汽轮机本体及辅助系统剖析.ppt

调试培训资料编写张木春 汽轮机及其辅助系统 主要内容 一 概述二 汽轮机本体三 旁路系统四 液压油及DEH系统五 润滑油系统六 轴封系统七 汽轮机疏放水系统八 凝汽器 一 概述 机组布置方式 室内纵向布置 机组右扩建 从汽机房向锅炉房看 机头在左侧 机头朝向固定端 负荷性质 带基本负荷并调峰运行 机组运行方式 定一滑一定方式运行 1 主设备使用条件 循环冷却水 设计温度20 夏季最高温度33 机组运转层标高13 7m 凝汽器背压 双背压为4 4 5 4kPa a 平均背压4 9kPa a 1 主设备使用条件 循环冷却水系统供水方式为一次循环 直流 供水 电厂水源为长江水源 有海水倒灌 燃料电厂燃煤设计煤种为某某煤 水源电厂水源为城市中水 和地下水 城市中水含沙量很小 可充分保证电厂用水量的需要 1 主设备使用条件 额定功率 铭牌功率TRL 下参数额定功率600MW额定主汽门前压力24 2MPa a 额定主汽门前温度538 额定再热汽阀前温度566 汽轮机型式 本机组选用东方汽轮机厂提供的N600 24 2 538 566超临界 一次中间再热 三缸四排汽 单轴 双背压 凝汽式汽轮发电机组 2 系统及设备描述 阀门全开 VWO 功率660 244MW加热器级数8级3高4低1除氧给水温度 TRL工况 286 3 给水泵为每台机组配置 2台50 汽动给水泵和一台35 启动及备用电动给水泵 2 系统及设备描述 2 系统及设备描述 第四级抽汽用于除氧器加热 驱动给水泵汽轮机及厂用辅助蒸汽系统 驱动给水泵汽轮机的备用汽源采用冷再热蒸汽 主蒸汽管道从过热器出口集箱单管接出 在进入汽机前分成两路 分别接至汽轮机左右侧主汽门 再热蒸汽冷 热段管道 均采用采用双 单 双连接方式 锅炉和汽机地接口均为两个 二 汽轮机本体 1 汽缸 高 中 低压缸均采用已有成熟运行业绩的结构和材料 高压内缸 喷嘴室及喷嘴 中压内缸 导流环等部件选用在高温下持久强度较高的材料 在每个低压缸上半部设置的排汽隔膜阀 即大气阀 爆破压力值为34 3kPa g 低压缸与凝汽器采用不锈钢弹性膨胀节连接 凝汽器与基础采用刚性支撑的方式 汽轮机缸效率汽轮机总内效率92 04 包括压损 高压缸效率86 41 中压缸效率92 55 低压缸效率92 97 通流级数高压缸8级中压缸6级低压缸2 2 7级 2 汽缸 汽轮机转子采用无中心孔整锻转子 各个转子的脆性转变温度 FATT 的数值 高中压转子100 低压转子 6 6 汽轮机设计允许不揭缸进行转子的动平衡 3 转子及叶片 由于蒸汽参数高且采用直流锅炉 对汽轮机防止固体颗粒侵蚀 SPE 采用了调节级喷嘴渗硼涂层的方法 末级叶片第一台采用镶焊司太立合金 第二台采取高频淬火的措施防止水刷 低压末级及次末级叶片应具有可靠的抗应力腐蚀及抗水蚀措施 汽轮机设有足够的除湿用的疏水口 3 转子及叶片 轴系临界转速值 高中压一阶 二阶1690 4000r min 低压A一阶1724 4000r min 低压B一阶1743 4000r min 采用转子接地装置和汽缸接地装置 防止发电机产生的轴电流 轴电压对汽轮机轴的损伤 末级叶片长度 1016mm 3 转子及叶片 主轴承是自对中心型水平中分轴承 任何运行条件下 各轴承的回油温度不超过65 每个轴承回油管上有观察孔及温度计插座 运行中各轴承设计金属温度不超过90 但乌金材料允许在112 以下长期运行 4 轴承 4 轴承 轴瓦参数及形式 5 盘车装置 盘车装置电动盘车 盘车电动机容量 电压15 380kW V 盘车速度1 5r min 6 汽门与执行机构 配汽方式 复合配汽 喷嘴调节 节流调节 7 汽机运行 变压运行负荷范围30 90 定压 变压负荷变化率3 5 min轴颈振动两个方向最大值0 05mm最高允许背压值 0 0253MPa a临界转速时轴振动最大值0 15mm噪声水平85dB A 机组甩去外部负荷时在额定转速下空转 即不带厂用电 