项目三 单元机组运行调整(任务5-7)

1、 单元机组单元机组集控运行集控运行主讲教师：曾国兵主讲教师：曾国兵电电 话：话：mail:2任务五：汽轮机运行调节3 汽轮机正常运行过程中的一些重要参数，如蒸汽参数、凝汽器真空、轴向位移、轴瓦温度、振动、胀差及监视段压力等，对汽轮机的安全、经济运行起着决定性的作用。 汽轮机运行期间要密切注意监视画面上参数的变化，发现参数偏离正常或报警要认真进行检查、核实、分析并积极进行调整，必要时要到就地进行核实、检查，禁止不加分析盲目对报警进行复位。4 汽轮机运行主要监视参数及参数变化对机组的影响1、主蒸汽压力主蒸汽压力升高主蒸汽压力升高l 可提高机组的经济性；可提高机组的经济性；

2、l 机组末几级叶片处蒸汽湿度增大；机组末几级叶片处蒸汽湿度增大；l 调节级或末几级由于焓降过大而过负荷损坏喷嘴和动叶片；调节级或末几级由于焓降过大而过负荷损坏喷嘴和动叶片；l 引起管道、汽门、汽缸法兰及螺栓等应力增高甚至变形损坏。引起管道、汽门、汽缸法兰及螺栓等应力增高甚至变形损坏。主蒸汽压力降低主蒸汽压力降低l 机组汽耗率增加，经济性下降；机组汽耗率增加，经济性下降；l 管道、汽门、汽缸法兰及螺栓等应力减小；管道、汽门、汽缸法兰及螺栓等应力减小；l 应限制蒸汽流量，否则汽轮机轴向推力过大造成叶片过负荷；应限制蒸汽流量，否则汽轮机轴向推力过大造成叶片过负荷；l 机组应降负荷运行。机组应降负荷运

3、行。52、主蒸汽温度主蒸汽温度升高主蒸汽温度升高l 机组理想焓降增加，汽耗率减少，经济性提高；机组理想焓降增加，汽耗率减少，经济性提高；l 减小汽轮机的排汽湿度，从而减少了低压级的湿汽损失；减小汽轮机的排汽湿度，从而减少了低压级的湿汽损失；l 使金属材料的蠕变加剧，缩短其使用寿命；使金属材料的蠕变加剧，缩短其使用寿命；主蒸汽温度降低主蒸汽温度降低l 机组理想焓降减少，排汽湿度增加，经济性降低；机组理想焓降减少，排汽湿度增加，经济性降低；l 如果维持额定功率则最末几级的焓降和流量同时增大，使其如果维持额定功率则最末几级的焓降和流量同时增大，使其隔隔 板、叶片应力增大；板、叶片应力增大；l 快速大

4、幅度下降会造成过大的热应力和热变形并影响到胀差；快速大幅度下降会造成过大的热应力和热变形并影响到胀差；l 蒸汽温度急剧下降，严重时会导致汽轮机水击事故的发生，蒸汽温度急剧下降，严重时会导致汽轮机水击事故的发生，甚甚 至损坏推力轴承。至损坏推力轴承。63、再热蒸汽温度再热蒸汽温度升高再热蒸汽温度升高l 机组经济性提高；机组经济性提高；l 过高会使再热器和中压缸前几级金属材料强度下降，过高会使再热器和中压缸前几级金属材料强度下降，缩短使用寿命，严重时会引起再热器爆管。缩短使用寿命，严重时会引起再热器爆管。再热蒸汽温度降低再热蒸汽温度降低l 机组经济性降低；机组经济性降低；l 会使末级叶片应力上升及

5、湿度增大，甚至遭到严重会使末级叶片应力上升及湿度增大，甚至遭到严重水蚀；水蚀；l 急剧变化还会引起中压缸金属部件的热应力、热变急剧变化还会引起中压缸金属部件的热应力、热变形及胀差的大幅度变化。形及胀差的大幅度变化。74、再热蒸汽压力 蒸汽从高压缸排出后，经过再热器管道进入中压缸，压力会有所降低，这个压力损失，称为再热器压力损失。在正常运行中，再热蒸汽压力随蒸汽流量的变化而变化。 再热器压力不正常升高，说明进入中压缸的蒸汽阻力增加，要首先检查中压主汽门和调速汽门是否关闭。85 5、凝汽器真空、凝汽器真空 凝汽器真空的变化对汽轮机的安全与经济运行有很大影响。提高凝汽器的真空可以提高机组的经济性，但

