汽轮机的启动和停运

汽轮机的启动和停运第1页，课件共57页，创作于2023年2月启动和停运概述启动：汽轮机从静止状态到工作状态的过程。

启动前的准备→冲转→升速→并网→带负荷停机：汽轮机从工作状态到静止（或带盘车）状态。

减负荷→解列→转子惰走→投盘车启动是加热过程，而停机则是降温过程。对汽轮机而言，一次起停（负荷变化）经历一次应力交变，造成低周疲劳损伤，最后导致裂纹。第2页，课件共57页，创作于2023年2月启动方式分类按新汽参数分：额定参数启动滑参数启动相对于额定参数启动，滑参数启动的进汽参数低、流量大，对汽轮机加热均匀，减小热应力、胀差；进汽参数低，可减少启动汽水损失，缩短启动时间，提高启动经济性；流量大，防止末级超温。第3页，课件共57页，创作于2023年2月

高压缸启动：中压缸启动:启动时蒸汽不经过高压缸，直接从中压缸进汽冲转。为维持高压缸温度水平，可采用通风阀或倒暖的方式。当转速升到一定转速或并网带一定负荷（如5%负荷）后再切换到高压缸进汽。高中压缸联合启动2.按冲转方式分：第4页，课件共57页，创作于2023年2月第5页，课件共57页，创作于2023年2月1）高压缸启动：

不带旁路

冷态（或热态）中压调门，中压主汽门全开。盘车至2900转/分，TV控制，GV全开2900至3000转/分，GV控制，TV全开。第6页，课件共57页，创作于2023年2月2）高、中压缸联合启动：

带旁路

冷态或热态中压调门，中压主汽门全开；TV:盘车-2900转/分；GV：2900—3000转/分启动曲线中负荷与中压缸进汽压力的配合关系由低压旁路控制。第7页，课件共57页，创作于2023年2月600MW上海汽轮机

高、中压缸联合启动

(汽轮机运行说明书）

盘车转速-600转/分，TV全关，GV全开，IV控制转速。此工作方式称转速IC方式。600-2900转/分，TV，IV一定按流量比例（通常为1）同时开启此工作方式称转速TC-IC方式。到2900转/分后，保持4分钟，系统记录IV开度。2900转/分至并网，IV维持此开度。第8页，课件共57页，创作于2023年2月2900-2950转/分，IV开度保持，TV控制转速。此工作方式称转速TC方式。2950-3000转/分，TV全开，IV开度保持，GV控制转速，接受AS装置控制。此工作方式称转速GC方式。并网初始负荷—35%MCR，GV，IV控制负荷，35%MCR后IV全开。35%MCR—额定负荷，GV控制负荷。第9页，课件共57页，创作于2023年2月3）中压缸启动：

带旁路、热态启动高压调门全开，高压主汽门全关盘车至2600转/分，IV；保持4分钟产生IV记忆开度2600转/分至2900转/分，TV；IV保持记忆开度2900转/分至3000转/分，GV。IV保持记忆开度第10页，课件共57页，创作于2023年2月3.按启动前汽轮机金属温度分：冷态启动（150~180°C）停机时间大于72小时（汽缸金属温度约低于该测点满负荷温度的40%）温态启动（180~350°C）停机10—56小时（汽缸金属温度约在该测点满负荷温度的40%～80%）热态启动

（>350°C）停机小于10小时（汽缸金属温度约高于该测点满负荷温度的80%）极热态启动

停机小于1小时按照汽轮机转子温度是否在低温脆性转变温度以上划分低温脆性转变温度：转子材料在该温度以下体现出冷脆性，容易产生裂纹本机高中压缸:FATT<100度低压缸:FATT<15度第11页，课件共57页，创作于2023年2月4.按控制进汽的阀门分：调节汽门启动自动主汽门电动主闸门（旁路门）启动第12页，课件共57页，创作于2023年2月内容简介第一节冷态滑参数启动的主要步骤第二节冷态启动曲线第三节极热态启动第四节单元机组的停运第13页，课件共57页，创作于2023年2月第一节冷态滑参数启动的

主要步骤1）启动前的准备工作2）抽真空：3）暖管

4）冲转、升速和定速暖机5)并列接待初始负荷

6）加负荷至额定值第14页，课件共57页，创作于2023年2月1）启动前的准备工作疏水门全开，油泵试转供油正常，盘车马达试运转正常。油泵、给水泵、凝结水泵联动试验。真空系统、循环水系统检查。重要表计正常：转速、晃动、汽缸金属温度、水位计等。除氧器水位2/3，凝结器水位3/4，油箱油位2/3。第15页，课件共57页，创作于2023年2月油循环（油系统分析）目的：提高油温，维持冷油器出口,轴承入口35-45℃(油温过高,粘度低,油膜薄,轴承易干磨,油易老化,油温过低,粘度大,油膜厚,稳定性差,油膜振荡引发振动增大)。主要操作：投启动油泵，开冷油器油侧进、出口门，水侧进口门开、出口门关注意油箱油位变化。第16页，课件共57页，创作于2023年2月调节系统和保护装置试验试验内容：ETS通道试验；执行机构试验;超速（飞环）试验试验目的：检测自动主汽门动作是否灵活，各保护回路是否连通。第17页，课件共57页，创作于2023年2月2）抽真空：目的：创造暖管、冲转条件操作顺序：投循环水投凝结水、投盘车投抽气器投汽封