持续运行的时间为15分钟 在机组采用中压缸启动方式 中压缸启动时为防止过热 在高压缸排汽口出处设有通风阀 VV阀 与凝汽器相连 使高压缸处于真空状态以减少鼓风发热 汽轮机能在低压缸排汽温度不高于79 下长期运行 高压缸排汽温度 正常运行最高307 报警420 停机450 7 汽机运行 低压缸排汽温度 正常运行最高52 报警80 停机121 超速试验时 汽轮机能在112 额定转速下作短期运行 这时任何部件都不超应力 各轴系振动也不超过报警值 当自动主汽门突然脱扣关闭 发电机仍与电网并列时 发电机处于电动机运行状态 汽轮机的允许运行时间为1分钟 背压低于19 7kPa a 7 汽机运行 当汽机负荷从100 甩至零时 汽轮发电机组能自动降至同步转速 并自动控制汽轮机的转速 以防机组脱扣 在可能的不正常环境条件下或凝汽器冷却水系统发生故障 例如水温升高 单循泵或凝汽器半边运行等 机组能在高背压下运行 即背压高到0 0186MPa a 时安全运行 机组在额定负荷下运行时允许的最大背压值为0 0197MPa a 7 汽机运行 机组的允许负荷变化率为 1 在50 100 TMCR负荷范围内不小于5 每分钟2 在30 50 TMCR负荷范围内不小于3 每分钟3 30 额定负荷 THA 以下 不小于2 每分钟4 允许负荷阶跃 10 额定负荷 THA 7 汽机运行 机组运行模式符合以下方式 年利用小时数5500小时 7 汽机运行 热耗率保证值机组THA工况的保证热耗率为 7570kJ kW h 7 汽机运行 加热器端差按下表 加热器号按抽汽压力由高至低排列 7 汽机运行 端差异常的原因及危害 上端差是指加热器抽汽饱和温度与给水出水温度之差 下端差是指加热器疏水温度与加热器进水的温度之差 上端差过大 为疏水调节装置异常 导致加热器水位高 或高加泄漏 减少蒸汽和换热管的接触面积 影响热效率 严重时会造成汽机进水 下端差过小 可能为抽汽量小 说明抽汽电动门及抽汽逆止门未全开 或为疏水调节装置异常 导致加热器水位高 或高加泄漏 减少蒸汽和换热管的接触面积 影响热效率 严重时会造成汽机进水 下端差过大 可能疏水水位低 部分抽汽未凝结即进入下一级 排挤下一级抽汽 影响机组运行经济性 另一方面部分抽汽直接进入下一级 导致疏水管道振动 汽机启动预热蒸汽参数 主蒸汽压力min 0 6MPa g 主蒸汽温度200 270 主蒸汽流量9000 260 kg h辅助汽压力min 0 6MPa g 辅助蒸汽温度200 270 辅助蒸汽流量9000 260 kg h汽缸预热最低温度150 转子预热最低温度150 辅助蒸汽压力0 8 1 3MPa g 辅助蒸汽温度200 270 7 汽机运行 7 汽机运行冲转方式及参数 三 旁路系统 1 总的介绍 机组旁路一般选用美国CCIAG公司提供的高低压串联旁路系统采用高 低压二级串联旁路系统 其中高旁容量为40 BMCR 高旁阀数量为1个 低旁总容量为高旁设计容量加高旁减温水容量 低旁阀数量为2个 2 旁路系统示意图 3 系统及设备描述 基本规格和容量型式 气动 或液动 一般每台机组配1套高压旁路装置 2套低压旁路装置 容量 如仅考虑满足机组启动要求旁路容量的选取一般不大于40 BMCR 如旁路同时具有启动 调节及保护功能并考虑满足机组快速甩负荷要求 旁路容量一般大于40 BMCR 3 系统及设备描述 用途 改善机组的启动性能机组在各种工况下 冷态 温态 热态和极热态 启动时 投入旁路系统控制锅炉蒸汽温度使之与汽机汽缸金属温度较快地相匹配 从而缩短机组启动时间和减少蒸汽向空排放 减少汽机循环寿命损耗 实现机组的最佳启动 回收工质 减少噪音 3 系统及设备描述 旁路喷水减温水源高压旁路 取自高压给水水压 最大33MPa g 正常30MPa 水温 192 4 低压旁路 取自凝结水水压 最大4MPa g 正常3 2MPa 水温 正常34 6 最高51 5 4 自动控制和联锁 当机组在启动或运行中有下列情况之一发生时 