6、同时要耗费更多的电量，因此一般要求在经济真空下运行。 所谓经济真空（最佳真空）是指提高真空使机组增加的负荷与循环水泵增加的电耗之差为最大时的真空。 凝汽器的真空下降，即汽轮机排汽压力升高，会有下列危害：l 整机的理想焓降减少，经济性降低；整机的理想焓降减少，经济性降低；l 排汽室温度升高，使低压缸及轴承座等部件受热膨胀；排汽室温度升高，使低压缸及轴承座等部件受热膨胀；l 可能使轴封的径向间隙因热膨胀和热变形而减小甚至消失；可能使轴封的径向间隙因热膨胀和热变形而减小甚至消失；l 若要维持机组功率，则需增加蒸汽流量，使轴向推力增大；若要维持机组功率，则需增加蒸汽流量，使轴向推力增大；l 若排汽温度

7、过高，则可能引起凝汽器管板上的冷却水管胀口松若排汽温度过高，则可能引起凝汽器管板上的冷却水管胀口松 驰而发生泄漏，使凝结水质恶化。驰而发生泄漏，使凝结水质恶化。96、监视段压力 在汽轮机运行中，调节级汽室压力和各抽汽段压力通称为“监视段压力”，用以监视汽轮机负荷的变化和通流部分的运行状况。根据调节级压力和各段抽汽压力与流量是否成正比来判断通流部分的结垢情况。l若监视段压力升高，则说明监视点以后的通流面积若监视段压力升高，则说明监视点以后的通流面积减小，通常是结了盐垢减小，通常是结了盐垢l如果某个级段的压差超过了规定值，如果某个级段的压差超过了规定值，表明该段内隔表明该段内隔板和动叶片过负荷，板

8、和动叶片过负荷，将会使该段内隔板和动叶片的工将会使该段内隔板和动叶片的工作应力增大而损坏设备。作应力增大而损坏设备。10 运行中应密切监视轴向位移和推力瓦温度及回油温度的变化。对于大功率机组，一般规定推力瓦块乌金温度不超过95，回油温度不超过75。当轴向位移增大超过极限值时，轴向位移保护装置动作，切断汽轮机进汽，紧急停机。对于超临界600MW机组轴向位移报警值为-0.9mm、+0.9mm；停机值为-1mm、+1mm。117、轴向位移 轴向位移反映了汽轮机推力轴承的工作情况以及汽轮机通流部分动静轴向间隙的变化情况。造成转子轴向位移增加的原因有： l 推力轴承本身缺陷或工作失常；推力轴承本身缺陷或

9、工作失常；l 轴承润滑油质恶化；轴承润滑油质恶化；l 蒸汽流量增大或参数降低；蒸汽流量增大或参数降低；l 隔板汽封磨损漏汽量增大；隔板汽封磨损漏汽量增大；l 通流部分积垢；通流部分积垢；l 通流部分发生水冲击事故。通流部分发生水冲击事故。 当轴向位移增加到一定程度时，会使推力轴承油膜破裂，当轴向位移增加到一定程度时，会使推力轴承油膜破裂，推力瓦块磨损，甚至造成动、静部分摩擦碰撞而损坏设备。推力瓦块磨损，甚至造成动、静部分摩擦碰撞而损坏设备。128、胀差 胀差是转子和汽缸沿轴向膨胀量的差值。 运行中的汽轮机，当负荷增减速度过大或新蒸汽温度骤然变化时，汽缸和转子的热膨胀都将相应发生变化。如果热膨胀

