汽轮机结构及运行控制原理.

1、 一 认识汽机专业 1 1、 汽机专业的任务： 用锅炉送来的蒸汽，维持汽轮机转速（未并网）或负荷 （并网），将做完工的乏汽凝结成水，利用抽汽加热后再送 回锅炉。 2 2、 汽机专业的系统 （1 1） 汽轮机本体：将蒸汽的热能转换成机械能， 维持 高速旋转。 （2 2） 辅助系统：汽轮机旋转所必须的支持系统； 为了 提高热效率而设置的回热系统 （把水加热后再送回锅炉）；辅 机、发电机冷却系统。 二汽机主系统 三汽轮机本体蒸汽的流动对转子产生推力 1 1、 汽轮机本体：转子叶轮、叶片 静止部分：隔板、喷嘴、汽缸、 其他：汽封、轴瓦 为达到应有的功率，有若干级 2 2、 汽轮机本体的间隙问题 轴瓦

2、轴 推力盘 蒸汽的流动对转子产生推力 汽轮机本体轴向间隙问题 1 1 示意图（轴向位移又叫窜轴） 汽缸、转子的膨胀方向不一样， 膨胀 的程度不一样，从而使轴向间隙较冷 态下发生变化，即胀差。 汽轮机本体轴向间隙问题 2 2 示意图（差胀） 小结： 动静间隙太大，蒸汽不做功漏掉，不经济，汽轮机将热能转 化为机械能的效率降低，也即每发一度电所耗的热能（热 耗），所需的蒸汽（汽耗）增加。 动静间隙太小，容易发生动静摩擦，产生机组振动，严重 时造成汽轮机汽圭寸、大轴、叶片损坏事故。 既要经济性又要安全性， 间隙控制在一定范围内 （几十微 米） 汽轮机是精密设备，必须防止动静接触（防碰磨） ， 发生碰磨

3、时，反应碰磨的保护（振动、轴向位移、差胀） 动作，跳机机头手动停机(危急保安器) 3 3、汽轮机汽封: 1 r 轴封供汽 轴端汽封示意图 汽封：尽量减少漏汽，提高热效率 轴封：防止缸内蒸汽外泄，防止外部空气进入缸内 轴封供汽不能中断 4 4、轴瓦：通入润滑油，在一定转速下轴瓦和轴颈之间 形成稳定油膜，实现油摩擦。 汽轮机运行中任何情况下都不 能断油。 四 汽轮机的控制、安保系统：控制汽轮机的负荷（转 速），发生事故时停机。 轴加风机 汽轮机轴 （1 1） 高主、中主门的控制示意图机头手动停机(危急保安器) (2(2) 高、中压调门控制示意图 (3(3) ASTAST 控制油 (4(4) OPC

4、OPC 油 OPC空制油 ASTAST 油 五 关于汽轮机本体的保护 1 1、 超速保护： 103%103%超速：因电网原因机组甩负荷，汽轮机转速超 3090r/min3090r/min，关闭高、中调门，待转速降到 3000r/min 3000r/min 以 下时，重新打开各调门，如转速又超 3090r/min3090r/min，会再动作。 防止出现更高的超速 ASTAST 空制油主机润滑油 隔膜阀 危急保安器（机头手动停机） 到各调节阀 OPCOPC 接口 *回油 OPCOPC 电磁阀，接受汽轮机 103%103%超速信号 110%110%超速：DEH TSIDEH TSI、ETSETS 三

5、套，动作于 ASTAST 电磁阀， 跳机。机械超速，动作后卸掉隔膜阀上油压，再卸掉 AST AST 油压停机。 汽轮机超速事故会造成大轴断裂、轴瓦损坏、甚至飞车 等恶性后果 , , 必须严防。 2 2、 高压缸保护： 北重机组因结构原因 , , 低负荷时因蒸汽流量太小，不能 有效带走缸内因鼓风摩擦损失而产生的热量 , , 缸内设备会因 过热而损坏， 故采用中压缸启动， 待蒸汽流量达到一定值后 切回高缸进汽。 冷态启动过程中高缸需要得到充分暖缸， 在 1020rpm 1020rpm 以 上为了不产生鼓风摩擦热量，高缸必须抽成真空。 高缸保护就是为达到上述目的而设。 3 3、 凝汽器低真空保护 凝

