fā)電機(jī)冷卻器冷卻水溫為20℃時(shí)，發(fā)電機(jī)效率為98.98%

汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子的類型及結(jié)構(gòu)套裝轉(zhuǎn)子優(yōu)點(diǎn)：葉輪和主軸可以單獨(dú)制造，加工方便、節(jié)省材料，容易保證質(zhì)量，零件損壞后易更換。

缺點(diǎn)：輪孔處應(yīng)力大、轉(zhuǎn)子剛性差，只適用于中低參數(shù)的汽輪機(jī)。

整鍛轉(zhuǎn)子優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，裝配零件少?？煽s短汽輪機(jī)軸向尺寸；對(duì)啟動(dòng)和變工況的適應(yīng)性較強(qiáng)，適于在高溫條件下運(yùn)行；轉(zhuǎn)子剛性較好。

缺點(diǎn)：鍛件大，工藝要求高，加工周期長(zhǎng)，大鍛件質(zhì)量難以保證。同時(shí)檢驗(yàn)比較復(fù)雜，不利于材料的合理使用。

焊接轉(zhuǎn)子優(yōu)點(diǎn)：焊接轉(zhuǎn)子重量輕，鍛件小，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力高；焊接轉(zhuǎn)子強(qiáng)度高，剛性好，重量減輕20％～25％。缺點(diǎn)：焊接轉(zhuǎn)子工作可靠性取決于焊接質(zhì)量，故要求焊接工藝高，材料焊接性能好，否則難以保證質(zhì)量。組合轉(zhuǎn)子

因轉(zhuǎn)子各段所處的工作條件不同，故可在高溫段采用整鍛結(jié)構(gòu)，而在中、低溫段采用套裝結(jié)構(gòu)，形成組合轉(zhuǎn)子，以減小鍛件尺寸。

a套裝轉(zhuǎn)子b整鍛轉(zhuǎn)子c焊接轉(zhuǎn)子汽缸的結(jié)構(gòu)與布置汽缸的作用是將汽輪機(jī)的通流部分與大氣隔開，以形成蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的封閉汽室。并在其內(nèi)部支承固定噴嘴組、隔板套(靜葉持環(huán))、隔板(靜葉環(huán))、汽封等靜止部件。汽缸外部還連接有進(jìn)汽、排汽、回?zé)岢槠笆杷裙艿酪约爸С凶艿?。汽缸?yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受工作時(shí)汽缸內(nèi)外的壓力差、蒸汽流出靜葉時(shí)對(duì)靜止部分的反作用力和各種連接管道熱狀態(tài)時(shí)對(duì)汽缸的作用力。同時(shí)，能承受各零件的自重和管道的安裝拉力，以及沿汽缸軸向、徑向溫度分布不均而引起的熱應(yīng)力。特別是在快速啟動(dòng)、停機(jī)和工況變化時(shí)，將引起很大的溫度變化，會(huì)在汽缸和法蘭中產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和熱變形。

不同機(jī)組的汽缸有不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，它受機(jī)組容量、新汽參數(shù)、排汽參數(shù)、是否采用中間再熱以及制造廠家的制造方法、工藝水平等各方面的影響。例如，根據(jù)進(jìn)汽參數(shù)的不同，可分為高壓缸、中壓缸和低壓缸：按每個(gè)汽缸的內(nèi)部層次可分為單層缸、雙層缸和三層缸：按通流部分在汽缸內(nèi)的布置方式可分為順向布置、反向布置和對(duì)稱分流布置：按汽缸形狀可分為有水平接合面的或無水平接合面的和圓筒形、圓錐形、階梯圓筒形或球形等等。