10、不均匀，胀差变大甚至超过极限值，会造成动、静部分的摩擦，造成启动时间的延误或引起机组振动、大轴弯曲等严重事故。因此，在机组启停和运行中，必须严格监视和控制胀差的变化，使之不超出最大允许值。 影响胀差变化的因素：暖机不充分、汽缸与法兰加热装置投入不当、蒸汽参数变化太快、机组甩负荷、汽轮机发生水击等。139、偏心 汽轮机运行时，转子的弯曲情况是通过转子晃动度来间接反映的。在转子轴端圆周面上测量的晃动量的大小称为晃度，晃度的一般称为轴的偏心率，运行中必须监视轴的偏心率，偏心度达到0.076mm时报警。10、转速监视 一般转速监控提供两个可调整的报警信号：超速信号和零转速信号。当转速大于110%额定转

11、速，汽轮机紧急停机；当转速低于1r/min时，发出零转速信号，并启动盘车装置。1411、振动和声音 汽轮机在运行中，都有一定程度的振动，当振动增大时，说明设备发生了缺陷或运行不正常。 引起振动的原因：（1）机械激振力：因转子质量不平衡、转子弯曲以及转子连接和校中心缺陷引起的振动。（2）轴承座松动：轴承座松动使转子支撑系统刚性降低，引起振动。（3）电磁激振力：发电机转子匝间短路而使转子磁通量发生变化，产生电磁激振力，引起振动。（4）摩擦振动：由于胀差变化，造成动静摩擦。15（5）油膜自激振荡 当汽轮机的转速高于两倍转子的第一临界转速发生的轴瓦自激振动通常称为油膜振荡。油膜振荡一般通过改进轴承结构

12、和油温、油压等运行参数来解决。（6）蒸汽自激振荡 发生在汽轮机上的蒸汽（间隙）激振是随着高参数大容量机组的出现而出现的。经过国内外专家从理论和试验上分析研究，得出蒸汽对转子系统形成一个作用在转子偏心垂直方向上并与转子线速度方向同向的切向力是引起转子系统蒸汽自激振动的根本原因。16（7）临界转速共振 大容量机组在过临界转速时所产生的共振。在启动过程中，要尽量避开临界转速，找到一个合适的定速暖机转速，在出现故障需要保持转速时，注意不要在临界转速附近停留。 汽轮机运行中发生振动，不仅会影响机组的经济性，而且会威胁机组的安全运行。一般采用测振仪分别测量汽轮机轴承的振动和转子相对基座的振动，从垂直、横向

13、、轴向三个方向进行测量。 同时，还使用听针测听各轴承的转动部分声音，听音的目的是为了发现动静部分是否出现摩擦，若有明显的金属声，应紧急停机。1712、油系统监视 油系统的运行情况直接关系到机组的安全。它的故障可能导致轴承烧毁，或使调速系统失灵，导致负荷无法控制。因此运行中必须保证连续地供给机组轴承润滑油及调速系统用油。油系统监视包括主油泵、油管道、油箱油位、轴承进出口油温、调速及润滑油压、优质、各轴承的回油情况及冷油器等。（1）油温 通过调整冷油器的冷却水量，控制轴承进油温度为3545。轴承进、出口油温差应在1015之间。油温过高，粘度降低，油膜厚度减小，油膜破坏，反之，温度过低，粘度增大，造

14、成油膜不稳定，引起振动。18（2）油压 油压过高可能使有系统泄漏甚至破裂； 油压过低会使轴承油量不足或断油，并造成调速系统工作不正常。机组都设有低油压保护，当油压降低到规定的最低值时，应立即停机处理。（3）油箱油位 正常运行中，油箱油位应在正常范围内。油位过低，表明油量减少，油箱内的杂质容易进入油系统，甚至造成主油泵断油而发生烧瓦事故。运行中一旦发现油位下降，应找出油位下降原因，消除漏油，并加油至正常油位。19（4）油质 合格的油质是良好润滑和调节系统正常工作的主要因素。汽轮机用油因高温作用及汽水浸入都会使油质逐渐变坏，为此，应维持合格油质，发现油质恶化应及时处理。（5）冷油器工作情况 禁止冷

