干貨 | 超溫超壓對(duì)汽輪機(jī)的危害

2018-01-15 14:03:16 熱電論壇　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

汽溫、汽壓異常對(duì)設(shè)備的危害在汽輪機(jī)運(yùn)行中，初終汽壓、汽溫、主蒸汽流量等參數(shù)都等于設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，這種運(yùn)行工況稱為設(shè)計(jì)工況，此時(shí)的效率最

汽溫、汽壓異常對(duì)設(shè)備的危害在汽輪機(jī)運(yùn)行中，初終汽壓、汽溫、主蒸汽流量等參數(shù)都等于設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，這種運(yùn)行工況稱為設(shè)計(jì)工況，此時(shí)的效率最高，所以又稱為經(jīng)濟(jì)工況。運(yùn)行中如果各種參數(shù)都等于額定值，則這種工況稱為額定工況。

目前大型汽輪機(jī)組的熱力計(jì)算工況多數(shù)都取額定工況，為此機(jī)組的設(shè)計(jì)工況和額定工況成為同一個(gè)工況。在實(shí)際運(yùn)行中，很難使參數(shù)嚴(yán)格地保持設(shè)計(jì)值，這種與設(shè)計(jì)工況不符合的運(yùn)行工況，稱為汽輪機(jī)的變工況。這時(shí)進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽參數(shù)、流量和凝結(jié)器真空的變化，將引起各級(jí)的壓力、溫度、焓降、效率、反動(dòng)度及軸向推力等發(fā)生變化。這不僅影響汽輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還將影響汽輪機(jī)的安全性。所以在日常運(yùn)行中，應(yīng)該認(rèn)真監(jiān)督汽輪機(jī)初、終參數(shù)的變化。

1、主蒸汽壓力升高

當(dāng)主蒸汽溫度和凝結(jié)器真空不變，而主蒸汽壓力升高時(shí)，蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的焓降增大，末級(jí)排汽濕度增加。主蒸汽壓力升高時(shí)，即使機(jī)組調(diào)速汽閥的總開度不變，主蒸汽流量也將增加，機(jī)組負(fù)荷則增大，這對(duì)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性有利。但如果主蒸汽壓力升高超出規(guī)定范圍時(shí)，將會(huì)直接威脅機(jī)組的安全運(yùn)行。因此在機(jī)組運(yùn)行規(guī)程中有明確規(guī)定，不允許在主蒸汽壓力超過極限數(shù)值時(shí)運(yùn)行。

主蒸汽壓力過高有如下危害：

（1）主蒸汽壓力升高時(shí)，要維持負(fù)荷不變，需減小調(diào)速汽閥的總開度，但這只能通過關(guān)小全開的調(diào)速汽閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。在關(guān)小到第一調(diào)速汽閥全開，而第二調(diào)速汽閥將要開啟時(shí)，蒸汽在調(diào)節(jié)級(jí)的焓降最大，會(huì)引起調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉片過負(fù)荷，甚至可能被損傷。

（2）末級(jí)葉片可能過負(fù)荷。主蒸汽壓力升高后，由于蒸汽比容減小，即使調(diào)速汽閥開度不變，主蒸汽流量也要增加，再加上蒸汽的總焓降增大，將使末級(jí)葉片過負(fù)荷，所以，這時(shí)要注意控制機(jī)組負(fù)荷。