低旁应能自动关闭 凝汽器真空下降到设定值 凝汽器温度高于设定值 凝汽器热井水位高于设定值 低旁出口压力或温度高于设定值 低旁减温水的压力低于设定值 低压旁路对凝汽器的安全保护功能 对于气动旁路阀系统 当正在动作中的控制气源突然失气时 此时各阀应能自动关闭 4 自动控制和联锁 5 低旁调阀外形图 6 高旁减温水调阀外形图 7 减温水截阀外型图 8 高低旁阀的结构 9 旁路启动曲线 旁路三级减温减压器 四 液压油系统 1 总的介绍 主机液压油系统采用磷酸酯抗燃油系统 2 系统及设备描述 汽轮机控制用抗燃油系统 1 抗燃油系统包括油箱及附件 两台100 容量的交流供油泵 抗燃油再生装置 两台100 容量的冷油器 蓄能器 油过滤器 油温调节装置等 7 抗燃油系统的设计除满足主汽轮机用油需要外 还满足驱动给水泵汽轮机的用油需要 6 抗燃油冷却器的冷却水采用闭式循环冷却水 冷却水温度按38 设计 2 系统及设备描述 数字电液控制系统 DEH DEH系统的可用率 99 98 本厂DEH采用日立的HIACS5000M系统 操作员界面采用汉化 2 系统及设备描述 汽机跳闸系统ETS ETS采用日立公司专用的ETS设备 2 系统及设备描述 汽机危急保安系统 汽轮机设有机械型式 飞环式 超速保护装置 还有电子超速保护装置 机械保安装置动作值为额定转速的110 112 危急保安器在汽机机头处设有主脱扣手柄 集控室设有汽机跳闸手动按钮 从危急保安器动作到主汽门和中压联合汽阀完全关闭的时间小于0 3秒 各级抽汽逆止门的紧急关闭时间小于1秒 2 系统及设备描述 3 技术数据 液压油供油系统参数 3 技术数据 DEH性能指标空转转速波动 1r min转速控制范围最高可达3600r min 负荷控制精度 3MW负荷控制范围0 690MW 控制系统不灵敏度 0 06 速度不等率4 5 3 5 手动连续离线可调 甩全负荷时 最大超速 7 可维持空转 控制系统可用率 99 98 汽机ETS至少有下列跳闸保护条件 4 机组轴向位移大保护 三取二 3 凝汽器真空低保护 至少应设三个进口逻辑开关 2 机组超速保护 至少应有三个独立于其它系统且来自现场的转速信号 1 手动停机 双按钮控制 4 自动控制和联锁说明 5 轴承润滑油压力低保护 至少应设三个进口逻辑开关 10 汽机 发电机制造厂要求的其他保护项目 9 MFT 8 DEH保护跳机 7 发电机故障保护 6 汽机抗燃油压低保护 至少应设三个进口逻辑开关 4 自动控制和联锁说明 五 润滑油系统 1 总的介绍 润滑油系统设有可靠的主供油设备及辅助供油设备 在启动 停机 正常运行和事故工况下 提供各个轴承的油量 油压 回油温度等数值 满足汽轮机 发电机所有轴承的要求 给水泵汽轮机的润滑油系统和主汽轮机的润滑油系统分开 各自设有单独的润滑油系统 2 系统及设备描述 汽轮机润滑油系统 润滑油系统包括主油箱 主油泵 交流润滑油泵 直流事故油泵 顶轴油泵 2台100 容量的冷油器等 该系统还可以作为发电机密封油的辅助供油系统 2 系统及设备描述 主油箱上设置二台全容量用交流电动机驱动的抽油烟机和油烟分离器等 当油箱油温低于10 油不能循环时 投入电加热器加热温度到40 提供电加热器及温控设备 汽轮机润滑油系统考虑配有氢冷汽轮发电机的油系统排氢设施的回油 油箱容量的大小 保证当厂用交流电失电的同时冷油器断冷却水的情况下停机时 仍能保证机组安全惰走 此时 润滑油箱中的油温不超过75 并保证安全的循环倍率 2 系统及设备描述 顶轴系统 顶轴油系统设置安全阀以防超压 顶轴油泵设置入口油压低的闭锁装置和滤网 以保证顶轴油泵不受损坏 顶轴系统的设计 能向每个轴承 包括发电机轴承 注入高压润滑油 以承受转子的重量 在机组盘车时或跳闸后都能顺利投入运行 顶轴系统设计成母管制系统 2 系统及设备描述 顶轴油泵为3台高压容积泵 所配电机为防爆型 其中一台备用 向汽轮机及发电机轴承供油 保证可靠地运行并防止漏油 