集控运行复习(本科)

复习课绪论单元机组的运行特点：汽机方面：Ａ胀差：启停及变工况时胀差大Ｂ转子热弯曲：未冷却的转子易发生热弯曲Ｃ叶片：易发生叶片损伤事故Ｄ热应力，热变形：变工况时，汽机部件温差大热应力大（转子的热应力在各部件中更为突出）Ｅ振动：国内大机组运行中的突出问题Ｆ进水或进冷气造成设备损坏（大机组运行中的主要问题之一）锅炉方面：Ａ超温现象：运行中，应特别重视对汽温和管壁温度的监视和调整Ｂ汽温变化特性：辐射式过热器：负荷汽温对流过热器：负荷汽温Ｃ再热器的汽温特性：汽温变化波动大Ｄ高压阀门等部件易损坏电气方面：A．大容量发电机运行工况严峻B．对于拖动惯性大的设备的电动机，应采用两种及以上保护装置运行控制特点：Ａ控制方式——炉、机、电集中控制特点：统一控制，协调操作，有利于机组的安全和经济运行，便于运行和、管理和统一指挥B．要求：在值班员就地配合下，实现机组启停机组正常运行工况下的监控与调整机组紧急事故处理C．控制内容：监察测量程序控制自动保护自动调节Ｄ对运行人员的要求：熟悉和掌握自动化集中控制设备的运行技术，是搞好单元机组集中控制的不可缺少条件。集控运行衡量标准：安全性、经济性、电能质量习题1：评价单元机组集控运的三个方面内容：安全性、经济性、电能质量

第一章单元机组的启动和停运单元机组启动的概念单元机组的起动是指将机组由静止状态转变为运行状态的过程。单元机组的起动是机组的整体启动，是机、炉、电、热纵向联系的生产过程，因此机炉、电、之间必须协调一致、互相配合，才能顺利完成。机组的起动实质上是一个对设备部件的加热升温过程，由于机组设备庞大、结构复杂，各个部件受到结构和所处的工作条件的影响，在启动过程

金属部件将产生温差和热应力，如果控制不当将引起热变形、甚至产生裂纹乃至损坏。单元机组启动的任务及研究的内容单元机组启动的任务就是在保证设备安全（允许寿命损耗）的前提下，以最短的时间使机组达到满负荷运行。通过研究单元机组在起动过程中的热力特性，寻求合理的单元机组起动方式。热膨胀、热变形和热应力，严重时造成锅炉部分受热面超温，汽轮机转子和汽缸之间动静间隙缩小，甚至产生摩擦。实践证明，一些对设备最危险、最不利的工况往往出现在启停过程中。

热膨胀：金属材料受热后体积增大。热变形：金属材料由于温度变化引起的变形。热应力：金属材料的热变形受到约束而在其内部产生的应力。塑性变形：金属在超过屈服极限的应力作用下产生的永久变形。金属疲劳：金属材料在交变应力长期作用下发生断裂破坏。

启停时的热状态母管制的机、炉启动分别进行锅炉启动：先点火，再升温升压，并入母管，逐步提高蒸发量至额定值。汽轮机启动：从蒸汽母管引来额定参数蒸汽，暖管，冲动转子、升速暖机、并网和带负荷，升负荷。母管制的启动速度取决于机、炉各自特性，互不影响启动时间长，热损失和工质损失大，经济性差母管制机组的启动特点第一节单元机组的启停方式概述

1、按进汽方式分高中压缸启动（适合高中压合缸）中压缸启动

高、中压缸启动启动时，汽轮机高、中压缸同时进汽，冲动转子升速，并网带负荷。

中压缸启动

启动时，汽轮机高压缸不进汽，由中压缸进汽冲动转子，待机组达到一定转速或带到一定负荷后，再切换为高、中压缸同时进汽，直至机组带预定负荷运行。

高中压缸启动为主、中压缸启动为辅冷态启动时为汽轮机高、中压缸同时进汽，主汽阀启动；热态启动时（带旁路），可采用中压缸进汽方式启动。一单元机组启动方式分类高、中压缸联合启动方式：中压调门不参与调节，机组挂闸前关闭高压旁路，通过开低压旁路泄去再热蒸汽压力后挂闸，机组高调门、中主门全开，升速至2900转/分钟前，中压调门全开，依靠高压调门控制转速，蒸汽流通通道为：主蒸汽→高压缸→高排逆止门→再热冷段→再热热段→中压缸→低压缸。转速至2900转/分钟后，进行TV/GV切换，切换完成后依靠GV阀控制机组转速，升速至3000转/分钟。高、中缸带旁路启动方式：中压调门参与转速调节，机组通过高低压旁路调节，控制冲转前的蒸汽压力、温度，机组挂闸后，高调门、中主门开启，依靠主汽门、中调门控制转速，蒸汽流通通道为：主蒸汽（一部分）→高压缸→高排通风阀→扩容器；主蒸汽（一部分）→高旁阀→再热冷段→再热热段→中压缸→低压缸。转速至2900转/分钟后，进行TV/GV切换，切换完成后依靠GV阀控制机组转速，升速至3000转/分钟。在机组并网带负荷到约60MW可考虑对系统进行倒缸做作，由高中压缸分缸进汽方式切换到高、中压缸联合启动方式中压缸启动方式：中压调门参与转速调节，机组通过高低压旁路调节，控制冲转前的蒸汽压力、温度，机组挂闸后，高主门、中主门开启，依靠高调门门、中调门控制转速，蒸汽流通通道为：主蒸汽（小部分）→高压缸→高排通风阀→扩容器；主蒸汽（大部分）→高旁阀→再热冷段→再热热段→中压缸→低压缸。冷态启动时，需要投入正暖，机组在400转/分钟前依靠高压缸作功，至400转/分钟时，高压缸调阀阀位锁定，继续升速至1500转/分钟时需要依靠中压调门控制转速，中速暖机结束后，退出正暖，机组高压缸完全不进汽，完全依靠中压调门控制转速。在机组并网带负荷到约60MW可考虑对系统进行倒缸做作，由中压缸进汽方式切换到高、中压缸联合启动方式。2、按控制阀门分主汽门冲转调节汽门冲转主汽门（或电动主汽门）旁路阀冲转