(防止轴承油中带水）轴封供汽过热度大于14度。供汽压力用启动曲线推荐值。第18页，课件共57页，创作于2023年2月注意事项1、必须在盘车状态下，才能投入轴封供汽。2、冷态启动，应该先投入抽气器和轴封加热器，后投入轴封供汽。3、热态启动，应该先投入轴封供汽，后投入抽气器和轴封加热器。第19页，课件共57页，创作于2023年2月3）暖管暖管内容：主、再热蒸汽管道，辅助用汽管道。暖管温升速度：不大于3∽5℃/min。暖管时间：10-15min暖管目的：防止蒸汽带水进入汽轮机减小管道热应力第20页，课件共57页，创作于2023年2月注意事项1）疏水及时排放。2）暖管前，投循环水（因暖管疏水排至凝汽器），投凝结水系统，投抽气器。3）旁路投运后，控制排汽室温度在60-70℃，不得超过120℃。第21页，课件共57页，创作于2023年2月冲转条件：真空450-500mmHg。过低，出现正压，大气安全门动作，D↑,热冲击大；过高，抽真空时间↑，D↓，暖机时间↑，开机时间↑。主汽参数，温度高于金属温度50-100度（不应大于426度），过热度50度以上。压力过低，加热效果差，暖机时间长，过高，热冲击大，且D↓，暖机时间↑，开机时间↑。两侧主汽温度差小于17度；高、中压缸合缸，主、再热蒸汽温度差一般为28度，短时可允许在42度，不得大于80度。油温35-45度。晃动变化:0.02mm。第22页，课件共57页，创作于2023年2月4）冲转、升速和定速暖机

主要内容和基本操作：冲转、升速，调速汽门或主汽门冲转，停盘车，本体疏水门检查。盘车不能自动脱扣，打闸停机。600转/分摩检（300MW机组，200MW机组为500转/分），切断进汽，5min内完成检查，确认无金属声后，迅速冲转至600转/分，升速率100转/分。第一次定速暖机，投排汽缸冷却水，排汽缸温度维持在65度左右，超过120度，停机。振动检查，轴承温度,油温检查，冷油器水侧投运。注意胀差。第23页，课件共57页，创作于2023年2月1000转/分（随机组不同有变化），第二次定速暖机。1200转/分停顶轴油泵。快速、平稳过临界转速。升速到3000转/分，定速暖机，向电气发出备好信号第24页，课件共57页，创作于2023年2月冲转过程基本要求升速率小于100r/min;汽缸金属温升率小于2-2.5度/min,快速平稳过临界转速中速（第一阶临界转速以前）轴承振动小于0.03mm。第25页，课件共57页，创作于2023年2月5)并列接待初始负荷初始负荷3-5%，防止逆功率保护动作初始负荷暖机时间：30min。在此期间主汽温度每升高2度，增加暖机时间1分钟。凝结水回收，凝结水放水门关，至除氧器门开。第26页，课件共57页，创作于2023年2月6）加负荷至额定值随负荷增加逐渐关小再循环门15%负荷，停排汽缸冷却水负荷60-80%，投高加或随机组启动投高加升负荷速率，主、再热汽温升率不得大于规定值（规程或启动曲线）。第27页，课件共57页，创作于2023年2月7）超速试验和FATT高、中压转子材料：30CrMoVFATT：低温脆性转变温度。材料高于FATT时，受力后断裂为韧性断裂，材料强度高。材料低于FATT时，受力后断裂为脆性断裂，强度低。30CrMoV的FATT约为100℃，运行时间增长，FATT变高。第28页，课件共57页，创作于2023年2月超速试验时，离心力较大，转子中心孔处热应力与离心力引起的机械应力之和有可能超过材料的许用应力。超速试验的基本要求：转子热透，中心孔热应力较小；中心孔温度高于FATT。《运行导则》要求：带10%负荷运行3-4小时，高、中压转子加热到350℃以上，解列后立即做超速试验。第29页，课件共57页，创作于2023年2月第二节冷态启动曲线启动是加热过程，而停机则是降温过程。对汽轮机而言，一次起停（负荷变化）经历一次应力交变，造成低周疲劳损伤，最后导致裂纹。启停中的主要问题：热应力、热膨胀、热变形。第30页，课件共57页，创作于2023年2月热应力的基本概念：在汽轮机启动、停机或变负荷过程中，其零部件由于温度变化而产生膨胀或收缩变形，称为热变形。当热变形受到某种约束(包括金属纤维之间的约束)时，则要在零部件内产生应力，这种由于温度(或温差)引起的应力称为温度应力或热应力。第31页，课件共57页，创作于2023年2月各种运行方式下机组寿命消耗的详细分配数据见下表：