6、汽器真空低（排汽压力高） ，也即排汽温度升高，使 低压缸、低压转子叶片、凝汽器温度升高，会造成汽轮机振 动、动静摩擦、末级叶片断裂、金属变形、凝汽器钢管泄漏 等后果。 4 4、 润滑油压低保护 防断油烧瓦。 5 5、 EHEH 油压低保护 EH EH 油压降低，高中主调各门会发生不可控动作，必须停 机。 6 6、 轴承振动保护 汽轮机动静摩擦、 转子质量平衡破坏 （如叶片断裂等） 轴承故障（如 润滑不良、磨损等） 、联轴器故障等原因会造 成机组振动。 7 7、 轴向位移保护 防动静摩擦。 & & DEHDEH 失电跳机保护 机组失去监控，必须停机。 9 9、 轴承温度高保护 防

7、轴承、轴颈损坏 1010、 汽轮机差胀保护 防动静摩擦 1111、 汽 机手动跳闸保护按钮 发生汽轮机保护无法反应的危急情况（如危及人身安 全、着火等）以及保护拒动时。机头有危急保安器，按下后 实现机头停机，类似辅机事故按钮。 1212、 锅炉 MFTMFT 动作后联跳汽机保护 锅炉 - - 汽机 - - 发电机是一个统一单元，锅炉不正常，防止 事故波及到汽轮机， 汽轮机应停止进汽。 但为了减少机组非停， 提高经济性 （即使是机组热起， 损失也是很大的），目前做停炉不停机逻辑和预案，除个别 直接危及汽轮机安全的（如汽包高水位、汽温直降等）情况 外，锅炉 MFTMFT 不跳机。 1313、 主、

8、再热蒸汽温度下降跳汽机保护 主、再热蒸汽温度下降预示着蒸汽带水，汽轮机有水冲 击的危险，而水冲击可造成汽缸变形、转子弯曲、动静摩擦 等严重后果。 1414、 发电机主保护动作联跳汽机保护 发电机跳闸，汽轮机失去负荷，会发生超速，因此发电 机跳闸联动汽轮机跳闸，关闭各主、调门，切断汽轮机动 力。 六高、低压旁路 1 1、将高压缸旁路掉的叫 高旁，将中低压缸旁路掉的叫 低 旁。 2 2、 高低旁的作用： （1 1） 蒸汽参数不满足要求或汽轮机不允许进汽 时，给锅炉产生的蒸汽提供通道流过再热器，避免再 热器干烧。蒸汽流动将炉内热量带出，同时可采取措 施对蒸汽参数进行调整。 （2 2） 泄压。当锅炉压

9、力突升，高旁打开卸掉部分 压力，防止锅炉超压。 3 3、 高低旁启动模式 （1 1） 高旁冷态启动模式 循环水 机组启动过程中，使用该方式，其自动控制阀门开度 及主蒸汽压力如下图： （ 2 2） 低旁冷态启动模式 低旁启动过程中控制过程与高旁类似， 可投自动 , , 压力人为设置。起初手动打开一定开度： 凝汽器抽真空时可以直接抽到锅炉汽包， 有助于锅 炉过热器、再热器内存水蒸发，消除水封，也有利 于汽包水蒸发，尽早建立锅炉水循环。 给蒸汽提供通道，保护再热器； 低旁开大有利于提升主、再热汽温； 随着再热汽温的上升，调整低旁开度，逐渐提升再 热汽压力，达到冲转压力后可将低旁投压力自动， 稳定压力

10、进行机组冲转，并网后随着增加负荷，再 热蒸汽走中、低汽缸，低旁自动关闭。 （ 3 3） 旁路非冷态启动模式（锅炉有一定的压力） 非冷态启动，高旁不能投启动模式 非冷态启动模式，锅炉点火后应及时打开高、低 旁，给蒸汽提供通道，保护再热器。 高低旁的控制应根据锅炉燃烧情况 （也即主再热 蒸汽压力上升情况）调整高低旁开度，逐步提升压 力和温度。 注意：在调整过程中如果汽机还没有挂闸，高旁开度小 于 2%2%，锅炉会发生 MFTMFT。 4 4、 正常运行模式 高低旁正常运行必须严密关闭； 高旁滑压模式运行 （当前实际压力加一定偏置作为 定压控制值，确保其关闭） 低旁滑压模式， 其给定值由调节级压力折

