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汽轮机学习资料
发 电 车 间
汽
轮
机
内部学习资料
发 电车间
2011年3月24日
一、汽轮机应用范围及主要技术规范:
1.用途及应用范围:
本汽轮机为中压、单缸、冲动空气冷却式汽轮机。
本汽轮机与锅炉、发电机及其附属设备组成一个成套的发电设备。
本汽轮机的设计转速为3000转/分,仅能用于拖动不变速的、且转速与本汽轮机相同的机械设备,需要变速运行的机械设备一概不能由本汽轮机拖动。
2.汽轮机技术规范:
1)主汽门前蒸汽压力 3.43+0.20-0.29 MPa
主汽门前蒸汽温度 435+10-15 ℃
2)汽轮机转向(机头从机尾看) 顺时针方向
3)汽轮机额定转速 3000r/min
汽机――电机轴系临界转速 1836r/min
汽轮机单个转子临界转速 1520~1540r/min
4) 额定工况排汽压力 0.015Mpa
5) 汽轮机额定功率 15MW
6) 汽轮机在工作转速下,其轴承处允许最大振动 0.03mm
7)过临界转速时轴承处允许最大振动 0.15mm
8)不调整抽汽情况
工况
一段抽汽
二段抽汽
额定负荷
压力(MPa)
0.2165/0.118
0.0879
温度(℃)
158.8
95.4
抽汽量(t/h)
2.303+4
3.43
9)汽轮机在抽汽情况下的汽耗及热耗
额定功率时(计算值)
汽耗 4.486 kg/kw·h
热耗 12182.024kJ/kw·h
给水温度 ~104 ℃
(发电机COSψ=0.8时保证范围为+5%)
10) 汽轮机在下列情况能发出额定功率,且允许长期运行
(1)蒸汽初态参数降至3.14MPa,420℃
(2)不抽汽时
11)汽轮机中心(距运行平台) 750mm
12)汽机本体主要件重量
(1)上半总重(连同隔板上半) 13.8t
(2)下半总重(不包括隔板下半) 16t
(3)汽轮机转子总重 5.53t
(4)汽机本体重量 44.1t
13)汽轮机本体最大尺寸 5325×3590×3530mm(长×宽×高)
3.汽轮机技术规范的说明
1)汽轮机技术规范中,在半负荷工况下,除氧抽汽点的压力达不到除氧器所要求的压力,所以当除氧抽汽压力小于0.21MPa时,应从新蒸汽经减压后补充,以满足除氧器的需要。
2)汽轮机润滑油牌号:
汽轮机润滑油推荐使用GB11120-89汽轮机油,对本汽轮机一般使用L-TSA32号优级品汽轮机油。
上述系列油品按规定要求加入汽轮机防锈用的复合剂后,即得各种防锈汽轮机油
二、汽轮机结构及系统的一般概述
1.结构概述
汽轮机转子由一级复速级和十级压力级组成,除末叶片为扭叶片外,其余压力级叶片均为我国自行设计的新型直叶片。
在5、7级后共有二级不调整抽汽,供给水加热及除氧之用。
转向导叶环在顶部和底部与汽缸之间采用“工”形键固定,在拆导叶环体时,必须先用专用工具拆去“工”形键后方能起吊。
装于前汽缸上端蒸汽室内的调节汽阀为提板式,借助机械杠杆与调速器的油动机相连,调节汽阀通常由若干只汽门组成。
汽轮机转子采用套装结构,为柔性转子,叶轮采用锥形轮面,红套于轴上,以保证高度的对中性及传递一定的扭矩,并装有轴向键,以防止叶轮松动时,与轴产生相对滑动。
叶轮之间借助隔圈以保证叶轮的轴向位置。
隔圈以一定的过盈量红套于轴上,为防止其松动,也装有轴向键。
推力盘也以一定的过盈量红套于主轴上,同样装有轴向键,而主油泵与主轴相连。
主轴和叶轮由中碳铬钢锻件制成,动叶由铬不锈钢铣制而成,动叶片用倒T型或叉型叶根装入叶轮,第一级叶轮和末级叶轮有用于动平衡配重的安装槽。