15、油器冷却水压力高于油压情况下工作，否则，铜管胀口松弛或管子破裂会造成漏入油中。 当冷却水温度、压力不变，而冷油器出口油温和出口水温差值增大，表面冷油器冷却表面脏； 当冷却水进出口温差增大，出口水温与出口油温相差不大，说明冷却水量不足，应增加冷却水量。2013、轴封系统监视 正常运行时，汽轮机的轴封系统处于自密封状态，轴封辅汽供汽调节门自动关闭，由溢流阀将轴封母管压力控制在2230kpa，低压轴封蒸汽温度设定在150，检查低压轴封减温水自动投入，维持低压轴封供汽温度在150176。 轴封系统运行时，应注意主蒸汽和再热冷段蒸汽压力和温度的变化，检查轴封母管压力及各轴封汽源，保证轴封供汽有不小于14

16、的过热度，检查各轴封处是否冒汽、声音是否正常。21任务六：发电机系统的运行监视与维护22一、发电机的运行方式1、额定运行方式 发电机按照制造厂铭牌额定数据运行的方式，称为额定运行方式。发电机的额定运行数据是制造厂对其在稳定、对称运行条件下最合理的运行参数，具有损耗小，效率高，转矩均匀等性能。所以，在一般情况下，发电机尽量保持在额定或接近额定工作状态下运行。232、允许运行方式 由于电网负荷的供需平衡，不可能所有的机组都按铭牌额定参数运行，会出现某些机组偏离铭牌参数运行的情况。发电机的运行参数偏离额定值，但在允许范围内，这种运行方式，称为允许运行方式。发电机在允许运行方式下运行时，其运行参数的允

17、许范围都作了具体规定。243、发电机的容许运行范围和P-Q图发电机容许运行范围取决于四个条件：（1）原动机额定功率大于或等于发电机额定功率（2）定子发热决定发电机额定容量（3）转子发热决定发电机磁场和励磁机的最大励磁电流（4）进相运行时发电机有功输出受到静态稳定限制25P-Q图定子额定电流定子额定电流转子额定电流转子额定电流电流有功分量电流有功分量电流无功分量电流无功分量转子电流限制转子电流限制定子电流限制定子电流限制原动机额定出力限制原动机额定出力限制静静态态稳稳定定运运行行限限制制26 曲线BC是以O为圆心，以最大安全转子额定电流ifn为半径所画出的圆弧； 曲线CD是以A为圆心，以最大安全

18、定子额定电流in为半径所画出的圆弧； 水平线RD是由原动机最大安全输出功率所决定，原动机的最大安全输出功率略大于发电机额定有功功率； FG曲线是实际静稳定边界； GFDCB点及其相应的曲线围起来的面积就是发电机的安全运行面积，发电机的运行点落在这块面积之内或边界上，均能安全稳定运行27二、发电机运行监视1、发电机频率的监视电网的频率取决于整个电网有功负荷的供求关系，发电机正常运行时，应该保证电网频率在500.2HZ范围内，最大不应超0.5HZ。频率不正常对机组的影响：（1）频率降低，影响发电机通风冷却效果。（2）频率降低，若保持出力不变，会使定子、转子绕组温度升高。28（3）频率降低，保持发电

19、机端电压不变，会使发电机结构部件产生局部高温。（4）频率降低，影响厂用电及系统安全运行。（5）频率降低，可能引起汽轮机叶片断裂。（6）频率过高，使发电机转速增加，转子离心力增大，会使转子部件损坏，影响机组安全运行。所以，当转速达到汽轮机危急保安器动作值时，危急保安器将动作，使汽轮机主汽门关闭，机组停止运行。292、发电机功率的监视与调整 在电力系统中，由于电网运行方式或用户用电的变化，使电网中的有功和无功失去平衡，引起电网周波和电压的变化。因此，在运行中，应按照预定的负荷曲线或调度命令对发电机的有功负荷和无功负荷进行调整，维持系统有功功率平衡和无功功率平衡。（1）有功负荷的调整 调节汽轮机的调