启动次数每次寿命损耗寿命损耗冷态启动1000.018%1.8%温态启动7000.006%4.2%热态启动30000.009%27%极热态启动1500.009%1.35%负荷阶跃120000.001%12%机组总寿命损耗46.35%第32页，课件共57页，创作于2023年2月一）冷态启动曲线简介基本内容：主、再热蒸汽参数，转速，负荷，金属温度冷态启动中随时间的变化历程。（推荐值）时间坐标上对应的启动步骤：A）轴封送汽B）暖管C）冲转D）并列E）带初始负荷F）满负荷第33页，课件共57页，创作于2023年2月二）冷态启动曲线实例第34页，课件共57页，创作于2023年2月三）曲线来历、制定过程制定曲线的依据：能够确保胀差、热应力不超过标准的最快启动速度。“热透”的概念：维持蒸汽温度恒定，金属温度不再变化，进入稳态换热。但蒸汽、金属之间，金属内部仍然存在温差。第35页，课件共57页，创作于2023年2月四）冷态启动曲线的使用推荐冲转参数、送汽封参数金属温度和蒸汽温度的允许差值金属温度的允许变化率蒸汽温度的允许变化率允许的最大升速率和升负荷率《运行规程》的编写依据第36页，课件共57页，创作于2023年2月汽轮机启动、停运过程中的参数控制原则蒸汽温升率蒸汽、金属的温差金属温升率金属温度差热应力、热膨胀、热变形第37页，课件共57页，创作于2023年2月（3）300MW机组启动曲线的分析蒸汽温升率：主蒸汽1-1.5℃/min，再热蒸汽2-2.5℃/min金属温升率：不大于1.5℃/min第38页，课件共57页，创作于2023年2月第三节极热态启动适用情况：事故后的恢复极热态启动原则：要求在机组安全的条件下尽快恢复。开机(恢复)、冲转基本条件：上、下缸温差50度以内轴的晃动变化0.02mm以内油温大于35度。主汽参数与汽轮机上缸内壁金属温度匹配第39页，课件共57页，创作于2023年2月冲转参数的选择通用原则：主蒸汽温度高于汽轮机上缸内壁金属温度（调节级后）50-100度，过热度大于50度。由冷态启动曲线获得。找出汽轮机上缸内壁金属温度（调节级后）同一时刻对应的主汽参数，用作冲转参数，主汽温度只许略高，不许低。第40页，课件共57页，创作于2023年2月冲转主蒸汽温度不得低于金属温度的原因：开机最终是一个加热过程，如果主蒸汽温度低于金属温度，转子表面先冷却（拉应力）后加热，则多承受一次交变热应力。冷却易出现负胀差，高压端轴封易磨损。过热度：防止末几级蒸汽湿度过大，水冲击。第41页，课件共57页，创作于2023年2月极热态启动操作的基本特点冲转、并列后，迅速加负荷至汽轮机上缸内壁金属温度所对应的负荷值（冷态启动曲线上），该负荷前无需暖机。冲转升速率不小于200转/分。第42页，课件共57页，创作于2023年2月注意事项高压端轴封使用高温备用汽源，防止局部出现负胀差抽真空时，先投汽封，后投抽气器，防止冷空气进入，轴封出现局部负胀差。和冷态启动不一样。第43页，课件共57页，创作于2023年2月第四节单元机组的停运停机分类：滑参数停机（单元、正常）额定参数停机（母管、故障）第44页，课件共57页，创作于2023年2月按停机目的分类

正常停机：计划内的大、小修或消除一般缺陷的停机。故障停机：机组安全受到严重威胁，被迫短时间内停机。分为一般故障停机（快速减负荷）和紧急故障停机（不减负荷，直接停机）。破坏真空、破坏真空加励磁。第45页，课件共57页，创作于2023年2月紧急故障停机的主要步骤打闸，确认自动主汽门关闭解列，确认转速下降。2700转/分前，启动润滑油泵，不可等低油压联动。需破坏真空，打开大气释放门，停抽气器如缸内进水，开全部疏水门转子惰走过程，维持汽封供汽，不可断汽封破坏真空。第46页，课件共57页，创作于2023年2月需要破坏真空紧急停机的故障机组强烈振动超速而危急保安器未动作缸内有金属声、碰摩水冲击轴封冒火花任意一个轴承断油、冒烟或出油温度高于75度或轴承温度高于90度。油系统着火不能迅速破灭第47页，课件共57页，创作于2023年2月轴向位移超过动作极限或推力瓦温度急剧上升，高于90度主油箱油位急剧下降，补油无效润滑油压低于0。05Mpa低油压保护未动作发电机、励磁机冒烟新汽、给水管道破裂发电机漏氢、着火第48页，课件共57页，创作于2023年2月正常停机的基本步骤准备工作逐渐减负荷至0打闸、解列转子惰走，投盘车停盘车第49页，课件共57页，创作于2023年2月准备工作试转油泵，正常备用，投联