汽轮机转子轴与发电机转子轴的连接是采用刚性联轴器,联轴器以一定过盈量红套于汽轮机主轴上,并用两个对称轴向键联接,以传递扭矩。
这种联轴器结构简单、工作可靠、经久耐用,但联接后汽轮机—发电机转子轴系的临界转速要比汽轮机的临界转速有所提高。
本机组采用电动盘车装置,通过一对蜗轮付与一对齿轮的两级减速,使转子达到5.7r/min的盘车速度。
当转子转速高于盘车速度时,盘车装置能自动退出工作位置。
前座架上装有热膨胀指示器,以反映汽缸热膨胀的情况。
2.热力系统
1)主蒸汽系统
来自锅炉的新蒸汽经隔离阀到主汽门,主汽门内装有蒸汽滤网,以分离蒸汽中的水滴和防止杂物进入汽轮机。
蒸汽由主汽门分二路进入汽轮机蒸汽室两侧。
蒸汽在汽轮机中膨胀作功后排入空冷装置凝结成水。
凝结水由凝结水泵打入汽封加热器,再进入低压加热器及除氧器。
凝结水泵后有一路凝结水可引入排汽疏水装置上部,在机组作滑参数启动时,用于冷却蒸汽和主汽门前来的疏水。
主蒸汽管、抽汽管路应尽量对称布置或增加热膨胀补偿弯头,以尽可能抵消或减少管道对汽轮机的推力。
2)汽封系统
为了有效利用汽封漏汽的余能和保持汽轮机车间的环境清洁,汽轮机前、后汽封近大气端的腔室、主汽门、调节汽阀及单向关闭汽阀各低压阀杆近大气端的漏汽处均有管道与汽封加热器相连,使各腔室保持-0.004Mpa~-0.006MPa的真空,保证蒸汽不漏入大气。
同时利用汽封加热器预热进入低压加热器的凝结水,以提高机组的经济性。
前、后汽封的平衡腔室、主汽门及调节汽阀阀杆的高压漏汽端均与均压箱相连,均压箱上装有汽封压力调整分配阀。
使均压箱保持0.003~0.03MPa,当压力低于0.003MPa时,在运行时能自动通过汽封压力调整分配阀由汽缸抽汽中补充汽源,起动时则由新蒸汽补充。
当压力高于0.03MPa时,多余的蒸汽通过汽封压力调整分配阀自动排入空冷装置中。
3)真空系统
蒸汽在汽轮机内膨胀作功后排入空冷装置凝结成水,在空冷装置内部形成真空,为了去除在运行中逐渐积聚在空冷装置中的空气,在空冷装置上装有抽汽管,合并后接到抽真空装置进口,由抽真空装置将空气吸出排入大气。
抽真空装置由专门水泵提供压力水。
抽真空装置能替代起动抽气器,能在较短时间内形成空冷装置的真空。
4)抽汽系统
机组共有二级不调整抽汽。
第一级抽汽至除氧器,当第二级抽汽不能满足除氧器使用时,则可通过减压阀由汽缸抽汽补充供汽;第二级抽汽接至低压加热器。
第一级抽汽管路上装有单向关闭阀,当主汽门关闭后,通过液压继动器泄油后螺杆旋转释去单向关闭汽阀弹簧的压力使之自动关闭。
第二级抽汽因压力较低因而采用了普通止回阀。
3.辅机规范
1)汽封加热器
型 号 LQ-20
冷却水量 50t/h
冷却水最大压力 1MPa
加热面积 20m2
轴封风机 AZY10-700-3型、380V、3KW
2)冷油器
型 号 YL-20
冷却面积 20m2
油流量 85l/min
冷却水量 44t/h
水 阻 4.36KPa
油 阻 28KPa
3)低压加热器
型号 JD-75
换热面积 75m2
设计温度 96℃(管程) 100℃(壳程)
设计压力 0.6MPa(管程) 0.05MPa(壳程)
试验压力 0.9MPa(管程) 0.2MPa(壳程)
三、汽轮机的运行维护
1.总述:
汽轮机的合理启动、运行、停机是汽轮机组安全性、经济性及长寿命使用的可靠保证。
2.新蒸汽参数和规范
①主汽门前蒸汽参数正常变化范围:
压力 3.43+0.20-0.29MPa(绝对)
温度 435+10-15℃