本機(jī)組汽缸結(jié)構(gòu)形狀及其支承定位方法都經(jīng)過進(jìn)行設(shè)計(jì)，使在溫度變化時(shí)能自由和對(duì)稱地移動(dòng)，從而使其變形的可能性減少至最小，采用高、中壓汽缸合缸的結(jié)構(gòu)。因?yàn)檫M(jìn)汽參數(shù)較高，為減小汽缸應(yīng)力，增加機(jī)組啟停及變負(fù)荷的靈活性，高、中壓汽缸設(shè)計(jì)為雙層缸結(jié)構(gòu)。本機(jī)組有一個(gè)低壓缸。由于低壓排汽容積流量很大，要求較大的排汽面積。為此，低壓汽缸采用了流量等分、幾何形狀相同的雙分流結(jié)構(gòu)，即低壓汽缸帶有兩個(gè)排汽口。這樣，既可增大排汽面積避免采用過長(zhǎng)的末級(jí)葉片，又可減少機(jī)組的軸向推力。為了減少溫度梯度，低壓缸設(shè)計(jì)成三層缸結(jié)構(gòu)。汽缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、高、中壓汽缸高、中壓汽缸采用的是合缸結(jié)構(gòu)，通流部分反向布置型式，其結(jié)構(gòu)見圖所示。它由高壓外缸、高壓內(nèi)缸、中壓外缸和中壓內(nèi)缸組成，形成雙層汽缸結(jié)構(gòu)。高、中壓外缸和內(nèi)缸缸體都是合金鋼鑄件，各沿水平中分面分為上汽缸和下汽缸，這樣便于汽缸的鑄造和機(jī)組的安裝及檢修。上、下汽缸之間用法蘭螺栓緊固。

高中壓汽缸內(nèi)的高壓部分，有1個(gè)沖動(dòng)式調(diào)節(jié)級(jí)和9個(gè)反動(dòng)式高壓級(jí)，總共10個(gè)級(jí)：中壓部分有6個(gè)反動(dòng)式中壓級(jí)，為汽輪機(jī)的第11—16級(jí)。由于高、中壓汽缸內(nèi)的蒸汽壓力、溫度都很高，致使汽缸內(nèi)、外壓差很大，如果采用單層汽缸結(jié)構(gòu)勢(shì)必造成汽缸的缸壁加厚，為了保證連接螺栓必須的預(yù)緊力來保證汽缸中分面的汽密性，法蘭的尺寸和螺栓的直徑也要相應(yīng)的加大，而汽缸材料須按其最高溫度選用，這會(huì)消耗大量的貴重金屬材料。同時(shí)，由于法蘭比汽缸壁厚得多，在汽輪機(jī)的啟、停和變工況運(yùn)行時(shí)，會(huì)因溫度分布不均勻而產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和熱變形，這對(duì)設(shè)備的安全極為不利，還會(huì)縮短其工作壽命。因此本機(jī)組的高、中壓汽缸采用雙層汽缸結(jié)構(gòu)。

采用雙層汽缸結(jié)構(gòu)后，把原單層汽缸所受的蒸汽總壓力分?jǐn)偨o了內(nèi)、外兩層汽缸，減少了每層汽缸內(nèi)、外壁之間的壓力差和溫度差，汽缸壁與單層缸相比可以相應(yīng)減薄。同時(shí)，汽缸水平中分面螺栓靠近缸壁中心線，使法蘭厚度與缸壁厚度差別較小，上、下兩半汽缸結(jié)構(gòu)基本對(duì)稱，熱容量差別較小，而且螺栓較長(zhǎng)，螺紋外徑采用3／1000倒錐形結(jié)構(gòu)，應(yīng)力分布均勻，不咬扣。這些特點(diǎn)使機(jī)組在啟動(dòng)、停機(jī)和變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，內(nèi)、外壁面之間的溫度差較小，熱應(yīng)力也較小，有利于縮短啟動(dòng)時(shí)間和提高汽輪機(jī)對(duì)負(fù)荷的適應(yīng)性，啟動(dòng)和增減負(fù)荷快，具有較強(qiáng)的調(diào)峰能力。而且在內(nèi)缸和外缸之間有蒸汽流動(dòng)，因此在正常運(yùn)行時(shí)外缸得到冷卻，使外汽缸溫度降低，故可采用較便宜的合金鋼制造，只有內(nèi)缸需采用耐高溫的貴重金屬材料。另外，由于外缸的內(nèi)、外壓差比采用單層汽缸時(shí)降低了許多，因此減少了漏汽的可能，能更好地保證汽缸接合面的嚴(yán)密性。高中壓合缸反向布置的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是：新蒸汽及再熱蒸汽的進(jìn)汽部分均集中在高中壓汽缸的中部，由于高溫區(qū)集中，可減少汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和汽缸的溫度差及熱應(yīng)力：高中壓汽缸中溫度最高的部分布置在距離汽輪機(jī)軸承最遠(yuǎn)的地方，則使軸承受汽封溫度的影響較小，軸承的工作溫度較低，改善了軸承的工作條件，還可平衡一部分高、中壓汽缸內(nèi)的軸向推力。同時(shí)因?yàn)榍昂筝S端汽封均處于高中壓缸排汽部位，會(huì)使軸端漏汽損失顯著減少。此外，高、中壓合缸型式還減少了一至二個(gè)徑向支持軸承，縮短了高、中壓轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度。