3 技术数据 主机润滑油采用 32透平油 油质标准为GB11120 89 组合型式集装油箱容量38m3 轴承油压0 176Mpa g 轴承油循环倍率10 8 油系统需油量30660m3 润滑油供油系统参数 3 技术数据 电加热器电压AC380V 功率7x15Kw 板式冷油器瑞典ALFALAVAL 丹麦SWPE 日本HISAKAWORKS数量1 1台冷却面积344 4M2冷却水入口设计温度38 出口油温45 冷却水流量510m3 h油量371m3 h管阻 无数据 Mpa g 3 技术数据 板式冷油器 续 设计压力 水侧 0 69Mpa g 油侧 0 49Mpa g 设计温度 管侧80 壳侧80 材料 冷却板不锈钢水室20g壳体20g 3 技术数据 辅助油泵交流启动泵 MSP 型式离心式数量1台容量378m3 h出口压力0 2Mpa转速1500r min电动机型式1 1YB225M 4容量45Kw电压AC380V 交流辅助油泵 TOP 型式离心式数量1台容量281 1m3 h出口压力0 3Mpa转速3000r min电动机型式1 2YB250M 2容量55Kw电压AC380V 直流事故油泵型式离心式数量1台容量229 2m3 h出口压力0 28Mpa转速1750r min电动机型式Z2 82容量37Kw电压DC220V转速1750r min 3 技术数据 六 轴封系统 轴封供汽系统 2 设一台100 容量的轴封蒸汽冷却器 轴封蒸汽冷却器按凝结水泵出口全压力设计 轴封冷却器的管材选用不锈钢 1 轴封汽系统的压力和温度应是自动控制的自密封系统 该系统还能向给水泵汽轮机供轴封汽 轴封系统的备用汽源为冷再 辅汽及主汽 该系统设有轴封压力自动调整装置 溢流泄压装置和轴封抽气装置 1 系统及设备描述 轴封排气风机型式 离心式数量 1 1台容量 2000m3 h排汽压力 3kPa g 转速 2920r min材料 壳体 Q235 B轴 45叶轮 0Cr18Ni9电动机型式 Y160M1 2容量 15Kw电压 AC380V转速 2920r min 2 技术数据 汽封蒸汽冷却器 2 技术数据 汽封蒸汽冷却器 续 2 技术数据 七 汽机疏放水系统 1 系统及设备描述 汽轮机疏水 排汽系统 3 在失去压缩空气气源时 所有气动疏水阀门自动打开 2 疏水和排汽系统为全自动 并能远方手动 1 疏水系统的设计能排出所有设备包括管道和阀门内的凝结水 使备用设备 管道 阀门保持在运行温度状态 c 汽室和高压缸进口喷咀间的主蒸汽管道疏水 b 主汽轮机和给水泵汽轮机的主汽门上下阀座的疏水 a 收集和凝结所有轴封和阀杆漏汽的疏水 1 系统及设备描述 d 中压联合阀门 各抽汽管道上逆止门的疏水 h 凝汽器附近疏水集箱上试验用连接件 g 主蒸汽 再热蒸汽 各级抽汽及本体管道上低位点疏水 f 给水泵汽轮机的疏水 e 排汽装置阀门的漏汽 1 系统及设备描述 2 自动控制和联锁说明 汽机防进水控制 在某些重要的蒸汽管道 如再热冷段管 的上 下方设置热电偶 以便根据该管道上 下温差来检测管道内是否积水 同时发出报警信号 以及运行人员尽早发现并及时采取措施 在各主要蒸汽管道的疏水口设置疏水袋 在再热冷段管低位疏水点增设疏水袋并设二个水位传感器用于自动动力驱动阀门和在主控室内报警 汽封系统喷水减温器后设连续疏水 并应能排出喷水减温器全开时喷入的全部水量 增设减温水控制阀和关断阀 并与机组运行联锁 在启动 停机 甩负荷时自动喷水 正常运行和停机状态下自动关断 2 自动控制和联锁说明 汽机疏水阀运行建议说明如下 在运行中 当蒸汽管道上 下温差急骤增大时 应及时作出进水的判断 并采取相应措施 隔断水源 2 自动控制和联锁说明 汽轮机疏水系统应通过控制系统实现自动控制疏水 在机组启动之前开启全部疏水阀 当机组负荷到额定负荷的10 时 自动关闭高压段动力操纵疏水阀 当负荷到额定负荷的20 时 关闭中压段动力操纵疏水阀 当负荷到额定负荷的30 时 自动