20、速汽门，调整汽轮机进汽量，进而改变输出功率。30(2)无功负荷的调整 发电机无功负荷的调整根据电压决定的。电压下降，则增加励磁电流，增加无功；反之，电压上升，则减小励磁电流，减少无功。（3）功率因数。功率因数cos 也称为力率，它表示发电机向系统输送的有功功率与实在功率之比。一般大型发电机额定功率因数是0.85或0.9。为了保持发电机稳定运行，发电机功率因数不应超过迟相0.95运行。发电机进相运行时，发电机的静态稳定性差，容易引起振荡和失步。313、发电机定子电压、定子电流的监视 电压时电能质量的重要指标之一，系统无功功率的不足时造成电压过低的主要原因。发电机运行电压规定一般不得低于额定电压的

21、95%，最低不得低于额定电压的90%。电压不得高于额定电压的110%，一般应保持在额定值的5%以内。发电机正常运行时，定子三相电流应平衡，各相电流不得超过额定值的10%，同时，最大一相电流不得大于额定电流324、发电机各部分温度的监视 发电机运行时会产生各种损耗，这些损耗一方面使发电机的效率降低，另一方面会变成热量使发电机各部分的温度升高。 温度过高及高温延续时间过长都会使绝缘加速老化，缩短使用寿命，甚至引起发电机事故。所以发电机运行时，必须严格监视各部分的温度，使其在允许范围内。发电机温度限额规定如下：正常运行时，发电机定子线圈温度不得超过90；线圈最高温度与最低温度相差不大于10。定子线圈

22、各线棒出水温度及冷却水总出水管温度均不得大于80。33 定子线圈槽内任何两个上下层线棒同类水支路出水温差大12，或任何线棒层间测温元件温差达14，或任何一个出水测温元件温度达到90，不允许发电机继续高温运行。 发电机定子铁芯及磁屏蔽处温度不得大于120。5 5、发电机冷却系统的监视、发电机冷却系统的监视（1）氢气纯度。一般要求氢气纯度不低于96%。34（2）氢气压和温度。当氢气压力低于额定值时，应根据制造厂提供的出力曲线相应减少负荷。发电机冷氢温度一般运行在4048之间，且应低于发电机对应的冷却水进水温度，以防止发电机内部湿度过高而引发结露，威胁内部绝缘的安全。当1/4氢气冷却器因故退出运行时

23、，发电机负荷应降至80%额定负荷及以下继续运行。此时，冷氢温度最高允许值为48。353637（3）定子冷却水系统。定子冷却水温度一般维持在4550之间。6、主变压器的监视（1）变压器的运行温度（2）变压器温升（3）变压器冷却装置38三、发电机特殊运行方式1、发电机短时过负荷能力 正常运行时，发电机是不允许过负荷的，即不允许超过额定容量长期运行。当发电机电压低于额定值，允许定子电流适当增大，但定子电流最大不得超过105%额定值长期运行。 发电机不允许经常过负荷，只有在事故情况下，当系统必须切除部分发电机或线路时，为防止系统静稳定破坏，保证连续供电，才允许发电机短时过负荷。392、发电机不对称运行

24、 是指组成电力系统的电气元件三相对称状态遭到破坏时的运行状态，如三相阻抗不对称、三相负荷不对称等。 发电机不对称运行时，在发电机的定子绕组内除正序电流外，还有负序电流。 负序电流出现后，可使绕组电流超过额定值，引起转子过热；负序电流产生的磁场，使轴系产生扭振。403、发电机进相运行 当发电机处于发出有功功率、吸收无功功率的状态时，这种状态称为发电机进相运行。 发电机进相运行是电网调节无功功率、保证和提高电压质量的重要手段。 电网的频率受有功功率平衡的影响；电压主要受无功功率平衡的影响。41 采用发电机进相运行以吸收过剩的无功功率的办法，其优先如下：（1）利用发电机进相吸收线路过剩无功功率，不需