调节汽门启动（GV控制）自动主汽门启动（TV控制）电动主汽门的旁路门启动G习题：2请写出单元机组的主要设备的名称3、按金属温度分冷态启动：<150~200℃温态启动：200~370℃热态启动：370~450℃极热态启动：>450℃>72h48h8h2h

转子金属材料的冲击韧性随温度下降而显著降低，呈现冷脆性。这时即使在较低的应力作用下，转子也有可能发生脆性断裂破坏，因此在冷态启动时要进行中速暖机。

4、按蒸汽参数分额定参数启动滑参数启动真空法启动压力法启动额定参数启动的缺点新蒸汽与汽缸、转子等金属部件的温差大；冲转流量小，调节阀节流损失大;

汽轮机调节级后温度变化剧烈；在锅炉升温升压过程中，汽包与水冷壁之间水循环条件差；为冷却过热器，必须不断对空放汽；整个启动过程中将损失大量的燃料和工质。因此额定参数启动仅用于母管制的机组，而不适用于单元制的大容量发电机组。二单元机组的停运方式（1）按停机目的分类

正常停机：备用停机和检修停机

事故停机：紧急停机和故障停机。（2）按停机过程中蒸汽参数分类

额定参数停机停机过程中保持主蒸汽参数不变，用关小调节汽门，减少进入汽轮机蒸汽流量来降低机组负荷，发电机解列，打闸停机。

滑参数停机

保持调节汽门接近全开位置，逐渐降低主蒸汽和再热蒸汽参数（温度和压力）来降低机组负荷和汽轮机转速，最终使发电机解列，打闸停机。该方式多用于计划大修停机，停机后设备温度较低，可以提早开工。

习题3：简述单元机组启动方式的分类。三单元机组的启停特点单元机组启停方式的原则要求

在最佳工况下启停机组和增减负荷，并实现自动化程序启停机组启停期间工质和热能损失最小在任何工况下严格保证锅炉给水根据启动升负荷曲线要求，对蒸汽参数和流量实现自动调节只能采用过热蒸汽（过热度最低为40～60℃）启动汽轮机汽轮机进汽部分金属与蒸汽之间温差在热态启动时不超过50℃

启停特点：1．整组启停，炉机电之间相互联系、相互制约2．各环节的操作协调一致，互相配合滑参数启停方式的主要优点（1）安全可靠性好

启动过程

对锅炉而言，滑参数启动可使水循环工况得到改善，汽包壁温差减小，充分冷却过热器和再热器；对汽轮机而言，启动时进入的是低压、低温蒸汽，其容积流量大，流速高，可使汽轮机各部件加热均匀、温差和热应力小，并且可以带走低压缸转子摩擦鼓风产生的热量，降低排汽温度。

停机过程

蒸汽流量大，对汽缸和转子冷却较均匀，汽轮机热变形和热应力较小。（2）经济性高

启动过程

主蒸汽管道阀门和汽轮机进汽阀门基本处于全开的状态，减（2）经济性高启动过程

主蒸汽管道阀门和汽轮机进汽阀门基本处于全开的状态，减少了节流损失；主蒸汽的热能几乎全部用于暖管、暖机；启动过程时间短，可多发电，辅机耗电也相应减少；锅炉不必对空大量排汽，减少了工质和热量的损失，从而也减少了燃料消耗。停机过程

可减少停机过程的热量和汽水损失；锅炉的余汽、余热可被充分用来发电；滑参数停机对叶片、喷嘴还有清洗作用，使汽轮机效率得以提高。（3）提高设备利用率增加运行调度的灵活性

采用滑参数启动，可缩短启动时间，提前并网发电。采用滑参数停机，可以加速汽轮机的冷却，提前揭缸缩短检修工期，增加了设备利用小时数。（4）操作简化

在机组滑参数启、停过程中，当汽轮机采用全周进汽时，调节阀门处于全开位置，操作调节简化，而且给水加热器也可随主机进行滑参数运行，简化了操作。这些都在一定程度上为实现机组自动化程控启、停创造了条件。习题4：请写出现代大型机组为何尽可能采用滑参数启停？习题5：停机的分类？如果某机组出现事故需要停运采用什么停机方式？--一般故障停机（高参数停机和紧急停机即破坏真空停机）一影响锅炉启动的因素(一)锅炉汽包的温差和热应力第二节单元机组启停过程热力特性锅炉在启动和停炉过程中，汽包壁内的温度场和传热条件不断变化。当温度变化时，汽包筒体存在着3种温差：内外壁温差（沿壁厚方向存在温度梯度）、上下壁温差（圆周方向的温度不均匀）、纵向温差（长度方向的温度不均匀）。因汽包可自由膨胀，故略去纵向温差的影响。上下壁温差的产生

升压过程在升压过程中，汽包内壁温度表现为上部温度高下部温度低。原因分析如下：

a）汽包下部为水空间，上部为汽空间。在锅炉启动过程中，汽侧介质的温度为饱和温度，而水侧介质的温度则低于饱和温度。而且在升温过程中，汽包壁金属温度低于介质温度，形成介质对汽包壁加热。汽包下部为汽水混合物对汽包壁对流放因为凝结放热系数比对流传热的放热系数要大3～4倍，所以汽包上半部温升比下半部温升快，形成上下壁温差。

b）锅炉启动初期，水循环微弱，汽包内水流缓慢，在炉膛受热较弱的局部甚至出现循环停滞区，使水温明显偏低，而蒸汽在汽包内的蒸汽空间传热相对较均匀，使汽包上下壁温差进一步增大。

c）在升压过程中，汽包上部饱和蒸汽温度与压力是单一关系，压力上升时，温度跟着上升。蒸汽空间的蒸汽只能过热不会欠焓。下部水温的上升需要靠介质流动传热，水温上升缓慢。升压速度越快，汽包上下部介质温差越大。

