汽轮机的运行操作 - 汽轮机的启动

下面以汽轮机的冷态启动为例来说明汽轮机的启动程序。

1、暖管和疏水暖管和疏水是汽轮机启动前的一项重要工作。

当蒸汽进入冷态的蒸汽爹道时，将提升管壁温度，同时蒸汽急剧冷凝成水。因此暖管和疏水必须相互配合，把冷凝k及时疏出，防止管道出现水击。另外当汽轮机冲转时，若这些水被高速蒸汽流带人工业汽色机时，会使工业汽轮机内部产生水冲击而使轴向推力大大增加，并可能损伤转子和止推轴承。

暖管所需时间取决于管道长度、管径尺寸、蒸汽参数的高低和管道强度所允许的温升速￡。要很好地掌握升温、升压速度，当升温太快时，管道内外壁面温差很大，会引起很大的热应力。暖管过程分低压暖管和升压暖管两步进行，低压暖管是用低压力、大流量的蒸汽进行暖管，汽压一般维持在0.25～0.3MPa，而高参数、大功率机组保持在o．5～0.6MPa。采用低压力、大流量蒸汽暖管比高压力、小流量蒸汽使金属受热更为均匀，对管道较为安全。

当管壁温度升到低压暖管压力下的蒸汽饱和温度1500C左右时，而且管壁内外温差不大时，便可以升压暖管，将管道压力逐渐升到额定压力。升压速度取决于管道强度所允许的温升速度，一般中参数机组升压时允许管道温升速度为5～10℃/min，高压汽轮机升压速度为0.1～0.2MPa /min，温升速度不得超过3～5℃/min。

暖管时应当注意防止蒸汽漏人工业汽轮机内，以防止上、下气缸温差过大和转子热弯曲。机组启动前，新蒸汽温度要高于饱和蒸汽温度50℃以上。

2、盘车  

盘车工作在启动之前，尤其在停机之后是非常重要的，因为启动过程是机组被加热过程，而停机过程是机组被冷却过程。在启动前，由于阀门内漏后通入轴封汽等原因，缸体内会进入蒸汽。如果转子不是在运动状态下加热，则转子会发生热变形，使得转会向上弯曲，影响径向间隙，产生振动，严重时还会引启动静部件间磨损，发生事故。因此在汽轮机冲转之前，在暖管时就要启动润滑油系统，并使盘车装置投入运行，使转子缓慢转动后，才可以向轴封供汽，加速抽真空。

盘车可分为手动盘车（定期盘车）和电动盘车（连续盘车）两种方式。应当注意，在盘车时（特别是连续盘车）应尽可能地保证轴承必要的润滑条件，以免损坏轴瓦。在盘车时转子以低速转动，在轴颈处不能形成正常的油膜，可能形成半干摩擦，使轴承的轴瓦会发生粞
外的磨损，因此盘车时间也不要拖得太长。

对于没有盘车装置的汽轮机，启动时最好先冲转后再向轴封供汽，以免转子静止受拱变形。

3、建立真空对凝汽式汽轮机来说，建立真空对机组出力及经济性都有很大的影响启动时真空度高，也就是凝汽器内绝对压力低，从而气缸内压力低，则机内空气密度小，掣子转动时摩擦鼓风损失就少，转子冲动时所需要的蒸汽量也会减少。这样减少了蒸汽消耗提高了经济性，同时又减小了叶片所受的力，因为叶片所受力是与蒸汽流量成正比的，有助于安全启动。

冲动转子时对真空值要求达到450～500mmHg (60～67kPa)，不允许在过低的真空层下冲动转子。如果启动真空度低，则转子冲动时阻力大，启动汽量大，除了不经济外，叶受力也大，同时排汽温度也高，不利于凝汽器安全运行。一般中压机组启动真空值为正常空值的60%～70%，随着转速的增加，真空值也应随之上升。一般的设备对启动所需最真空值都有明确的要求，若制造厂没有明确的规定，则按启动时真空度至少应达350mmHg (47kPa)以上执行。

4、轴封供汽在工业汽轮机转子冲动前，抽气装置已经投入工作，它所建立的真空{能够达到要求时，即可以在不向轴封供汽条件下冲动转子，一旦冲动后立即向轴封供汽，真空值随转速不断升高。如果抽汽装置不能达到汽轮机冲转要求的真空度，就应首先向轴i供汽，向轴封供汽的目的是为了防止空气沿汽封进入气缸，较快地建立起有效的真空。对电动盘车机构的机组，可以在连续盘车状态下先向轴封供汽；对有手动盘车机构的机组，可以在每隔几分钟将转子转动180。的情况下向轴封供汽。在转子静止状态下一般禁止向封供汽。对凝汽式汽轮机，若轴封汽达不到真空要求，汽轮机又没有盘车装置的话，可以：冲转之前向轴封供汽，但时间越短越好，供轴封汽后要争取尽快冲转。

5、冲动转子冲动转子是启动操作的关键，真正的启动从这里开始。冲动转子是汽。机由冷态变到热态、由静止到转动的开始，关键是控制工业汽轮机金属温度的升高和转子速的升高。转子刚一转动，接近额定温度的新蒸汽进入金属温度较低的工业汽轮机，这时汽对金属进行剧烈凝结放热，因此工业汽轮机金属温度变化剧烈，容易造成很大的热应力。随着转速的升高，工业汽轮机温度也将升高，气缸内的蒸汽对金属对流放热逐渐增大，金属温升速度才放慢。为了减少热应力，在额定参数下冷态启动的机组，采用限制新蒸汽流量、延长暖机升速时间的办法来控制金属加热速度。