25、增加投资；（2）发电机进相运行，可使无功就地平衡，几乎不产生功率附加损耗；（3）发电机进相对无功和电压的调节是平滑无级的，而且相应速度快。 发电机能否进相运行取决于发电机端部构件的发热程度和在电网中运行的稳定性。424、发电机失磁运行 发电机失去励磁后，由发出无功变为大量吸收无功，将造成系统内大量无功缺额，若系统内无功储备不足，将引起系统电压显著下降，甚至造成系统电压崩溃。发电机失磁运行相当于极限进相运行，定子端部发热增大，可能引起局部过热。43任务七：单元机组经济运行与调度44一、单元机组的主要经济指标1、主要经济指标单元机组的主要技术经济指标有发电标准煤耗和厂用电率。发电标准煤耗：指机组每

26、发一度电所需要的标准煤。厂用电率：指机组每发一度电所消耗的厂用电量。45 在运行中，常把单元机组的标准煤耗和厂用电率等主要经济指标分解成各项技术经济小指标。只要控制了这些小指标，也就控制了锅炉效率和汽轮机效率，从而保证了机组的经济性。 主要技术经济小指标：排烟温度，飞灰含碳量，灰渣含碳量，主蒸汽压力，主蒸汽温度，再热蒸汽压力，再热蒸汽温度，凝汽器真空，凝汽器传热端差，凝结水过冷度，给水温度和厂用辅机用电单耗等。462、提高单元机组经济性的措施 提高单元机组经济性的主要措施有以下5个方面：（1）提高循环热效率。维持额定的蒸汽参数；保持凝汽器的最佳真空；充分利用回热加热设备，提高给水温度。47（2

27、）维持各主要设备的经济运行。锅炉方面：选择合理的通风量，维持最佳过量空气系数；选择合理的煤粉细度；注意调整燃烧，减少不完全燃烧损失；减少锅炉本体及空预器漏风；定期吹灰降低锅炉排烟温度。48汽机方面：合理分配负荷，尽量使汽轮机进汽调节阀处于全开位置，以减少节流损失。保持通流部分清洁度；减少疏水内漏，尽量回收各项疏水，减少汽水损失；减少凝结水过冷度；保持轴封系统工作良好，避免轴封漏汽量增加。49（3）降低厂用电率。（4）提高自动装置的投入率。自动装置调节动作快，容易保证各设备和运行参数在最佳值下工作，同时还可以降低辅机耗电率。（5）提高单元机组系统严密性。 补水率每增加1%，供电煤耗约增加23g/

28、Kwh50二、单元机组调峰运行1、并网运行机组调峰性能分析调峰：为了维持有功功率平衡，保持电网频率稳定，需要发电部门相应改变发电机的出力以适应用电负荷的变化，这就叫调峰。按照年负荷率和年运行小时数可以分为基本负荷机组和调峰负荷机组5152火电调峰机组的性能要求具有良好的启停灵活性能及时停机或带最低负荷稳定运行；热态启动时间短（1-2h），启停损失和寿命损耗小。具有良好的低负荷运行特性快速的变负荷能力较高的热经济性532、调峰机组的运行方式两班制运行方式：白天运行，晚上停机；调峰幅度大，启停频繁。缺点：运行操作复杂，主、辅机启停频繁影响设备的寿命，且极热态启动时，参数要求极为严格，运行人员控制较

29、难，安全性较低。两班制低速热备用方式（少蒸汽运行）：调峰时，机组与电网解列，蒸汽推动汽轮发电机组低速旋转，处于备用状态。54变负荷调峰运行方式：通过 改变机组的负荷来适应电网负荷变化的方式。采用变负荷调峰机组应具备以下技术性能： 带满设计允许的最大负荷 低负荷工况能长期安全运行 具有能适应电网负荷变化的负荷变化率553、定压运行与滑压运行定压运行：主汽门前的压力和温度均保持不变，依靠改变调速汽门个数及调速汽门的开度来调整机组功率，以适应负荷变化的需要。滑压运行（变压运行）：维持主汽门全开，调速汽门全开或固定在某一适当开度，蒸汽压力随负荷变化而变化，但主蒸汽和再热蒸汽温度不变。56（1）滑压运行优点：负荷变化时蒸汽温度变化小：负荷降低，压力降低，加热到同样蒸汽温度的吸热量减少，燃料量减少