11、算而来， 确保大于实际压力，使其关闭 5 5、 有关高低旁保护 （ 1 1） 防止蒸汽带水， 高旁先开减压阀，才能开减 温阀； （ 2 2） 防止凝汽器热冲击， 低旁先开减温阀，才能 开减压阀 ; ; （ 3 3 ） 为保护再热器 , , 高旁后温度超过一定值后 , , 高 旁快关 ; ; （4 4） 为保护凝汽器 , , 低真空、凝汽器水位高、低旁 减温水压力低、凝汽器温度高 低旁快关 。 6 6、 高旁快开 高旁快开高温高压蒸汽对高旁后管道造成强大的机 械、热冲击（如高旁暖管不良会更严重） ，曾经发生过高旁 快开造成管道破裂事故，因此 高旁快开功能被取消 。 7 7、 正常运行中高旁为了实

12、现其作用 （泄压、保护再热器） ， 在几种情况下自动打开 20%20%： 高压缸切中压缸瞬间 机前压力大于规定值 机前压力上升速率超规定 8 8、 正常运行中低旁在再热汽压力超 4.4Mpa4.4Mpa 情况下自动 打开泄压。 9 9、 正常运行中应注意检查高低旁是否投自动，否则会发 生拒动。 七发电机密封油系统 1 1、作用：供给发电机密封瓦，在密封瓦与轴之间形成油 氢。 发电机密封瓦示意图 2 2 密封油正常运行方式 （主油泵工作）示意图（紫色为供油，膜，将氢气封在发电机内 密封油不能中断，否则应紧急排 大气 密封油 密封瓦 发电机转子 油膜 压力氢气 空侧回油腔室 空侧回油 氢侧回油 氢

13、侧回油腔室，由图可 以看出： 1 1、 氢侧回油必须带 有一 蓝色为回油） 至密封瓦 氢侧回油 连接到发电机 氢系统 压力油箱：其内 是发电机内氢 压，以维持氢侧 回油腔室压力 真空油箱；维持真 空，分离油中杂质 气体，防止机内氢 气污染 主油泵 3 3 主密封油故障，备用油泵运行方式 真空油箱；维持真 空，分离油中杂质 气体，防止机内氢 气污染 至密封瓦 回主油箱 气 体 分 离 氢侧回油 连接到发电机 氢系统 压力油箱：其内 是发电机内氢 压，以维持氢侧 回油腔室压力 逆止阀 润滑油来 备用油泵 主油泵 润滑油来 4 4 主、备用油泵均失去时的运行方式：靠润滑油作为密封 油油，因其压力低（

14、0.16MPa0.16MPa）, ,发电机内压力必须低于 0.10.1， 也即需紧急排氢，降压 真空油箱；维持真 空，分离油中杂质 气体，防止机内氢 气污染 至密封瓦 氢侧回油 回主油箱 气 体 分 离 连接到发电机 氢系统 压力油箱：其内 是发电机内氢 压，以维持氢侧 回油腔室压力 逆止阀 5 5 润滑油中断运行方式: 至密封瓦 回主油箱 气 体 分 离 氢侧回油 连接到发电机 氢系统 压力油箱：其内 是发电机内氢 压，以维持氢侧 回油腔室压力 润滑油来 真空油箱；维持真 空，分离油中杂质 气体，防止机内氢 气污染 八 关于暖热力设备（汽轮机、管道、泵等） 1 1 作用 排尽设备内的积水、空气、杂质， 以免产生振 动； 让设备温度缓慢升高，避免温度突升，金属内 外、局部受热不均而产生裂纹， 损坏设备 ； 2 2 管道产生振动的原因及消除 振动是由水锤造成的，即前面的积水（原来的 积水或通进去的蒸汽遇冷凝结形成）在蒸汽的 推动下撞向后面的积水或拥堵物（例如关闭的 阀门、管道堵头等） ； 汽（气）液两相 在管道内同时存在是产生振动 的根本原因 高加旁路切主路，如果主路暖管不充分，主、 旁路水有温差，也即有密度差，混合后水的总 体积缩小，在管道内产生间隙，会发生后面的 水撞击前面水的情况，从而使管道产生振动。 暖管时防止