停炉降压冷却过程在停炉降压冷却过程中，也有很多因素使汽包上部壁温高、下部壁温低。

a）在停炉过程中，水侧介质温度接近于饱和温度，而汽侧介质过热而使温度高于饱和温度。而且汽包壁厚较大，加上表面有良好的保温层，汽包具有较大的蓄热能力。由于汽包向周围介质散热很少，所以停炉过程中汽包的冷却主要依靠水循环。当汽包内介质的压力及相应的饱和温度逐渐降低时，汽包金属对工质放热，由于上部金属对蒸汽的放热系数小于下部金属对水的放热系数，从而使上部温度高于下部温度。降压速度越快，汽包下部温度下降越快，而上部壁温相对下降较慢，造成上下壁温差大。

b）在停炉过程中汽包水位下降，频繁地向汽包补入温度较低的水，使上下壁温差进一步增大。

c）停炉过程中降压，同时又不断地大量补水维持汽包水位，造成上下壁温差严重超标。某电厂停炉过程中，汽包上下壁温都超过100℃，最大达130℃。

汽包控制热应力的措施汽包热应力的控制实质上就是对汽包上下壁、内壁温差进行控制。a）严格按要求控制上水温度和上水速度。b）在升、停炉过程中，严格控制升温或降温速度，一般升（降）温速度不大于1.5℃/min。但在锅炉启动初期应采用更小的升温速度，因为升压初期汽水饱和温度随压力的变化较大此期间更容易产生较大的壁温差。在升压或降压过程中，若发现汽包上下壁温差超过规定值（40℃），应减慢升（降）压速度。c）升炉时，加强水冷壁下联箱的放水，通过适当放水，用热水替换受热较少的水冷壁及不受热的联箱等部件内的冷水，促使各部位温升均匀，有利于建立正常的水循环，减小汽包壁温差。d）维持燃烧稳定和均匀。采用对称投油枪定期切换，或采用多油枪少油量等方法使炉膛热负荷均匀，确保水循环正常。e）尽量维持较高的给水温度。因为温度低的给水进入汽包，会使下壁温度低，造成上下壁温差大。习题6：分析汽包锅炉启动、停运过程汽包温度分布及热应力特点（二）启停过程水循环问题在自然循环回路中，有许多根上升因受热有强有弱，各管所产生的蒸汽量不一样，使各管中汽水混合物的密度不相等，循环停滞发生在某根上升管受热较弱，使其重位压头接近于回路的共同压差。此时水在管中几乎是不动，产生的少量气包在水中缓慢浮动。通常认为，管中水的流动还没有完全停止，而上升管的进水量与出汽旦相等时，即发生了循环停滞。发生循环停滞时，上升管中的水几乎是不流动的，热量的传递主要依靠热传导方式，故管子金属的热量不能及时被带走，将会使管壁的冷却情况恶化。1循环停滞4自沸腾下降管进口处的压力将低于汽包压力，下降管外的炉水会因饱和温度的降低而自行汽化，即发生自沸腾。锅炉运行中汽压急剧降低时，可能使下降管内的炉水产生自沸腾。因为汽压急剧降低时会使水的饱和温度迅速降低，但下降管中炉水的实际温度还较高，炉水处于过热状态。这些多余的热量格使下降管中的炉水迅速汽化，而使下降管中含有蒸汽。（三）

锅炉过热器的温差和热应力

在锅炉蒸发量小于10%额定值时，必须限制过热器入口烟温。控制烟温的方法主要是限制燃烧率（控制燃料）或调整火焰中心的位置（控制炉膛出口温度）。

随着压力的升高，可逐渐提高烟温，同时必须限制出口蒸汽温度。过热器出口汽温主要取决于当时锅炉的燃烧率及汽轮机启动加热状态，也与炉内火焰中心位置和过量空气系数有关。

措施●均匀炉内燃烧●尽快建立正常的水循环（汽包锅炉）●加强水冷壁膨胀监视●强制循环锅炉点火时启动循环泵提高安全性习题7：锅炉启动过程如何保护过热器和再热器？锅炉蒸发量小于10%额定值时，必须限制过热器入口烟温。控制烟温的方法主要是限制燃烧率（控制燃料）或调整火焰中心的位置（控制炉膛出口温度）。

随着压力的升高，可逐渐提高烟温，同时必须限制出口蒸汽温度。过热器出口汽温主要取决于当时锅炉的燃烧率及汽轮机启动加热状态，也与炉内火焰中心位置和过量空气系数有关。防止再热器”干烧”

措施1旁路控制、控制烟温

锅炉再热器的温差和热应力再热器”干烧”

措施

●旁路控制●控制烟温

锅炉省煤器的温差和热应力

在停止给水时，省煤器内局部的水可能汽化，容易形成较大的热应力；省煤器间断上水的过程中，省煤器内的水温间断地变化，使管壁金属产生交变热应力，导致金属和焊缝产生疲劳。一般通过汽包与省煤器下联箱之间的再循环管冷却省煤器。