高中壓汽缸通流部分的壓力級(jí)為反向布置，即高壓汽缸中的壓力級(jí)與中壓汽缸中的壓力級(jí)的蒸汽流動(dòng)方向相反。由鍋爐來的新蒸汽通過主蒸汽管從下部進(jìn)入布置于該機(jī)兩側(cè)兩個(gè)固定支承的高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥，由每側(cè)的各兩個(gè)調(diào)節(jié)閥流出，經(jīng)過高壓導(dǎo)汽管進(jìn)入高壓汽輪機(jī)，高壓進(jìn)汽管共有四根，上半兩根、下半兩根。進(jìn)入高壓汽輪機(jī)的蒸汽通過一個(gè)沖動(dòng)式調(diào)節(jié)級(jí)和9個(gè)反動(dòng)式高壓級(jí)后，由外缸下部?jī)蓚?cè)排出，進(jìn)入再熱器。再熱后的蒸汽從機(jī)組兩側(cè)的兩個(gè)再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥，由每側(cè)的各兩個(gè)中壓調(diào)節(jié)閥流出，經(jīng)過中壓導(dǎo)汽管由中部進(jìn)入中壓汽輪機(jī)，中壓進(jìn)汽管共有四根，上半兩根、下半兩根。進(jìn)入中壓汽輪機(jī)的蒸汽經(jīng)過6級(jí)反動(dòng)式中壓級(jí)后，從中壓缸上部排汽口排出，經(jīng)中低壓連通管，進(jìn)入低壓缸中部。

2、低壓汽缸

目前尚未有廠家資料介紹。大同二電廠空冷機(jī)組低壓缸介紹：軸承座落地式低壓缸的主要特點(diǎn)：1）.落地低壓軸承箱采用焊接結(jié)構(gòu)。整個(gè)低壓軸承箱通過基架牢固地與基礎(chǔ)相連接，不脫空，不采用懸梁結(jié)構(gòu)，每個(gè)低壓缸軸承箱有自己的絕對(duì)工作死點(diǎn)，保持相對(duì)獨(dú)立，運(yùn)行中不受低壓缸的影響，有效地保證了軸系工作的穩(wěn)定性。2）.由于低壓軸承箱落地，在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生動(dòng)、靜間不同心的問題。為了解決這個(gè)問題，采取如下措施:a.在排汽溫度超過80℃，就投人噴水減溫裝置，防止低壓缸產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力和熱變形;b.加強(qiáng)內(nèi)缸支撐剛度，減少運(yùn)行中內(nèi)缸的位移;c.對(duì)低壓汽封采取措施，防止動(dòng)、靜相磨。把汽封做成橢圓汽封。3）.把低壓轉(zhuǎn)子軸端汽封固定在落地軸承箱上。這樣，因軸承中心(即轉(zhuǎn)子中心)與汽封中心基本同心，所以不會(huì)產(chǎn)生動(dòng)、靜磨擦問題。4）.低壓缸專門配置了適用于空冷機(jī)組的低壓缸噴水系統(tǒng)，噴水量比濕冷機(jī)組大，用于各種高背壓、低負(fù)荷小流量運(yùn)行工況，以保證在高排汽溫度下汽輪機(jī)安全運(yùn)行。1234推力軸承高中低低低低直接空冷汽輪機(jī)噴水系統(tǒng)空冷機(jī)組采用空氣作為空冷系統(tǒng)(又稱干冷系統(tǒng))的冷卻介質(zhì)，汽輪機(jī)的背壓要顯著高于常規(guī)濕冷機(jī)組的背壓。在非正常工況下出現(xiàn)背壓高或低負(fù)荷下且背壓較高的工況，它們一般是:a.凝汽器嚴(yán)重污染。b.凝汽器一半運(yùn)行。c.空冷系統(tǒng)強(qiáng)力通風(fēng)機(jī)故障。d.機(jī)組甩負(fù)荷維持空轉(zhuǎn)。e.甩負(fù)荷后帶廠用電。f.投旁路致使凝汽器背壓升高。g.帶最小負(fù)荷(30%額定負(fù)荷)且背壓較高。h.其它。汽輪機(jī)在高背壓下運(yùn)行特別是低負(fù)荷高背壓下運(yùn)行，其突出的問題就是低壓缸的過熱，從而可能導(dǎo)致動(dòng)、靜部件的磨擦。為解決上述問題，設(shè)計(jì)上通常采用3個(gè)方面的措施，即低壓缸采用多層缸和“層次組合部件”的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、低壓缸某些部件采用隔熱罩設(shè)計(jì)以及非正常工況下低壓缸噴水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。噴水系統(tǒng)在常規(guī)濕冷機(jī)組上已經(jīng)作為成熟的設(shè)計(jì)而被采用。對(duì)空冷機(jī)組來說在高背壓下出現(xiàn)過熱的工況較濕冷機(jī)組要多，且有些工況下過熱是嚴(yán)重的。因此對(duì)空冷機(jī)組的噴水系統(tǒng)要作專門的設(shè)計(jì)。噴水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目的噴水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要要達(dá)到2個(gè)目的:降低排汽溫度。使因鼓風(fēng)損失而急劇升高的汽流溫度降低到允許的溫度120℃以下。降低葉片溫度和汽缸壁溫度。汽輪機(jī)的啟動(dòng)和停機(jī)汽輪機(jī)的啟動(dòng)和停機(jī)一、概述汽輪機(jī)的啟動(dòng)和停止是汽輪機(jī)運(yùn)行中的重要階段，它不僅與其本身結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系，而且要有一個(gè)合理的熱力系統(tǒng)與之相配合。它影響汽輪機(jī)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和使用壽命。因此必須充分掌握汽輪機(jī)啟停過程中的各主要參數(shù)的變化規(guī)律，各種可能出現(xiàn)的故障及其對(duì)策，了解汽輪機(jī)的各種啟停方法。

