第五章 汽轮机启动

1、汽轮机的启动和停运汽轮机的启动和停运 汽轮机组的启动过程是将汽轮机从 转子静止或盘车状态升速至额定转 速，与电网并列后，将负荷逐步地 加到额定负荷的过程。而停运是它 的逆过程。 在启动过程中，汽轮机各金属部件格受 到高温蒸汽的加热，从室温、大气压力 状态或从较低的温度、压力状态逐步过 渡到额定的温度、压力状态。 汽轮机的启动和停运汽轮机的启动和停运 汽轮机组启动的基本技术要求是在机组 的启动运行过程中，不得有摩擦现象， 甚至引起机组过大的振动和弯轴故障的 发生，同时也要考虑研究机组启动方式 的机动性和经济性。 汽轮机启动的分类汽轮机启动的分类 按设备金属温度分类按设备金属温度分类 (1)冷态启

2、动。金属温度为满负荷时温度的40左 右或金属温度低于150180以下者，或停机 72小时（一周时间）为冷态启动。 (2)温态启动。金属温度在满负荷时温度的40 80或金属温度处于180350之间者或 停机1072h为温态启动。 (3)热态启动。金属温度为满负荷时温度的80 左右或金属温度高于350450或停机10h为 热态启动。 (4)极热态启动。金属温度高于450以上时， 或停机1h为极热态启动。 汽轮机启动的分类汽轮机启动的分类 按蒸汽参数分类按蒸汽参数分类 额定参数启动。这种启动方式蒸汽与汽 轮机金属部件间的初始温差大，调节级 后温度变化剧烈，零部件受到较大的热 冲击，冲转流量小，调节阀

3、节流损失大。 单元制汽轮机不宜采用这种启动方式。 滑参数启动：锅炉参数达到一定值时就启 动汽轮机，锅炉的启动与暖管、暖机和汽 轮机的启动基本上同时进行。当锅炉出口 蒸汽参数以及蒸发量达到额定值时，汽轮 机也刚好带上额定负荷，启动程序即告终 结。 滑参数启动 滑参数真空法启动：真空一直可以抽到锅炉汽 包。锅炉点火后产生的蒸汽随即通往汽轮机冲 动转子，升速并网。此后，按照汽轮机的要求， 锅炉继续升温、升压直至正常运行。 滑参数压力法启动 ：待自动主汽阀前蒸汽参数 达到一定值时冲动转子，冲转、升速直至定速 一般均由调节汽阀控制，锅炉保持蒸汽参数不 变。并网后，全开调节汽阀，转入滑压运行， 由锅炉控制

4、升压、升温过程，汽轮机随主蒸汽 参数提高自动增加负荷。冲转参数有低压和中 压之分。 汽轮机启动的分类汽轮机启动的分类 按冲转时进汽方式分类按冲转时进汽方式分类 (1)高中压缸启动。蒸汽同时进入高压缸和中压缸冲动转子，可使 高中压合缸汽轮机的分缸处均匀加热，减少热应力。 (2)中压缸启动。汽轮机冲转时高压缸不进汽，而是中压缸进汽冲 动转子，待转子转速升至15002800rmin后或并网后，才逐 渐向高压缸进汽。 中压缸启动优点：中压缸和中压转子加热均匀，随同再热器的压 力升高对高压缸进行暖缸，高压缸和高压转子的受热也比较均匀， 在中速暖机结束后，高、中压转子的温度一般都升至150以上， 这样就使

5、高、中压转子提前渡过脆性转变温度，提高了机组在高 速下的安全性，缩短了机组的启动时间，提高了经济性。 汽轮机启动的分类汽轮机启动的分类 按控制进汽流量的阀门分类按控制进汽流量的阀门分类 汽轮机冲转时，可以使用调速汽阀、自 动主汽阀或电动主汽阀，也可以使用它 们的旁路阀来控制进入汽轮机的蒸汽量 。 (1)调速汽阀启动； (2)自动主汽阀或电动主闸阀启动； (3)自动主汽阀或电动主闸阀的旁路阀启动。 汽轮机启停的热力过程汽轮机启停的热力过程 一、汽轮机的热应力一、汽轮机的热应力 蒸汽的加热或冷却，在金属部件内或不 同金属部件之间会产生温差，使汽轮机 的零部件产生热应力。例如启动时： t E l i