（3）主蒸汽溫度不變，只是主蒸汽壓力升高，將使末幾級(jí)的蒸汽濕度變大，機(jī)組末幾級(jí)的動(dòng)葉片被水滴沖刷加重。

（4）承壓部件和緊固部件的內(nèi)應(yīng)力會(huì)加大。主蒸汽壓力升高后，主蒸汽管道、自動(dòng)主汽閥及調(diào)速汽閥室、汽缸、法蘭、螺栓等部件的內(nèi)應(yīng)力都將增加，這會(huì)縮短其使用壽命，甚至造成這些部件受到損傷。由于主蒸汽壓力升高時(shí)會(huì)帶來(lái)許多危害，所以當(dāng)主蒸汽壓力超過允許的變化范圍時(shí)，不允許在此壓力下繼續(xù)運(yùn)行。若主蒸汽壓力超過規(guī)定值，應(yīng)及時(shí)聯(lián)系鍋爐值班員，使它盡快恢復(fù)到正常范圍；當(dāng)鍋爐調(diào)整無(wú)效時(shí)，應(yīng)利用電動(dòng)主閘閥節(jié)流降壓。如果采用上述降壓措施后仍無(wú)效，主蒸汽壓力仍繼續(xù)升高，應(yīng)立即打閘停機(jī)。

2、主蒸汽壓力下降

當(dāng)主蒸汽溫度和凝結(jié)器真空不變，主蒸汽壓力降低時(shí)，蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的焓降要減少，蒸汽比容將增大。此時(shí)，即使調(diào)速汽閥總開度不變，主蒸汽流量也要減少，機(jī)組負(fù)荷降低；若汽壓降低過多時(shí)，機(jī)組帶不到滿負(fù)荷，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性降低；這時(shí)調(diào)節(jié)級(jí)焓降仍接近于設(shè)計(jì)值，而其它各級(jí)焓降均低于設(shè)計(jì)值，所以對(duì)機(jī)組運(yùn)行的安全性沒有不利影響。如果主蒸汽壓力降低后，機(jī)組仍要維持額定負(fù)荷不變，就要開大調(diào)速汽閥增加主蒸汽流量，這將會(huì)使汽輪機(jī)末幾級(jí)特別是最末級(jí)葉片過負(fù)荷，影響機(jī)組安全運(yùn)行。當(dāng)主蒸汽壓力下低超過允許值時(shí)，應(yīng)盡快聯(lián)系鍋爐值班員恢復(fù)汽壓；當(dāng)汽壓降低至最低限度時(shí)，應(yīng)采用降低負(fù)荷和減少進(jìn)汽量的方法來(lái)恢復(fù)汽壓至正常，但要考慮滿足抽汽供熱汽壓和除氧器用汽壓力，不要使機(jī)組負(fù)荷降得過低。

3、主蒸汽溫度升高

在實(shí)際運(yùn)行中，主蒸汽溫度變化的可能性較大，主蒸汽溫度變化對(duì)機(jī)組安全性、經(jīng)濟(jì)性的影響比主蒸汽壓力變化時(shí)的影響更為嚴(yán)重，所以，對(duì)主蒸汽溫度的監(jiān)督要特別重視。對(duì)于高溫高壓機(jī)組，通常只允許主蒸汽溫度比額定溫度高5℃左右。當(dāng)主蒸汽溫度升高時(shí)，主蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的總焓降、汽輪機(jī)相對(duì)的內(nèi)效率和熱力系統(tǒng)的循環(huán)熱效率都有所提高，熱耗降低，使運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益提高，但是主蒸汽溫度升高超過允許值時(shí)，對(duì)設(shè)備的安全十分有害。

主蒸汽溫度升高的危害：

（1）調(diào)節(jié)級(jí)葉片可能過負(fù)荷。主蒸汽溫度升高時(shí)，首先調(diào)節(jié)級(jí)的焓降增加；在負(fù)荷不變的情況下，尤其當(dāng)高速汽閥中，僅有第一調(diào)速汽閥全開，其它調(diào)速汽閥關(guān)閉的狀態(tài)下，調(diào)節(jié)級(jí)葉片將發(fā)生過負(fù)荷。