汽輪機(jī)的啟動(dòng)和停機(jī)過程，就是汽輪機(jī)部件的熱力、應(yīng)力和機(jī)械狀態(tài)的逐漸變化過程。在這一階段操作不當(dāng)最易發(fā)生事故，因此必須對(duì)設(shè)備的各個(gè)環(huán)節(jié)和部件所產(chǎn)生的物理過程具有明確的概念。

蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，首先對(duì)汽輪機(jī)的汽缸、轉(zhuǎn)子等部件進(jìn)行加熱，這是一個(gè)非穩(wěn)態(tài)的傳熱過程。隨著啟動(dòng)的進(jìn)行，蒸汽溫度逐漸升高。由于金屬部件的傳熱有一定的速度，所以蒸汽溫度升高的速度大于金屬部件的溫升速度，使金屬部件產(chǎn)生內(nèi)外溫差，如汽缸壁內(nèi)外溫差、轉(zhuǎn)子表面與中心孔溫差等等。這種溫差的存在，使金屬部件產(chǎn)生很復(fù)雜的現(xiàn)象，如熱應(yīng)力、熱膨脹和熱變形等等，再加上部件原有的機(jī)械應(yīng)力，這時(shí)某些部件所受的應(yīng)力將達(dá)到很大的數(shù)值。

上述這種溫差在啟動(dòng)過程中不斷變化。當(dāng)調(diào)速級(jí)蒸汽溫度升高到汽輪機(jī)帶滿負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的溫度時(shí)，蒸汽溫度不再上升。在此瞬間金屬內(nèi)壁與外壁的溫差達(dá)到最大值，這一狀態(tài)稱為準(zhǔn)穩(wěn)定狀態(tài)，熱應(yīng)力在這時(shí)期同樣是最高值。此后汽輪機(jī)進(jìn)入準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，此時(shí)與蒸汽接觸一側(cè)的金屬壁溫接近蒸汽溫度，蒸汽傳遞給金屬的熱量等于金屬內(nèi)部的導(dǎo)熱量，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定導(dǎo)熱，金屬部件內(nèi)外壁溫差逐漸減小到最小值，汽輪機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定工況下運(yùn)行。