对于多次强制循环锅炉，在点火升压期间依靠炉水循环泵对省煤器进行强迫循环，省煤器内的水温和热应力波动较小。

空预器和省煤器低温腐蚀管壁温度低于烟气露点温度措施

●烟气再循环●提高除氧器压力(一)汽轮机的受热特点1．汽缸的受热特点（1）冷态启动时，蒸汽的热量以对流方式传给汽缸内壁，再以导热方式传向外壁，最后经保温层散向大气，汽缸内外壁存在温差，内壁温度高于外壁温度，停机过程则产生相反温差。（2）影响内外壁温差的主要因素：①汽缸壁厚度δ，汽缸壁越厚，内外温差越大。②材料的导热性能；③蒸汽对内壁的加热强弱。2．转子的受热特点蒸汽的热量以对流方式传给转子外表面，再以导热方式传到中心孔，通过中心孔散给周围环境，在转子外表面和中心孔产生温差，温差取决于转子的结构、材料的特性及蒸汽对转子的加热程度。（二）汽轮机的热应力汽缸壁的热应力1．启动时，汽缸内壁为热压应力，外壁为热拉应力，且内外壁表面的热压和热拉应力均大于沿壁厚其他各处的热应力。内壁；外壁：2在停机过程中，内壁表面热拉应力，外壁表面热压应力（1）热应力与汽缸壁温差Δt成正比，因此可用Δt作为汽轮机运行中控制热应力的监视指标，在启停及负荷变化过程中，严格控制内外壁温差Δt在允许的范围内；（2）汽轮机冷却过快比加热过快更加危险；（原因略）（3）控制汽轮机金属的温升速度是控制热应力的基本方法。运行中除监视内外壁温差外，还必须控制好金属的温度升降速度，汽缸内壁温升（温降）速度大小决定了汽轮机转速和负荷变化的快慢，也即决定了汽轮机启动和停机过程的快慢。法兰螺栓的热应力（1）沿着法兰宽度方向存在温差，必然引起热应力。启动时，法兰外侧的温度低于内侧温度，因而受热后内侧膨胀大，外侧膨胀小，外侧就会阻止内侧自由热膨胀，内侧产生热压应力，外侧受热拉应力。停机时，情况则相反；如果机组不断启停，法兰内外侧就要承受交变的热应力。螺栓的热拉应力随法兰和螺栓的温差增大而增加，一般规定法兰与螺栓温差的允许值为：中参数机组40--50℃，高参数大容量机组20--35℃。转子的热应力启动时转子外表面产生热压应力，中心产生热拉应力；停机时，刚好相反，而正常运行时，由于径向温差变得很小，转子内的热应力基本消失。双层缸大功率汽轮机转子的热应力大，按转子热应力来控制最大允许温升速度。主要原因：

①转子的半径大于汽缸的壁厚；②启动时，转子的受热条件优于汽缸；③启动时，转子的机械应力水平高于汽缸汽轮机转子热应力的最大值通常出现在高压转子的调节级和中压转子的第一级附近。一般用监视和控制调节级汽缸内壁温度的方法来控制转子的热应力。转子低频疲劳损伤启动时转子外表面产生热压应力，中心产生热拉应力；停机时，转子外表面产生热拉应力，中心产生热压应力；汽轮机每启停一次，转子表面就会交替出现一次热压应力和热拉应力，多次启停，在交变热应力反复作用下，将使转子金属表面出现裂纹，称为转子的低频疲劳损伤。启停时加热或冷却越快，转子损耗就越大。越容易出现裂纹。汽轮机热应力的监视

现代大型汽轮机热应力的监视，可以采用金属温度变化率来反映温差和热应力变化情况，并且把转子的热应力作为监视重点，其原因为：

转子表面和中心孔的温差要大于汽缸内外壁的温差

转子承受的高速转动时产生的离心力高于汽缸承受的蒸汽压力

由于转子高速旋转过程中温度测量比较困难，因此一般采用测量调节级汽缸内壁金属温度变化率的方法间接反映转子的热应力。限制热应力的方法高中压汽缸采用双层结构限制蒸汽的温升率限制蒸汽与金属接触面之间的温差（三）汽轮机的热膨胀

汽轮机在启动过程中，各部件金属温度不断升高产生热膨胀。为保证动静部分之间有足够的间隙，必须对其绝对热膨胀和相对热膨胀进行分析研究。

（1）汽缸和转子的绝对热膨胀●横销只允许轴承座和汽缸作横向膨胀；●纵销只允许其纵向膨胀。●汽缸和轴承座之间设立销，立销只允许汽缸在铅垂方向膨胀。●汽轮机转子是以推力盘为死点，沿周详向前后膨胀的。●国产300MW汽轮机高中压缸总膨胀可达近40mm。（2）汽缸和转子的相对热膨胀

汽轮机启动过程中，转子随蒸汽温度变化而产生的膨胀或收缩与汽缸相比更为迅速，二者沿轴向绝对热膨胀的差值，称为相对热膨胀差，简称胀差。胀差产生的原因：（1）转子和汽缸的金属材料不同，热胀系数不同；（2）汽缸质量大与蒸汽接触面积小，转子质量小与蒸汽接触面积大；转子和汽缸的质面比：转子或汽缸质量与被加热面积之比，通常以m／A表示。转子质量轻、表面积大，则质面比小，而汽缸质量大、表面积小，则质面比大。（3）转子转动，故蒸汽对转子表面的放热系数比对汽缸表面的放热系数大。

正胀差——转子轴向热膨胀值大于汽缸热膨胀值。负胀差——转子轴向热膨胀值小于汽缸热膨胀值。危害：胀差使通流部分动静沿轴向间隙发生变化，造成动静部件的碰撞和摩擦，延误启动时间、引起机组振动、大轴弯曲等严重事故。当胀差为正时，动叶出口与下级静叶入口间隙减小；当胀差为负时，静叶出口与动叶入口之间的间隙减小；

启动时胀差的变化规律

从冲转到定速阶段，汽缸和转子温度逐渐上升，因为转子加热快，轴向膨胀速度快于汽缸，因此启动过程中正胀差呈较均匀的上升趋势，且主要出现在高压缸的调节级或中压缸，对于低压缸转子还受到摩擦鼓风热量和转子离心力的影响。