6、 13 2 t E l 13 1 0 汽缸内壁压应力 汽缸外壁拉应力 启动加热时转子端面内热应力 和合成应力分布 启停时转子温度变化与热应力 的关系 （a）冷态启动 （b）热态启动 1新蒸汽温度 2第一级后汽温 3转子表面温度 4转子中心孔温度 5中心孔应力 6表面应力 7残余应力 汽轮机的热膨胀汽轮机的热膨胀 胀差:转子与汽缸间发生的热膨胀差值称为汽 轮机相对膨胀，简称胀差。若转子轴向膨胀大 于汽缸值，则称为正胀差；反之，称为负胀差。 由于汽缸与转子传热速度不同，正常汽缸的重 量较转子重，而且在运行中汽缸的受热面积又 较转子受热面积小，因此转子随蒸汽温度的变 化膨胀或收缩都更为迅速，使它们的

7、热膨胀也 出现差别。 NC30016.7537/537型汽轮机汽缸和转子膨胀系统图 汽轮机的热变形汽轮机的热变形 在启停和带负荷运行工况变动时，由于 各零部件受热不均产生温差，引起热变 形，使通流部分等地方的间隙产生变形， 可能发生动静部分摩擦、漏汽等现象。 转子的热弯曲 转子的热弯曲不允许超过0.03-0.04mm， 减少的方法有： （1）控制好轴封供气的温度和时间； （2）正确投入盘车装置； （3）启动时采用全周进汽； （4）启动中充分疏水，减少保持上下缸温 差。 汽轮机的启动汽轮机的启动 汽轮机的启动过程通常分为几个阶段， 即启动前的准备工作、热力系统管道的 预热、冲动转子、暖机和升速、

8、并列、 带负荷暖机及提升负荷等阶段。 热力系统管道的预热 暖管初始，高温蒸汽与温度较低的金属管壁接 触，蒸汽凝结放热，将热量传给金属管壁，蒸 汽凝结成水，这些水应及时疏排掉。 在暖管之前应依次投运下列设备，即先投运循 环水泵，随后投运凝结水泵、抽气系统等，相 应地依序投运盘车装置，向轴封送密封汽，加 快建立凝汽器内较高的真空。 冲动转子和低速检查 升速和暖机 ； 当转速达到2800 并网和带负荷并网和带负荷 初负荷暖机：汽轮机组从空负荷到带满负荷， 在低负荷下停留一段时间进行低负荷暖机是必 要的，需要重视的，一般只取额定负荷的5 10进行。 高压以上汽轮机的加负荷速度大约为每分钟1 2额定负荷

9、。 随着汽轮机负荷的增加，各抽汽口的蒸汽压力 正比例地上升，此时应及时地投入除氧器，并 根据蒸汽压力的升高依序投入高压加热器。 N200130/535/535型汽轮机冷态滑参数启动曲线 热态启动热态启动 热态启动特点是启动前机组金属温度水 平高，汽轮机进汽的冲转参数高，时间 短。 单元机组热态启动的方法：热态启动前， 盘车装置保持连续运行，先向轴端汽封 供汽，后抽真空，再通知锅炉点火，这 是与冷态启动操作方法的主要区别之一。 1 1转子热弯曲转子热弯曲 转子的弯曲一般用与之相对应的转子轴 颈晃度作指标。启动前转子的挠度超过 规定值时，应先消除转子的热弯曲，一 般方法是延长连续盘车的时间。如果大

10、 轴晃度有增大趋势，并有金属摩擦声， 应采取手动盘车180的方法调直。 2. 2. 上下缸温差在允许范围上下缸温差在允许范围 一般监视调节级处上下汽缸温差不得超 过50C。 p39 注意先向轴封供汽后抽真空，真空可以 很快建立。 在轴封供汽前要充分暖管疏水，合理 利用高低温汽源给轴封供汽。 在热态启动时，凝汽器真空应保持高一 些。 p40 （1）高于调节级温度50100C，并保 持过热度不低于100C。 （2）根据冷态启动曲线而定，由金属温 度确定对应的温度和压力。 单元机组的停运单元机组的停运 机组的停运是指机组从带负荷运行状态， 到减去全部负荷、锅炉熄火、发电机解 列、汽轮发电机惰走、投入