汽輪機(jī)啟停過程中面臨的主要困難有：1、熱應(yīng)力造成的困難；2、熱變形造成的困難；3、熱膨脹造成的困難。(一)熱應(yīng)力造成的困難金屬與蒸汽的溫度差使金屬各部件受熱不同，膨脹不均引起熱變形，受約束的熱變形就產(chǎn)生熱應(yīng)力。大型汽輪機(jī)工作環(huán)境惡劣(工質(zhì)為高溫高壓蒸汽)，再加上體積和尺寸較大，汽輪機(jī)本身就承受著較大的機(jī)械應(yīng)力，因此更應(yīng)該避免再發(fā)生較大的熱應(yīng)力。另外，還必須考慮在高溫高壓下部件材料的持久強(qiáng)度和蠕變，避免材料的強(qiáng)度下降。汽輪機(jī)部件在一定條件下承受交變應(yīng)力的作用，汽輪機(jī)在被加熱時(shí)內(nèi)壁面受熱膨脹，此時(shí)受到較低溫度的外壁面的制約，內(nèi)壁面為壓應(yīng)力，而外壁面因內(nèi)壁面的膨脹承受拉應(yīng)力。

在停機(jī)過程中，內(nèi)壁面先冷卻，內(nèi)外壁面所受的應(yīng)力與啟動(dòng)過程剛好相反，因此汽輪機(jī)每啟停一次，部件就受壓縮與拉伸的交變應(yīng)力作用。汽輪機(jī)多次啟停時(shí)，就形成低周頻的交變應(yīng)力，在高溫條件下，引起材料塑性變形。時(shí)間長(zhǎng)了，就對(duì)汽輪機(jī)金屬部件造成熱疲勞損傷，表面產(chǎn)生裂紋，以致發(fā)生斷裂。汽輪機(jī)負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，蒸汽溫度也會(huì)有升降，同樣會(huì)產(chǎn)生低周熱疲勞，影響汽輪機(jī)壽命。熱疲勞應(yīng)力取決于溫度變化率，因此要嚴(yán)格控制啟停過程的溫度變化率和變負(fù)荷速度。(二)熱變形造成的困難汽輪機(jī)啟停過程中，金屬部件受熱不均引起熱變形，造成通流部分徑向間隙和軸向間隙的變化，使汽封片卡塞和摩擦，增大漏汽量，同時(shí)汽封片端部與主軸摩擦發(fā)熱使主軸彎曲、振動(dòng)甚至葉片斷裂。

轉(zhuǎn)子本身因溫度和自重彎曲，在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)徑向間隙發(fā)生變化，在轉(zhuǎn)子的突出部分發(fā)生動(dòng)靜摩擦。另外，隔板和轉(zhuǎn)子因加熱速度不同也會(huì)引起徑向間隙變化。轉(zhuǎn)子彎曲最大部位通常在調(diào)節(jié)級(jí)前后，多缸機(jī)組則發(fā)生在高壓轉(zhuǎn)子中部。轉(zhuǎn)子的撓度可通過測(cè)量軸頸的撓度，然后根據(jù)軸長(zhǎng)、支撐點(diǎn)之間的長(zhǎng)度的比例關(guān)系折算得出最大撓度。所以一般轉(zhuǎn)子的撓度可監(jiān)視軸頸的撓度來確定。

汽輪機(jī)的汽缸法蘭較厚，內(nèi)外壁溫差大，除產(chǎn)生熱應(yīng)力外，還因熱變形而翹曲，使汽缸在橫截面方向拱起，汽缸內(nèi)截面成橢圓形，也造成汽輪機(jī)動(dòng)靜之間的徑向間隙變化，甚至發(fā)生卡磨現(xiàn)象。法蘭加熱裝置和法蘭螺栓加熱裝置就使為了減少啟動(dòng)時(shí)的熱變形所采取的一種措施。

如果汽輪機(jī)左右兩側(cè)進(jìn)汽不均勻，或兩側(cè)進(jìn)汽管道的冷卻條件不一樣，也會(huì)造成汽缸左右兩側(cè)的金屬溫度不均勻而發(fā)生熱變形，造成一側(cè)徑向間隙消失，最大側(cè)彎曲發(fā)生在調(diào)節(jié)級(jí)處。