②当主汽门前蒸汽压力为3.73MPa(绝对)或蒸汽温度为450℃时,每次运行不得超过30min,全年累计不得超过20h。
③当主汽门前蒸汽压力小于3.14MPa(绝对)或蒸汽温度小于420℃时,应按规定减负荷运行。
3.负荷限制规定:
①为了保证机组安全、经济的运行,运行单位必须严格按照“热力特性曲线”中的工况图及功率修正曲线来调整电负荷和热负荷。
②蒸汽压力降到3.14MPa(绝对),蒸汽温度降到420℃时,允许汽轮机可带额定电功率长期运行。
③汽轮机减负荷运行:
汽轮机的蒸汽参数或排汽压力偏离规范值时,汽轮机应减负荷运行。
4.启动前的准备工作
1)全部设备应在启动前进行全面、详细检查,确认安装(或检修)工作已全部结束,汽轮发电机组及各附属设备周围场地已清扫干净。
2)各种仪器、仪表及工具准备完毕,正确无误,处于备用状态。
3)做好与锅炉分场、电气分场及热网的通讯联系工作。
4)滑油系统的检查:
①滑油管道和滑油系统中的设备处于完好状态。
系统清洗所用的临时滤网和堵板均应拆除。
②检查油箱中的油位正常,油箱中并无积水,使用的L-TSA32号优级品汽轮机油,油质可靠,应符合GB11120-89的规定。
上述汽轮机油品按规定要求加入汽轮机防锈用的复合剂后,即得到各种防锈汽轮机油。
③油箱和冷油器的放油门应关闭严密,通往仪表管路上的旋塞应打开。
④启动交流电动油泵,检查有无漏油现象,油路是否畅通,油压是否正常。
⑤检查直流电源,启动直流电动油泵,检查有无漏油现象,油路是否畅通,油压是否正常。
⑥检查滑油温度,当油温高于40~50℃时,冷油器应投入运行。
当滑油温度低于25℃时,应对滑油进行预热,使滑油温度不低于上述最低值。
5)汽水系统的检查
①主汽门前蒸汽管路、抽汽管路上的闸阀进行手动和电动开关检查。
②主汽门、主蒸汽管路和抽汽管路上的闸阀,至低压加热器、除氧器的阀门应关闭。
③汽轮机全部输水阀门应开启。
④各水位计使用正常。
⑤各蒸汽管道的布置都应能自由膨胀,在冷态下测定机组各特定点的位置并作记录,以便暖机时作为测量热膨胀值的依据。
6)机组滑销系统检查:
在冷态下测量各膨胀点的间隙并作记录,调整热膨胀指示器零点。
确保汽轮机本体自由膨胀。
7)调节系统检查:
1数字调节器组态
ⅰ调节器的操作、维护必须专人负责。
有关部件操作、维护说明见调节器用户手册。
ⅱ按照汽轮机、发电机运行要求进行组态。
ⅲ组态经运行验证后,应设定程序密码,以防随意改动。
2检查调节器、调节汽阀及连杆外部情况,应灵活、无卡涩现象。
3对自动保护装置和各种信号装置的电气系统进行检查。
各压力表旋塞应开启。
8)复查主蒸汽管路上的隔离阀,主汽门及抽汽阀是否处于关闭位置。
9)完成上述各项检查工作后,可通知锅炉分场供汽暖管,并打开各疏水阀。
5.隔离阀门前主蒸汽管路暖管:
1)隔离阀前主蒸汽管路进行暖管。
锅炉分场开始供气,逐渐提升压力到0.20~0.30MPa,暖管20~30min,再按每分钟增加0.10~0.15MPa的升压速度提高到正常工作压力。
在升压过程中适当关小疏水阀门。
2)在升压过程中,随时检查管道和支吊膨胀情况,如有异常情况应排除,方能继续升压。
3)转子未转动前,严禁蒸汽漏入汽缸及用任何方式预热汽轮机。
6.启动油泵:
1)启动交流高压电动油泵,听测交流电机油泵运转声音。
油泵出口油压应稳定在~0.953MPa(表压)。
2)启动交流润滑油泵,听测油泵运转声音,调整滑油压力调节阀,保持润滑油压在0.08~0.12MPa(表压)数值。
3)启动直流润滑油泵,听测油泵运转声音,保持润滑油压在0.08~0.12MPa(表压)数值。