当机组并网带负荷后，汽轮机进汽流量增加，正胀差增加的幅度加大，对于启动性能较差的机组，要进行多次暖机，避免胀差过大。

影响胀差的因素

蒸汽温度和流量变化速度的影响；轴封供汽温度和时间的影响；

冷态启动时，在冲转前向轴封供汽，由于供汽温度高于转子温度，转子局部受热而伸长，可能出现轴封摩擦现象。热态启动时，为防止轴封供汽后胀差出现负值，轴封供汽应选用高温汽源，且要先向轴封供汽，后抽真空。并尽量缩短冲转前轴封供汽时间。凝汽器真空在升速和暖机过程中，当真空降低时，若保持机组转速不变，须增加进汽量，使高压转子受热增加，胀差增大。使中、低压转子鼓风摩擦热量被增加的蒸汽量带走，胀差减少。（由于中、低压转子叶片较长，其鼓风摩擦热量比高压转子大。当真空降低时，中低压转子鼓风摩擦热量被增加的蒸汽量带走，故胀差减少；因此，在升速暖机过程中不能用提高真空的办法来减小中、低压通流部分的胀差。）

鼓风摩擦热量鼓风摩擦损失与动叶片长度成正比，与圆周速度三次方成正比，所以低压转子的鼓风摩擦损失远比高、中压转子大，鼓风摩擦损失热量加热通流部分，使胀差增加，在小流量时其影响较大。随着流量增加，其影响逐渐减小，当流量达到一定值时，鼓风摩擦损失的热量已能全部被带走，这时对胀差的影响就会消失。转速转子的离心力与转速的平方成正比；在离心力作用下，转子沿径向伸长，轴向则缩短，胀差减小。（弹性材料的径向应变与轴向应变有一定比例关系，当转子径向伸长时，转子轴向必然会缩短）大容量机组转速高、转子长，离心力对胀差的影响应加以考虑。随流量增大、转速上升，高压转子的胀差逐渐增大，而中低压转子胀差先随转速升高而增加，中速之后又随转速增加而减小。进汽参数当进汽参数突然发生变化时，转子的受热状态首先发生变化，而对汽缸的影响要滞后一段时间，胀差将发生变化。控制胀差的方法：胀差的大小主要取决于蒸汽的温度变化率，在运行中可用蒸汽温度变化率来控制胀差。高参数启动时，为控制转子和汽缸的温差，进行低速暖机和低负荷暖机，目的是减少进汽量，使汽缸温度跟上蒸汽温度的变化，当汽缸温度接近蒸汽温度时，再继续增加进汽量，升速和升负荷。习题8：何谓汽轮机差胀？运行中影响汽轮机差胀变化的主要因素有哪些？习题：汽轮机运行中差胀的正负的含义是什么？差胀正的允许值大于还是小于负的允许值？为什么？汽轮机的差胀为正说明转子沿轴向膨胀大于汽缸，差胀为负说明汽缸沿轴向膨胀大于转子。

汽轮机差胀正的允许值大于负的允许值。

因为静叶出口到动叶入口的距离小于动叶出口至下级静叶入口的距离。

（三）汽轮机的热变形（1）上、下缸温差引起的热变形汽轮机启停和负荷变化时，汽缸和转子除热应力外，还会产生热变形，将造成通流部分动静部件的径向间隙减少、动静部件磨损。不仅使汽封径向间隙扩大，增大漏汽量，使汽轮机运行的经济性降低；而且动静部件的摩擦还将引起机组振动以及大轴弯曲等事故。①上下汽缸散热面积不同：下缸布置有回热抽汽管道和疏水管道，散热面积大，在同样保温条件下，上缸温度比下缸温度高。②温度较高的蒸汽位于汽缸上部，凝结放热后凝结水流到下缸，在下缸形成一层水膜，使下缸加热条件恶化。③停机后汽缸内形成空气对流，温度较高的空气聚集在上汽缸，温度较低的空气在下汽缸，增大了上下汽缸的温差。④下汽缸的保温不如上汽缸，运行时由于振动，下汽缸保温材料容易脱落，且下汽缸是置于温度较低的运行平台以下并造成空气对流，使上下汽汽缸冷却条件不同，增大了温差。⑤在空负荷或低负荷运行时，由于部分进汽仅上部调节阀开启，使上下汽缸温差增大。上下汽缸温差最大值通常出现在调节级附近，汽缸的最大拱起也出现在调节级附近。拱背变形使下部动静径向间隙减小，同时隔板和叶轮也将偏离正常时所在的垂直平面而使轴向间隙发生变化，导致动静部件摩擦。通常要求上下汽缸温差不超过35--50℃，同时严格控制温升速度。

（2）汽缸内外壁和法兰内外壁温差引起的热变形法兰壁厚度比汽缸壁厚度大得多，在机组启动时，法兰内外壁产生较大温差，除引起热应力外，沿法兰的水平和垂直方向还将产生热变形。立椭圆横椭圆

法兰由于温差产生热变形后，法兰结合面受到应力挤压，如果此应力超过材料的屈服极限，金属就会产生塑性变形。当法兰内外壁温度趋于平稳时，原来为立椭圆情况下的结合面会发生外张口，原为横椭圆情况的法兰结合面会发生内张口。（3）汽轮机转子的热弯曲

在停机后和启动过程中，由于汽缸上、下部分存在温差，使转子上、下部分也存在温差，在此温差作用下会引起转子热弯曲。

采用法兰加热装置；

减少法兰热变形的方法

当温差消失后，转子又恢复原状，变形消失，这种弯曲称为弹性弯曲。转子的弹性弯曲可以通过盘车消除。

当转子径向温差过大，其热应力超过材料的屈服极限时，将造成转子的塑性变形，即温差消失后，转子不能恢复原状，这种弯曲称为塑性弯曲。转子的塑性弯曲不仅严重影响汽轮机的启动与运行，经过直轴后还会缩短转子的使用寿命。盘车装置作用：当上下汽缸存在温差时盘动转子，使转子均匀冷却或加热，以减少转子的热弯曲。