當(dāng)汽輪機(jī)在不穩(wěn)定工況下運(yùn)行時(shí)，由于下缸重量大、傳熱熱阻大、下缸布置有抽汽管道和上下缸保溫與散熱條件不同等原因，往往造成下缸的溫度較上缸的低。上缸膨脹大于下缸，引起汽缸在軸向往上拱起，這種溫差發(fā)生在調(diào)節(jié)級(jí)和中壓缸第一級(jí)附近，引起軸端汽封和隔板的卡澀。所以在啟動(dòng)過程中要控制溫升，處理好疏水，以防止過大的熱變形，并要做好汽缸保溫工作。(三)熱膨脹造成的困難汽輪機(jī)在啟動(dòng)過程中，汽缸和轉(zhuǎn)子產(chǎn)生明顯的膨脹。汽輪機(jī)整個(gè)滑銷系統(tǒng)的合理布局和應(yīng)用就能引導(dǎo)汽缸在各個(gè)方向的自由膨脹。汽缸和轉(zhuǎn)子分別以各自的死點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行有規(guī)則的膨脹。汽缸質(zhì)量遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)子，而且蒸汽與轉(zhuǎn)子的換熱條件比汽缸好得多。因此在加熱時(shí)，轉(zhuǎn)子溫度升高快，轉(zhuǎn)子膨脹大于汽缸，兩者相對(duì)死點(diǎn)外的地方就會(huì)有相對(duì)位移，軸向動(dòng)靜間隙就發(fā)生變化，此時(shí)為正脹差。反之在蒸汽溫度降低或停機(jī)過程中，轉(zhuǎn)子的收縮也快于汽缸，兩者間的軸向間隙也發(fā)生變化，此時(shí)為負(fù)脹差。另外轉(zhuǎn)子和汽缸在徑向也可能產(chǎn)生脹差，但采用合理的支撐方式后徑向脹差基本被抵消。影響徑向脹差的因素很多，如：主蒸汽溫度、軸封溫度、汽缸膨脹是否暢通、真空大小等等。

以上各種困難都是由于金屬溫度變化造成的。金屬溫度的變化則主要是蒸汽溫度引起的。因此汽輪機(jī)啟停過程中一定要嚴(yán)格控制進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽溫度和蒸汽量。同時(shí)要嚴(yán)密監(jiān)視汽輪機(jī)各部件的金屬溫度、膨脹情況、動(dòng)靜間隙和彎曲程度。二、汽輪機(jī)的啟動(dòng)汽輪機(jī)的啟動(dòng)根據(jù)不同的條件有不同的方式。按啟動(dòng)前汽輪機(jī)本身的狀態(tài)分為冷態(tài)啟動(dòng)、溫態(tài)啟動(dòng)、熱態(tài)啟動(dòng)和極熱態(tài)啟動(dòng)。按新蒸汽參數(shù)又可分為額定參數(shù)啟動(dòng)和滑參數(shù)啟動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)按進(jìn)汽通路來分又可分為高中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)和中壓缸啟動(dòng)

在啟動(dòng)過程中主汽門前蒸汽參數(shù)始終保持額定值，則稱為額定參數(shù)啟動(dòng)。這種啟動(dòng)方式新蒸汽壓力和溫度都相當(dāng)高。對(duì)于非極熱態(tài)啟動(dòng)，新蒸汽與金屬部件間的溫差保持很大。為了保證金屬溫升不超過允許范圍，只好控制蒸汽流量很小，但仍不可避免會(huì)產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力和熱變形。為使啟動(dòng)時(shí)各部件受熱均勻，只好延長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間。對(duì)于極熱態(tài)啟動(dòng)，金屬溫度較高所以啟動(dòng)時(shí)間較短。在額定參數(shù)下啟動(dòng)時(shí)，鍋爐的蒸汽參數(shù)同樣要提高到額定值，要損耗大量燃料，降低了電廠的經(jīng)濟(jì)性。因此目前單元機(jī)組大都采用滑參數(shù)啟動(dòng)。

滑參數(shù)啟動(dòng)是指汽輪機(jī)在整個(gè)啟動(dòng)過程中，主汽門前的蒸汽參數(shù)隨機(jī)組轉(zhuǎn)速、負(fù)荷的升高而滑升。在汽輪機(jī)升速過程中，用較低溫度的蒸汽暖管、暖機(jī)。暖管、暖機(jī)過程與鍋爐的升溫、升壓過程同時(shí)進(jìn)行。在帶負(fù)荷之前的啟動(dòng)過程中，蒸汽參數(shù)一般保持為定值，因此蒸汽與金屬部件的溫差較小，可以避免受熱沖擊的危險(xiǎn)，延長(zhǎng)汽輪機(jī)的使用壽命?；瑓?shù)啟動(dòng)要選擇好沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)的蒸汽參數(shù)，這對(duì)機(jī)組的可靠性和經(jīng)濟(jì)性很重要，要掌握好蒸汽與金屬的溫差，沖轉(zhuǎn)升速后要使鍋爐的動(dòng)態(tài)特性與汽輪機(jī)的升速相配合，使汽輪機(jī)升速按預(yù)定的曲線進(jìn)行。