4)检查全部轴承回油出口,以确保各轴承有足够的滑油通过。
7.检查盘车装置:
操作盘车装置,盘动汽轮机发电机转子,监听通流部分有无金属摩擦和碰撞等不正常声音。
8.调节系统和保护装置检查:
1)在主隔离阀关闭的状态下,进行调节保护装置试验,在试验过程中切记不可停止盘车,以免因隔离汽门不严而有蒸汽漏入汽缸,引起转子弯曲。
2)接通自动关闭器高压油路,旋转手轮开启主汽门,检查各部分有无卡涩现象和连接处油管接口有无漏油。
3)将主汽门开启至1/3的开度后,手推危急遮断及复位装置的“遮断”手柄,切断高压油路,检查主汽门、调节汽阀和抽汽阀是否迅速关闭。
4)手拉危急遮断及复位装置的“复位”手柄将危急遮断油门挂闸,仍维持主汽门1/3的开度,分别使轴向位移遮断器和磁力断路油门动作,检查主汽门、调节汽阀和抽汽阀是否迅速关闭。
5)确认保护装置一切正常后,将各保护装置恢复正常位置,接通主汽门高压油路。
对电调系统进行静态编程及调试工作须由专业调试服务人员完成,并由用户对调试过程与结果进行记录。
6)检查主汽门是否处于关闭状态。
7)电调“复位”。
9.至主汽门前暖管
1)关闭防腐门,微开主隔离汽门的旁路门,按每分钟0.10~0.15MPa的速度将管路压力提高到正常压力,在升压过程中及时检查管路膨胀和支吊情况。
2)当管路压力升到正常压力时,逐渐开大隔离门,直至全开,然后在倒回半转,再关闭旁路门。
10.空冷装置系统投入运行:
11.启动、带负荷:
1)凡停机时间在12小时以内,或前汽缸复速级处于上汽缸壁面温度不低于300℃,下汽缸壁面温度不低于250℃,汽轮机再起动,则为热态启动。
其他情况下汽轮机启动为冷态启动。
2)汽轮机再启动和升速过程中,可全开隔离门,而汽轮机进汽则可由主汽门直接控制。
主汽门是手动操作的,开启时液压顶起,操作手轮逆时针旋转,为开启方向。
主汽门阀碟为双重阀碟;启动汽轮机时,先开启预启阀达到汽轮机额定转速,当调节器投入工作后,调节汽阀控制了蒸汽进口流量,这时才能进行全开主汽门的操作。
当主汽门速关后,必须顺时针旋转手轮直至旋紧,才能重新开启主汽门。
3)汽轮机冷态启动时间分配如下:
冲转后升速至 400r/min 2分钟
检查并维持 400r/min 8分钟
匀速升速至 1200r/min 10分钟
检查并维持 1200r/min 15分钟
匀速升速至 2500r/min 5分钟
检查并维持 2500r/min 10分钟
匀速升速至 3000r/min 10分钟
4)汽轮机热态启动及时间分配:
①热态启动应遵守以下各点:
进入汽轮机的蒸汽温度高于汽缸壁温度30℃以上,防止处于高温状态的部件被冷却。
在冲动转子前2小时,转子应处于连续盘车中。
在连续盘车情况下,应先向轴封送汽,然后再抽真空。
②热态启动时间分配如下:
冲转后升速至 500r/min 2分钟
检查并维持 500r/min 3分钟
匀速升速至 1200r/min 5分钟
检查并维持 1200r/min 3分钟
匀速升速至 2500r/min 5分钟
检查并维持 2500r/min 2分钟
匀速升速至 3000r/min 5分钟
5)汽轮机在升速过程中应注意下列情况:
①当转速升至3000r/min时,真空应达到正常值。
②轴承进油温度不低于30℃。
当进油温度达45℃时,投入冷油器(冷油器投入前,应先放油腔室内的空气),保持其出油温度为35℃~45℃。
③升速过程中,机组振动不得超过0.03mm,一旦超过此值,则应降低转速直至振动消除,维持此转速运转30min,再升速,如振动仍未消除,需再次降速运转120min。