减少转子热弯曲的方法

控制好轴封供汽的温度和时间；正确投入盘车装置；启动时采取全周进汽并控制好蒸汽参数变化；启动过程中汽缸要充分疏水，保持上下缸温差在允许范围内。

转子热弯曲的测量

转子热弯曲最严重的部位一般出现在高压缸调节级前后，通常通过监视转子的晃动度来监测转子的热弯曲。

转子出现热弯曲后，会导致其重心偏离其旋转中心线，在旋转过程中产生巨大离心力，如果离心力大于转子自身质量的1/20时，汽轮机就会发生振动。

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。习题9：单元机组热态启动特点？特点1锅炉、汽轮机设备的金属温度高，所以冲转要求更高的参数2可能出现负温差启动，差胀可能出现负变3汽轮机冲转过程不需要暖机4整个启动过程尽可能快速进行5要先供轴封蒸汽后抽真空，以防止冷空气被抽到汽轮机，产生汽轮机“快冷”事故。

第二章单元机组启动和停运第三节配汽包锅炉的单元机组冷态启动一．自然循环锅炉单元机组冷态启动1．启动前的准备

1)投入循环水系统

2)投入开式水系统3)投入闭式冷却水系统4)投入主机润滑油系统5)启动密封油系统6)发电机进行氢置换6)投入发电机定子冷却水系统7）投主机盘车8）启动炉点火（新安装机组）9）投入凝结水系统10）除氧器投加热

2.辅助设备启动

11）锅炉上水12）系统抽真空13)启动轴封系统：14）投入汽机EH油系统15）投入风烟系统3．锅炉吹扫4．锅炉点火5．锅炉升温、升压6．盘车预热汽轮机7．暖管8．冲转9．升速、暖机10．并网及带负荷

11．阀切换12．升负荷习题10：

发电机并列的条件？

发电机并列的方式？习题11：

风烟系统启动顺序？习题12：

冷态启动汽轮机为何要进行暖机？暖机的方式？超临界锅炉启动过程GCCPCBPCCP省煤器水冷壁顶棚包墙低过屏过高过低再高再IPHPLP316LPB361分离器储水罐除氧器给水泵高加低加低加

制水凝汽器给水+燃料汽轮机316阀Load(MW)蒸汽、给水（T/H)锅炉给水流量蒸汽Recycle不稳定区域锅炉压力控制WetDry锅炉转直流工况15%2５%75%湿/干态转换习题13：写出超临界机组启动流程？习题：超临界压力机组的启动分离系统的主要作用是什么？并说明湿态运行和干态运行时分离器内工质的状态。超临界锅炉启动过程工质膨胀现象以及主要危害？直流锅炉在启动过程中，受热面中某段工质首先汽化，造成工质的比容增加，流速升高，挤压汽化点后面的工质，使受热面出口工质的流量大于给水流量，称为工质膨胀想象。危害：使汽水分离器水位升高，造成过热汽带水。

超临界锅炉点火后汽水分离器水位突然升高的现象称为什么？试解释这种现象。启动膨胀现象，直流锅炉在启动过程中，受热面中某段工质首先汽化，造成工质的比容增加，流速升高，挤压汽化点后面的工质，使受热面出口工质的流量大于给水流量，称为工质膨胀想象。危害：使汽水分离器水位升高，造成过热汽带水。第三章单元机组运行调整

第一节汽包锅炉运行调节一汽包水位的监视与调节水位过高增加蒸汽携带水分，容易造成过热器沉积盐垢严重满水时，造成过热汽温急剧下降外，还会引起在蒸汽管道和汽轮机内产生严重水冲击。水位过低

可能影响锅炉水循环，使水冷壁管的安全受到威胁。如果出现严重缺水而又处理不当时，则可能造成炉管爆破。汽包水位（被调量）受到四个方面的扰动：（流入和流出被调对象的物质和能量）①给水流量W;②蒸汽负荷D；③燃料量B；④汽包压力P;WDHP省煤器过热器B给水调节对象示意图影响汽包水位变化的因素习题14：分析影响汽包水位的因素有哪些？二汽温调节汽温偏低

循环热效率降低增大汽机排汽湿度汽温偏高

加快金属材料的蠕变，缩短设备的使用寿命

过热汽温每下降1O℃，汽耗量将增加1.3％-1.5％，循环热效率降低0.3％（1）影响蒸汽温度变化的因素锅炉运行过程中影响过热汽温和再热汽温的主要因素有：锅炉负荷、燃料量、给水温度、燃料性质、过量空气系数、受热面积灰或结渣、减温水温度和流量等。在以上各因素作用下，过热蒸汽温度被控对象动态特性都表现为：有惯性、有迟延并且有自平衡能力。对流特性：对流特性的过热器或再热器当锅炉负荷增加时出口蒸汽温度会上升，反之则下降。辐射特性：辐射特性的过热器或再热器当锅炉负荷增加时出口蒸汽温度会下降，反之则上升。习题15：分析汽包锅炉主汽温度影响因素？某单元机组锅炉运行中出现主汽温度偏低，主汽压力偏高,减温水全部关闭的现象，分析可能的原因以及可能调节手段？(1)主汽压力偏高、主汽温度偏低而且减温水全部关闭说明该机组燃烧调节出现了问题，主汽压力偏高说明水冷壁吸收的热量过大，主汽温度偏低说明过热器吸收的热量偏少。可能的原因：燃烧火焰中心偏低、送风量给的过大（2）如果要恢复主汽压力与主汽温度，需要从燃烧调节入手，方法

（1）提高火焰中心的位置，以提高锅炉的对流换热，手段：加大上层燃料量，减小下层燃料量，提高下层二次风，减低上层二次风

2）降低送风量，降低炉膛氧量运行（1）锅炉负荷扰动辐射过热器：对流过热器：烟气量、烟温、烟速都增大，负荷↑传热量增加<蒸发量增加汽温↓负荷↑汽温传热量增加>蒸发量增加↑