在滑參數(shù)啟動(dòng)中，若沖轉(zhuǎn)前主汽門前已具有一定的蒸汽壓力，沖轉(zhuǎn)升速過程中保持壓力不變，逐漸開大汽輪機(jī)進(jìn)汽門，直至全開，而后加強(qiáng)鍋爐燃燒，提高主蒸汽參數(shù)，直到帶滿負(fù)荷，這種方式叫壓力法啟動(dòng)。如果啟動(dòng)前從鍋爐汽包到汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)前的所有閥門均開啟，汽輪機(jī)抽真空、鍋爐點(diǎn)火、汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、升速、帶負(fù)荷全由鍋爐燃燒來控制，則稱為真空法啟動(dòng)。真空法啟動(dòng)疏水困難、蒸汽過熱度低、轉(zhuǎn)速難控制，所以一般很少采用。

滑參數(shù)啟動(dòng)與額定參數(shù)啟動(dòng)比較，可提前并網(wǎng)。但由于升速時(shí)汽溫不高，需要在低負(fù)荷下暖機(jī)。

啟動(dòng)時(shí)按進(jìn)汽通路來分又可分為高中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)和中壓缸啟動(dòng)。高中壓缸同時(shí)送汽啟動(dòng)，則高、中壓缸同時(shí)受熱。對(duì)高中壓合缸的機(jī)組可使分缸處受熱均勻。有的高中壓缸反向布置，為避免中壓缸發(fā)生最大脹差的危險(xiǎn)，在啟動(dòng)時(shí)先向中壓缸送汽，排除了高壓缸脹差的影響，但為了防止高壓缸過熱，有的設(shè)置了高壓缸冷卻系統(tǒng)。這種先從中壓缸進(jìn)汽的方式，成為中壓缸啟動(dòng)。但中壓缸進(jìn)汽門尺寸較大，沖轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)速不容易控制，所以國內(nèi)很少采用。中壓缸啟動(dòng)方式在國外引進(jìn)機(jī)組中較為常用，如引進(jìn)300MW、600MW機(jī)組，原制造廠規(guī)定采用中壓缸啟動(dòng)方式。另外，也有從高壓缸進(jìn)汽的啟動(dòng)方式，原蘇聯(lián)的超臨界機(jī)組即采用了這種方式。

目前國內(nèi)對(duì)中間再熱機(jī)組大都采用高中壓缸同時(shí)進(jìn)汽、滑參數(shù)的啟動(dòng)方式。三、汽輪機(jī)停機(jī)汽輪機(jī)停機(jī)就是將帶負(fù)荷的汽輪機(jī)卸去全部負(fù)荷，切斷進(jìn)汽使轉(zhuǎn)子停止。汽輪機(jī)的停機(jī)過程是汽輪機(jī)逐漸冷卻過程。停機(jī)中的主要問題是防止機(jī)組各部件冷卻過快或冷卻不均勻引起較大的熱應(yīng)力、熱變形。它的應(yīng)力狀態(tài)和啟動(dòng)時(shí)相反。

汽輪機(jī)停機(jī)一般來說可分為正常停機(jī)和事故停機(jī)。正常停機(jī)可根據(jù)停機(jī)的目的分為額定參數(shù)停機(jī)和滑參數(shù)停機(jī)。