再升速,若升速,若振动仍未消除,则必须停机检查。
6)当汽轮机转速升到~2850r/min,调速器开始投入工作,关小调节汽阀,此时即可逐渐全开主汽门。
控制提升转速至3000r/min。
7)运转正常后,按规定做各部套试验并作全面检查,一切正常后,即准备并网和接带负荷。
8)并入电网后立刻带0.6MW电负荷,停留10min,再以0.3MW/min
的速度增负荷6MW,停留8min,仍以0.3MW/min的速度增负荷至15MW。
9)减负荷的速度和增负荷的速度一样。
12.运行中的维护:
1)运行中应特别注意下列主要参数,使其符合规定:
①新蒸汽参数(见技术规范)
②电网周波应为50±0.50HZ
③主油泵出口油压力为0.951MPa,脉冲油压0.363MPa
主油泵入口油压力为0.069MPa
轴承润滑油压力为0.078~0.118MPa
④轴承进口油温为35~45℃
轴承最高回油温度为65℃
轴承最高瓦温100℃
⑤滤油器压力降0.0196~0.0392MPa
⑥汽封系统:
均压箱内压力为0.003~0.03MPa
各抽汽室真空为-0.004~-0.006MPa
⑦后汽缸排汽温度:
带负荷时<65℃
空负荷时<100℃
2)经常监视各表指针的指示,并定时记录。
在负荷变更或出现异常情况时,应作详细记录。
3)经常注意汽机各部件运转声音及振动情况,并注意有无油类及塑料等的焦味,发现异常情况,应及时采取措施,并将详细情况记入工作日志中。
4)经常按初蒸汽参数和空冷装置真空调整负荷。
5)定期对电动辅助油泵、电动高压油泵、主汽门、危急遮断设备、抽汽阀等部套作试验。
6)定期利用短时间作较大量的负菏变动,使汽门阀杆有所活动。
7)定期向调节连杆及其他的转动部分加油。
13.停机:
1)卸负荷前,应及时通知锅炉分场、电气分场作好停机准备,并对电动油泵进行试运转,检查主汽门阀杆,不应卡涩。
检查调节汽门阀杆,不应卡涩(若卡涩不能动作,则就要用主汽门或隔离阀作减负荷操作)。
2)减负荷:
①其减负荷速度按升速过程相反方向执行。
②应随时注意机组热膨胀及振动变化。
③与电网解列。
3)确定解列后,随即停止向后汽封送汽,手拍危急遮断装置或按停机
按钮,主汽门首先关闭,自动抽汽阀也关闭,然后旋转主汽门手轮至关闭位置。
4)在减速过程中,应监视润滑油压,不应低于0.049MPa。
5)转子完全停转时,应立即投入盘车装置,并连续盘车8~10小时以后可间断盘车直至转子冷却。
在连续盘车时,必须连续供油。
14.事故处理:
1)汽轮机在下列情况下应破坏真空紧急停机:
(1)机组突然发生强烈振动或金属撞击声
(2)汽轮机转速升高至3360r/min,而危急遮断装置不起作用
(3)发生水击
(4)轴端汽封冒火花
(5)任何一个轴承断油或轴承回油温度急剧升高
(6)轴承回油温度升高超过70℃,瓦温超过100℃,或轴承内冒烟
(7)油系统着火且不能很快扑灭
(8)油箱内油位突然下降到最低油位以下
(8)润滑油压降至0.0196MPa
(9)转子轴向位移超过1.3mm
(10)主蒸汽管路破裂
(11)发电机内冒烟
(12)后汽缸排汽门动作
2)汽轮机在下列情况下应不破坏真空故障停机:
(1)进汽压力大于3.63MPa,或进汽温度大于450℃
(2)进汽压力小于1.76MPa,或进汽温度小于360℃
(3)调节连杆脱落或折断,调节汽阀卡死
(4)轴承振动大于0.07mm
3)汽轮机出现下列情况而在15min内不能恢复时,应作不破坏真空故
障停机:
(1)进汽压力低于2.06MPa,但高于1.76MPa