11、盘车装置、 辅机停运等全部过程。 滑参数正常停机滑参数正常停机 (1)高压电动油泵及交直流润滑油泵试验。 如果有汽动油泵，还要做汽动油泵的低 转速试验。 (2)盘车装置的空转试验。 (3)自动主汽阀和电动主汽阀的活动试验。 P41 先把负荷降低到8085，然后把蒸汽参数降低到 与负荷相对应的数值。 调整燃烧并用喷水减温的办法降低汽温。使调节级的 温度低于该处金属温度的3050C。应控制金属温度 的下降速度（不超过1.5C/min）。 待金属温度降低减缓后，开始降低蒸汽压力。负荷随 着继续下降。 每当新蒸汽温度和汽缸或法兰金属温度的差值超过 35C时，就重复上述操作，逐渐降温，降压，降负荷。 当

12、机组负荷降低到零后，发电机与电网解列， 然后汽轮机自动主汽门和调速汽门关闭后， 汽轮机转子由于惯性仍然继续转动一段时间 才能静止下来，这段时间称为惰走时间。 新投产机组投入运行一段时间后，要在停机 时测绘惰走时间曲线。 汽轮机惰走曲线 4.停机后的若干工作停机后的若干工作 1.投入盘车，连续盘车直到汽缸金属温度低于150C以下。 2. 辅助设备的操作 当凝汽器内无任何水源进入后，才可以停止凝结水泵的 运行。当排汽温度下降且低于50对方可停止循环冷 却水泵运行。 润滑油泵运行期间冷油器也需运行，使润滑油温度不 高于40，到一定阶段后可以减少冷油器冷却水量， 当冷油器出口油温低于35以下时可以停止

13、冷油器冷 却水。 300MW机组滑参数停机曲线 当凝汽器无任何水源进入后，才可停止凝结水泵的 运行。 排汽温度下降到低于50C时可停止循环泵运行 1.当冷油器出口油温低于35C以下可以停止冷油器冷 却水。 机组快冷 由于机组采用了良好的保温材料，汽轮机金属 部件在停机后的冷却速度减慢了，从而延长了 检修工期。如果设法缩短这一冷却时间，对缩 短枪修工期是十分有利的。 200MW汽轮机停机后，按要求高压缸金属温度 下降到150才能停止盘车，进行检修工作。 采用滑参数停机，一般高压缸金属温度滑至 250左右，自然冷却到150需要20多小时。 如果是故障停机，缸壁温度达400以上，自 然冷却到150，

14、约需100110h。 p46 汽轮机快冷技术 真空抽吸空气法。此时开启锅炉过热器对空排汽门及电动 主闸阀，高、中压调速汽阀，使冷空气由高温过热器向空排汽管 进入，经主汽管、主汽阀、调速汽阀、汽缸，最后进入凝汽器。 强制通风冷却法。强制通风冷却法就是用压缩空气对停机 后的汽轮机进行强迫冷却。根据冷却空气与工作蒸汽流动方向的 异同可分为逆流和顺流两种冷却方式。顺流冷却方式即高压缸冷 却空气由自动主汽阀后疏水管引入，经高压缸排汽缸疏水管排出。 逆流冷却方式即冷却空气相逆工作蒸汽流向流过汽轮机通流部分。 邻机抽汽快速冷却法。通过邻机抽汽，逐级降低压力冷 却。 主要步骤： 先将机组的负荷降低，将负荷速度

15、需满足机 组金属温度降低速度不超过11.5C/min.待 负荷降接近于零时，拉开发电机断路器使之 与电网解列。启动辅助油泵，将自动主汽门 关小一半，然后打闸断汽，最后关闭电动主 闸阀将机炉隔离。 非正常停机又可分为 故障停机 设备或系统缺陷需要进行处理，只需要短时间停 机缺陷处理后即可恢复运行，这时要求停机后保 持机组金属温度保持较高水平可采取额定参数停 机，在停机减负荷过程中，蒸汽参数进本上保持 为额定值。 紧急停机 机组发生严重问题。可采用（1）破坏真空法停机； （2）不破坏真空法停机。 以较快的速度降低负荷，在3060分钟 内减负荷，注意金属温度的变化，胀差 的变化，以及轴瓦振动情况。 并依次进行必要的系统切换和停止有关辅 助设备。 故障停机注意问题 1减负荷过程的胀差变化 2避免大的温降率 3蒸汽压力切忌大起大落 减负荷过程中，蒸汽压力禁忌大起大落， 引起汽温的剧烈波动，便汽轮机部件热 变形不均匀，造成动静磨损事故。同时， 也可能导致疏水量的骤增聚积，有的汽 轮机因此发