額定參數(shù)停機(jī)適用于當(dāng)設(shè)備和系統(tǒng)有某種情況需要短時(shí)間停機(jī)，很快就要恢復(fù)運(yùn)行的工況。因此要求停機(jī)后各部件金屬溫度維持在較高水平。在停機(jī)過程中，鍋爐的壓力和溫度保持在額定值。停機(jī)時(shí)將在額定參數(shù)下運(yùn)行的汽輪機(jī)，調(diào)節(jié)汽門逐漸關(guān)小，逐步減少負(fù)荷。減負(fù)荷的速度要根據(jù)汽輪機(jī)金屬允許的溫降率，一般要求金屬降溫速度不超過1℃/min。在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，投入盤車裝置，直到汽輪機(jī)冷卻為止。額定參數(shù)停機(jī)過程中應(yīng)注意相對(duì)脹差的變化。因?yàn)殡S著蒸汽量的減少，高中壓缸前的汽封漏汽量也減少，軸封溫度降低，轉(zhuǎn)子軸封段冷卻收縮，引起前幾級(jí)軸向間隙減小，可能出現(xiàn)較大負(fù)脹差，為此盡量保持向前軸封送入較高溫度的蒸汽。負(fù)脹差大時(shí)應(yīng)停止減負(fù)荷，待脹差減小后再減負(fù)荷。

滑參數(shù)停機(jī)在調(diào)門接近全開的情況下，采用降低新汽壓力和溫度的方式降負(fù)荷，鍋爐和汽輪機(jī)的溫度也隨之相應(yīng)下降。此種停機(jī)方式的目的是盡快降低機(jī)組的金屬溫度。一般用于計(jì)劃大修停機(jī)。如果作為調(diào)峰機(jī)組或消除設(shè)備缺陷，停機(jī)時(shí)間不長(zhǎng)，為了縮短下一次啟動(dòng)時(shí)間，停機(jī)過程就應(yīng)與上述情況有區(qū)別。為了使下次啟動(dòng)快些，就不要使機(jī)組金屬溫度過分冷卻，應(yīng)盡量使蒸汽溫度不變，以降低主汽壓力的方法降負(fù)荷，在減負(fù)荷時(shí)通流部分的蒸汽溫度和金屬溫度都能保持較高的數(shù)值，達(dá)到快速減負(fù)荷停機(jī)。

在電廠中發(fā)生某些重大事故時(shí)，需要汽輪機(jī)以最快的速度停下來以避免造成重大人身傷亡或設(shè)備損壞，需要緊急停機(jī)。這種停機(jī)事前沒有準(zhǔn)備，一旦發(fā)生事故，只能采用緊急安全措施將機(jī)組直接打閘，發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)中解列。在危機(jī)情況下，為加速使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)，可以打開汽輪機(jī)真空破壞門。這樣汽輪機(jī)背壓提高，殘余蒸汽的做功能力下降，且冷空氣進(jìn)入汽缸，增加了摩擦鼓風(fēng)損失，對(duì)轉(zhuǎn)子增加了制動(dòng)力，減少惰走時(shí)間，加速停機(jī)。但在高速時(shí)破壞真空，會(huì)使葉片突然受到制動(dòng)而損傷。進(jìn)入汽輪機(jī)的冷空氣會(huì)使轉(zhuǎn)子表面和汽缸的內(nèi)表面急劇冷卻，產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，非萬不得已不采用破壞真空緊急停機(jī)。汽輪機(jī)正常運(yùn)行中的調(diào)整與監(jiān)視

汽輪機(jī)啟動(dòng)完畢后各部件的溫度分布逐漸均勻，機(jī)組開始進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。一般情況下，汽輪機(jī)帶上負(fù)荷后，由于蒸汽參數(shù)升高和流量增大，汽缸和轉(zhuǎn)子加熱開始加強(qiáng)。至50％～60％負(fù)荷時(shí)，蒸汽溫度接近額定主汽溫度，汽輪機(jī)加熱趨向緩和。此后汽輪機(jī)部件溫度雖然有所上升，各部件溫度分布也將趨向均勻。下面介紹汽輪機(jī)正常運(yùn)行過程中負(fù)荷調(diào)整、運(yùn)行監(jiān)督和運(yùn)行中的維護(hù)。一、運(yùn)行方式定壓運(yùn)行滑壓運(yùn)行定壓運(yùn)行定壓運(yùn)行就是汽輪機(jī)改變負(fù)荷過程中，主蒸汽的壓力和溫度保持不變，而改變閥門開度的一種運(yùn)行方式。對(duì)于采用節(jié)流調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)，通過改變所有調(diào)節(jié)閥門的開度實(shí)現(xiàn)負(fù)荷改變；對(duì)于采用噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)，通過順序開啟或關(guān)閉調(diào)節(jié)閥改變進(jìn)汽量而調(diào)節(jié)負(fù)荷。又稱定壓噴嘴調(diào)節(jié)。定壓運(yùn)行方式