，蒸发量比例增加，但炉膛平均温度提高有限，②炉膛火焰中心位置，炉膛出口烟温，辐射式过热器和对流式过热器吸热量火焰中心位置↑↑↑↑汽温水冷壁辐射有效面积↓蒸发量↓煤质变差？汽温挥发分↓，燃烧推迟火焰中心位置↑发热量↓，燃料量↑煤粉变粗，燃烧推迟↑汽温③给水温度的影响给水温度？汽温给水温度↓，燃料量辐射过热器、对流过热器吸热量↑汽温↓↑↑高压加热器出现故障不能投入时，会造成给水温度显著降低，汽温↑，高加退出时，应减负荷运行。③过量空气系数炉膛过量空气系数和炉膛漏风↑→炉膛出口过量空气系数变化↑→理论燃烧温度↓，火焰黑度

↓

→造成炉膛辐射传热量↓。炉膛过量空气系数增加→烟气容积↑，烟气在烟道中的流速↑→对流传热量↑。(2)汽温的调节方法

喷水减温改变火焰中心的位置改变烟气量调整喷燃器的倾角改变喷燃器的运行方式变化配风工况采用烟气再循环调节分隔烟道挡板调节送风量

再热蒸汽温度调节和过热蒸汽温度的调节相比，再热蒸汽温度的调节有如下特点：

①再热器的汽温受进口汽温影响，其工质进口参数决定于汽轮机高压缸的排汽参数定压运行时，锅炉负荷降低，汽轮机高压缸排汽温度降低，再热器的进口汽温也随之降低，所以出口汽温一般随之下降。变压运行时，锅炉负荷降低，高压缸排汽温度升高，在再热器吸热量不变的条件下，再热器出口汽温一般升高。②再热汽温调节不宜采用喷水减温方法，否则会使机组运行的经济性下降。四、主汽压的监视与调节汽压偏低蒸汽做功能力下降外界负荷不变时，汽耗量增大，转子轴向推力增加汽压偏高

机械应力大，危及锅炉、汽轮机和蒸汽管道的安全引起调节级叶片过负荷机组末几级的蒸汽湿度增大汽压降低5％时，汽耗率增加1％1汽压变化的主要因素汽压变化实质上反映了锅炉的蒸发量与外界负荷之间供求关系的变化。供大于求，则汽压上升；供不应求，则汽压下降。燃料量的变化风量变化或配风方式的变化水冷壁管外积灰或结渣以及管内结垢（热阻增大）

汽轮机高压加热器切除，给水温度降低炉底漏风严重（炉膛烟气温度和燃烧效率下降）内扰外扰2影响汽压变化速度的因素

（1）负荷变化速度

（2）锅炉的储热能力所谓锅炉储热能力，是指当外界负荷变动而燃烧工况不变时，锅炉能够放出或吸收的热量的大小。

（3）燃烧设备的惯性燃烧设备的惯性是指从燃料量需求开始变化到炉内建立起新的热负荷所需要的时间。五燃烧调节内容：主要是调节燃料量、送风量、引风量、燃烧器的调节，使炉内燃烧放热随时适应负荷的要求。

任务：（1）满足外界负荷的需要（2）保证燃烧稳定和受热面的安全（3）按燃料量调整最佳空气量，减少q3、q4（4）维持合理的炉膛负压习题16：燃烧调节的主要内容以及燃烧调整的原则是什么。燃烧调节的主要包括：（1）燃料量的调节，主要对应的被调量主蒸汽流量（2）锅炉送风量的调节，主要对应的烟气的含氧量（3）锅炉引风量的调节，主要对应的炉膛负压燃烧调整的原则：加负荷时应该先加引风，然后加送风，最后才能加燃料；减负荷时应该先减燃料，然后减送风，最后减燃料。防止锅炉负荷调节过程中出现燃料缺氧燃烧，以及炉膛出现正压运行。习题17：单元机组负荷控制方式有那些？并简单说明每种方式的优、缺点。①汽轮机跟随（TF），该方式运行时，锅炉调节负荷，汽轮机调节压力。优点：主汽压力波动小；缺点：负荷响应速度慢。②、锅炉跟随（BF），该方式运行时，汽轮机调节负荷，锅炉调节压力。优点：负荷响应速度快；缺点：主汽压力波动大。