(2)进汽温度低于370℃,但高于360℃
第一章 控制系统原理
DEH的主要任务就是调节汽轮机的蒸汽转矩,使之维持等转速运行,与外界负荷相适应。
在讨论汽轮发电机组的控制系统时,通常将汽轮发电机轴系看作一个整体旋转刚体,建立一个系统较为完善的数学模型,然后对该系统进行
机组在升速过程中(即机组没有并网),DEH控制系统通过转速调节回路来控制机组的转速,在此回路下,DEH控制系统接收现场汽轮机的转速信号,经DEH三取二逻辑处理后,作为DEH的反馈信号。
此信号与DEH的转速设定值进行比较后,送到转速回路调节器进行偏差计算,PID调节,然后输出油动机的开度指令到伺服卡。
此开度指令在伺服卡内与现场LVDT油动机位置反馈信号进行比较后,输出控制信号到伺服阀,控制油动机的开度,即控制调节阀的开度,从而控制机组转速。
升速时,操作人员可设置目标转速和升速率。
机组并网后,DEH控制系统便自动切换到负荷控制方式,在此方式下,根据运行需要,DEH具有下列三种负荷调节功能。
(1) 功率反馈控制
这种情况下,负荷回路调节器起作用。
DEH接收现场功率信号经DEH二取一冗余逻辑处理后与给定功率进行比较后,送到负荷回路调节器进行PID运算,功率PID调节输出值就是阀位设定值。
(2) 主汽压力反馈控制
在这种情况下,调节级压力回路调节器起作用。
DEH接收汽轮机调节级压力信号与给定信号进行比较后,送到调节级压力回路调节器进行PID运算,压力PID调节输出就是阀位设定值。
(3) 调频控制
在这种情况下,转速调节器投入,阀门开度由操作员通过设定转速设定值间接控制。
转速设定值与实际转速的差值与阀位不等率值比较后,送到转速调节器进行PID运算,其输出值就是阀位设定值。
上述三种模式下,功率控制和主汽压力控制方式没有一次调频功能,调频控制在并网后能够根据电网频率调整输出功率,执行一次调频功能。
机组启动时操作员可根据机组当前的热状态选择热态自启动或冷态自启动。
机组能从零转速升速到预先设定的低暖机转速启动并停留在该转速下直到设定的暖机时间结束,然后升至设定的高暖机转速并停留直到高暖机时间结束,最后升至设定的额定转速给定。
暖机时间和加速率取决于透平是‘热’还是‘冷’(由透平的停机时间来决定)当汽内壁温度小于200℃时,应选择冷态启动,大于等于200℃时,应选择热态启动。
如果需要,可以使用顺序自动启动的保持/继续命令来暂停或继续自动启动程序。
操作员也可选择手动启动,选择自认为合适的升速率和暖机转速、暖机时间,操作“保持”或“继续”。
直到升至额定转速。
第二章 控制系统的构成
DEH数字电液控制器主要由两部分构成,一是具有微处理器的控制器,二是控制对象的执行机构。
其中控制器又分为硬件和软件,硬件应该说是控制系统的基础,软件是控制系统的灵魂。
DEH的硬件是由带微处理器的主机、接口电路及外部有关设备构成,其典型配置为控制机柜(包括FCU、I/O模件、专用电缆等)、操作员站、工程师站、打印机和网络电缆等,具体硬件配置一般是根据系统设计要求确定。
软件分为系统软件和应用软件两部分,系统软件是用来使用和管理微机本身的程序,应用软件是用于完成控制系统要求需要开发的程序,它分为过程监视程序,过程控制程序,公共程序等等。
用不同的软硬件构成的系统,它的设计特点也各不相同,但其所要完成的功能是大同小异的。
下图是DEH-VP控制系统配置图。
第三章 控制系统主要功能
1远控自动挂闸
在“汽轮机已跳闸”和“所有阀全关”的条件
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