（2）金屬材料的機(jī)械強(qiáng)度降低，蠕變速度加快。主蒸汽溫度過高時(shí)，主蒸汽管道、自動(dòng)主汽閥、調(diào)速汽閥、汽缸和調(diào)節(jié)級(jí)進(jìn)汽室等高溫金屬部件的機(jī)械強(qiáng)度將會(huì)降低，蠕變速度加快。汽缸、汽閥、高壓軸封堅(jiān)固件等易發(fā)生松弛，將導(dǎo)致設(shè)備損壞或使用壽命縮短。若溫度的變化幅度大、次數(shù)頻繁，這些高溫部件會(huì)因交變熱應(yīng)力而疲勞損傷，產(chǎn)生裂紋損壞。這些現(xiàn)象隨著高溫下工作時(shí)間的增長(zhǎng)，損壞速度加快。

（3）機(jī)組可能發(fā)生振動(dòng)。汽溫過高，會(huì)引起各受熱金屬部件的熱變形和熱膨脹加大，若膨脹受阻，則機(jī)組可能發(fā)生振動(dòng)。在機(jī)組的運(yùn)行規(guī)程中，對(duì)主蒸汽溫度的極限及在某一超溫條件下允許工作的小時(shí)數(shù)，都應(yīng)作出嚴(yán)格的規(guī)定。一般的處理原則是：當(dāng)主蒸汽溫度超過規(guī)定范圍時(shí)，應(yīng)聯(lián)系鍋爐值班員盡快調(diào)整、降溫，汽輪機(jī)值班員應(yīng)加強(qiáng)全面監(jiān)視檢查，若汽溫尚在汽缸材料允許的最高使用溫度以下時(shí)，允許短時(shí)間運(yùn)行，超過規(guī)定運(yùn)行時(shí)間后，應(yīng)打閘停機(jī)；若汽溫超過汽缸材料允許的最高使用溫度，應(yīng)立即打閘停機(jī)。

4、主蒸汽溫度降低

當(dāng)主蒸汽壓力和凝結(jié)真空不變，主蒸汽溫度降低時(shí)，主蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的總焓降減少，若要維持額定負(fù)荷，必須開大調(diào)速汽閥的開度，增加主蒸汽的進(jìn)汽量。一般機(jī)組主蒸汽溫度每降低10℃，汽耗量要增加1.3%~1.5%。主蒸汽溫度降低時(shí)，不但影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，也威脅著機(jī)組的運(yùn)行安全。

主蒸汽溫度降低危害：

（1）末級(jí)葉片可能過負(fù)荷。因?yàn)橹髡羝麥囟冉档秃螅瑸榫S持額定負(fù)荷不變，則主蒸汽流量要增加，末級(jí)焓降增大，末級(jí)葉片可能過負(fù)荷狀態(tài)。

（2）末幾級(jí)葉片的蒸汽濕度增大。主蒸汽壓力不變，溫度降低時(shí)，末幾級(jí)葉片的蒸汽濕度將要增加，這樣除了會(huì)增大末幾級(jí)動(dòng)葉的濕汽損失外，同時(shí)還將加劇開幾級(jí)動(dòng)葉的水滴沖蝕，縮短葉片的使用壽命。

（3）各級(jí)反動(dòng)度增加。由于主蒸汽溫度降低，則各級(jí)反動(dòng)度增加，轉(zhuǎn)子的軸向推力明顯增大，推力瓦塊溫度升高，機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性降低。

（4）高溫部件將產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和熱變形。若主蒸汽溫度快速下降較多時(shí)，自動(dòng)主汽閥外殼、調(diào)節(jié)級(jí)、汽缸等高溫部件的內(nèi)壁溫度會(huì)急劇下降而產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和熱變形，嚴(yán)重時(shí)可能使金屬部件產(chǎn)生裂紋或使汽輪機(jī)內(nèi)動(dòng)、靜部分造成磨損事故；當(dāng)主蒸汽溫度降至極限值時(shí)，應(yīng)打閘停機(jī)。

（5）有水擊的可能。當(dāng)主蒸汽溫度急劇下降50℃以上時(shí)，往往是發(fā)生水沖擊事故的先兆，汽輪機(jī)值班員必須密切注意，當(dāng)主蒸汽溫度還繼續(xù)下降時(shí)，為確保機(jī)組安全，應(yīng)立即打閘停機(jī)。

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