③、机炉协调控制（CCS），该方式下，汽轮机、锅炉协调动作，一方面快速响应外界负荷变化，同时稳定主蒸汽压力稳定。

第二节超临界锅炉运行调节习题18：超临界锅炉应该用直流锅炉还是汽包锅炉，说出超临界锅炉汽水分离器的主要作用？写出什么是超临界锅炉湿态运行和干态运行？超临界机组只能用直流锅炉，超临界机组启动分离器的主要作用：①启动初期的汽水分离②保护过热器③回收工质和热量④适应机组滑参数启停的需要。湿态运行时分离器储水罐有水运行，干态运行时分离器储水罐无水运行习题19：超临界锅炉煤水比、中间点温度的概念？一超临界机组系统特点凝汽器GCCPCBP顶棚包墙低过屏过高过IPHPLP316LPB361分离器储水罐除氧器给水泵高加低加低加水冷壁省煤器后墙前墙CBAEDF启动油枪暖磨煤粉燃烧器CCP顶棚包墙低过屏过高过低再高再GG汽轮机排汽影响超临界锅炉过热蒸汽温度的主要因素①燃料、给水比(煤水比)：只要燃料、给水比的值不变，过热汽温就不变。只要保持适当的煤水比，在任何负荷和工况下，直流锅炉都能维持一定的过热汽温。②给水温度正常情况下，给水温度一般不会有大的变动；但当高压加热器因故障退出运行时，给水温度就会降低。对于直流锅炉，若燃料不变，由于给水温度降低时，加热段会加长、过热段缩短，因而过热汽温会随之降低，负荷也会降低。③过剩空气系数过剩空气系数的变化直接影响锅炉的排烟损失。影响对流受热面与辐射受热面的吸热比例。当过剩空气系数增大时，除排烟损失增加、锅炉效率降低外，炉膛水冷壁吸热减少，造成过热器进口温度降低、屏式过热器出口温度降低；虽然对流过热器吸热量有所增加，但在煤水比不变的情况下，末级过热器出口汽温会有所下降。过剩空气系数减小时的结果与增加时的相反。若要保持过热汽温不变，则需重新调整煤水比。④火焰中心高度火焰中心高度变化造成的影响与过剩空气系数变化的影响相似。在煤水比不变的情况下，火焰中心上移类似于过剩空气系数增加，过热汽温略有下降；反之，过热汽温略有上升。若要保持过热汽温不变，亦需重新调整煤水比。⑤受热面结渣煤水比不变的调节下，炉膛水冷壁结渣时，过热汽温会有所降低；过热器结渣或积灰时，过热汽温下降较明显。前者情况发生时，调整煤水比就可；后者情况发生时，不可随便调整煤水比，必须在保证水冷壁温度不超限的前提下调整煤水比习题20：写出影响超临界锅炉过热汽温的主要因素第三节汽轮机运行监视主要监视参数机组负荷，汽轮机转速；主蒸汽、再热蒸汽压力、温度及高压缸排汽温度；凝汽器真空，除氧器水位，给水泵转速、流量，给水压力，凝结水流量；机组振动情况，轴向位移及高中压缸胀差，轴承油温、轴承金属温度，润滑油压、油温；汽轮机各监视段压力；轴封压力，除氧器压力。习题21：写出汽轮机运行监视的主要参数机组负荷，汽轮机转速；主蒸汽、再热蒸汽压力、温度及高压缸排汽温度；凝汽器真空，除氧器水位，给水泵转速、流量，给水压力，凝结水流量；机组振动情况，轴向位移及高中压缸胀差，轴承油温、轴承金属温度，润滑油压、油温；汽轮机各监视段压力；轴封压力，除氧器压力。分析：真空真空降低汽轮机理想焓降真空严重降低，排汽温度，进汽量不变，负荷↓↓↑，中心变化、铜管泄漏原因：凝汽器严密性不好、抽气器故障、循环水减小或中断真空升高尽可能维持较高真空，提高机组热效率，但注意排汽湿度、末级膨胀不足问题。调整循环水量，保持最佳真空。第四节发电机运行监视发电机的运行监视的主要参数1.发电机温度冷氢进口温度不大于46℃氢气冷却水进水温度不大于35℃定子绕组进冷却水温度不大于50℃发电机内氢气压力0.4MPa,氢气纯度不小于98%2.频率监视

发电机频率范围：50±0.2Hz。电网频率降低时，转子转速降低，发电机电压降低，要维持正常的电压就必须增大转子励磁电流，使转子线圈温度升高。此外，由于转速降低，发电机两端风扇鼓风的风压则以与转速平方成正比的关系下降，使冷却风量减少，将使定子线圈和铁芯的温度升高。电网频率升高时，转子叶片离心力增大。3.发电机转子电压和转子电流

４.发电机的有功无功有功调整：根据频率和有功功率的变化，由汽轮机调速系统控制汽轮机调速汽门的开度，调节汽轮机的进汽量，改变汽轮机转动力矩的大小，进而改变输出功率。无功调整：根据功率因数或电压的变化，通过调节励磁电阻、改变励磁电流而进行的。5.发电机电压习题22：写出发电机运行监视的主要参数习题23：单元机组监视电网的系统频率有何意义？频率升高或降低说明了什么问题？①电网频率高低决定了汽轮机的转速，汽轮机的转速引起转子的机械应力增，转速过低会造成励磁系统过负荷，②频率不正常威胁厂用电的安全。

频率升高说明系统有功富裕，频率升高说明系统缺少有功。

写出单元机组的有功功率和无功功率的调节手段？如果电网的电压低无功应怎么调节？如果电网中的频率偏高，单元机组的有功该如何调节？单元机组的有功的调整主要是通过调节锅炉的燃烧和汽轮机的调门实现的，无功的调节主要是调节发电机的励磁电流实现的

。如果电网的电压低，则应该加大励磁电流，增加无功。

如果电网的频率偏高，则应该减少机炉处理，降低有功出力。

第五节单元机组调峰运行火电调峰机组的性能要求具有良好的启停灵活特性

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燃煤机组≤40%MCR燃油机组≤25%MCR最低连续稳定运行负荷MCR：最大连续蒸发量三调峰机组的运行方式两班制启停方式：白天运行，夜间停机；调峰幅度大；启停频繁。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。

两班制调相运行：调峰时停炉停机，发电机与电网不解列，以电动机方式带动汽轮机以额定转速转动。变负荷运行：调峰时，机组应能以较快速度变化机组负荷以适应电网的需要。习题24：写出单元机组调峰主要方式？目前大机组参与调峰常常采用何种方式？变压运行的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，燃料量减少时，蒸汽温度的变化减小。变压运行可以改善机组部件的热应力和热变形：变压运行时，锅炉来的蒸汽温度变化小，进入汽轮机第一级前又无节流，温度基本无变化。低负荷时汽轮机保持较高的效率：负荷减小，压力下降，而温度不变，进入汽轮机的蒸汽容积流量变化小，汽流流动偏离设计工况小。

第六节单元机组运行的经济性单元机组的技术经济小指标(1)锅炉效率。

(2)主蒸汽压力。

(3)主蒸汽温度。

(4)凝汽器真空。

(5)凝汽器传热端差。(6)凝结水过冷度。

(7)给水温度。(8)厂用辅机用电单耗。提高单元机组经济性的主要措施提高单元机组运行的经济性主要应从以下四个方面着手：

(1)提高循环热效率。提高循环热效率对提高单元机组运行的经济性有很大的影响，具体措施有：①维持额