转子转动后，要对机组进行详细检查，监视转子并判断转子转动是否正常。大部分汽轮机都装有轴承温度、转子振动、转子轴位移等在线监测装置，通过监测仪表判断汽轮机转动是否正常。另外还要用听棒倾听机组内部有无金属碰擦声，用手凭经验感觉或用测振仪器检查汽轮机轴承箱、缸体的振动。如机组有明显的振动、内部有金属摩擦声，说明转子存在碰擦，应当紧急停机，并找出原因，处理后再开车。

汽轮机冲转后，应立即检查凝汽器的真空度，由于一定数量的蒸汽突然进入凝汽器，真空度可能降低很多，当蒸汽正常凝结后，真空度又要上升。要注意调整凝汽器的水位，防止凝汽器无水和满水情况。转子冲转一切正常后，在规定的转速下进行低速暖机，暖机时注意疏水。

6、暖机和升速转子冲转之后，在转速升到额定转速之前，需要有一个暖机和升速过程。暖机的目的在于使工业汽轮机部件受热均匀、减少温差，避免产生过大的热变形和热应力。暖机的转速和时间随着机组参数、功率和结构的不同而不同。对于冲动式汽轮机的级数不多、间隙较大、叶轮式的转子，所需暖机时间相对较少。对级数多、间隙小的反动式汽轮机来说暖机所需的时间就要很长；对中等参数汽轮机暖机时间较短，对高参数机组暖机时间则较长。不同的机组，制造厂都提供不同的暖机和升速曲线。

根据制造厂的规定，目前多采用分段升速暖机，即在不同的转速阶段进行暖机，这种暖机方式要比稳定在一个低转速下进行暖机效果好。一般分为低速暖机、中速暖机和高速暖机三个过程。低速暖机使各部件均匀受热，一方面可以减少各部件的热变形和热应力；另一方面也给操作、维修人员全面检查设备提供了时间。中速暖机是为过临界转速做准备，暖机时间也要充分，一般在中速暖机前后，法兰内外壁温差不断增加，法兰与螺栓的温差也不断增加，因此这时要严格控制法兰内外壁、法兰与螺栓和气缸左右两侧的温差，注意检查汽轮机各部位的膨胀情况。另外还要检查蒸汽参数、真空度是否稳定并符合要求，油系统是否正常等，做好过临界转速的前期工作。高速暖机是在进入调速器工作前的某一转速下暖机，是汽轮机升速过程中加热速度最大的阶段，此时蒸汽进汽量大，金属膨胀比较大，要注意对机组检查，另外转速升高后，转子振动，轴承温度将升高，要重点监视。

暖机过程结束后，即可将汽轮机转速升到调速器控制转速。在转子的每一个升速过程中都要严密监视汽轮机振动，汽轮机振动值是升速中汽轮机状态好坏的重要监视指标，当发生不正常振动时，表明暖机不良或升速过快，造成汽轮机主要部件变形或中心线变动，甚至引
起摩擦，此时应当把转速降低，直到异常振动消失，再进行暖机10～30min，才可继续升速。如果是因为转子热弯曲引起的振动，则经过降低转速暖机后，振动可以消除，然后再升速，如升速后仍然出现过大的振动应立即打闸停机，查明原因，予以消除。振动过大时，绝
不允许强行升速，否则会造成转子内件严重磨损，转子永久性弯曲等事故。

汽轮机转子大部分都是柔性转予，正常运行转速一般在一阶临界转速之上，所以在升速过程中一定要通过一阶临界转速。因为临界转速是机组的共振转速，在这个转速下振动加剧，特别是对动平衡较差的转子，振动更大。长时间在临界转速附近运转会造成机械损坏，
因此升速过程中通过临界转速要快，不允许在此转速下长时间停留。

7、调节、保安系统的检查和试验当机组转速接近调速器工作转速时，升速应缓慢，注意观察调速器投入工作时有没有抖动和转速波动情况，并记录调速器开始工作转速。在调速器不能自动维持机组转速或变速机构不能有效调整和控制转速的情况下禁止汽轮机投入运行。

在确认调速器正常投入工作后，稳定运行10～15min，对机组进行全面检查，确认一切正常后，即可进行保安系统的试验。

在下列情况下应做危急保安器跳闸试验：

①汽轮机首次安装试运转或大修后；
②停机拆开调节和保安系统并对保安系统部件进行检修或更换后；
③更换或修理过汽轮机转子与危急保安器；
④每运行8000h或距前次试验已间隔8000h，应利用停机或启动的机会进行超速跳闸试验。

危急保安器的动作转速一般设计为汽轮机最大连续运行转速的110%，危急保安器动作后，通过快速跳闸系统使汽轮机停车，以确保设备安全。试验时超速跳闸转速应符合制造厂的规定，不同厂规定的合格标准不一样，但一般来说，试验在同一情况下要做三次，实测跳闸转速和规定的跳闸转速的差值在规定的跳闸转速的±1%以内即为合格。若超过此值必须进行调整，直到合格为止。

汽轮机做超速试验，一定要由熟练的操作人员进行。做超速试验前应先进行手动打闸停机试验，以检查自动主汽阀、调节汽阀、抽汽阀等的关闭情况，确认工作正常。在试验过程中，若转速达到跳闸转速的上限但危急保安器未动作，应立即手动打闸停机，防止转速过高，损坏转子。另外在做超速跳闸试YUN时，只有当汽轮机转速下降到额定转速的90%以下时，偏心飞锤所受离心力小于复位弹簧力，偏心飞锤回位后，方可重新挂闸，以免损坏脱扣机构。

(8)汽轮机带负荷  汽轮机单机试车时间不宜过长，在危急保安器试验合格后，即可降速、停机。停机达规定时间后，即可连上汽轮机与压缩机间的联轴器，重新开车，对机组加负荷，即压缩机升压。对工业汽轮机来说不宜长期进行空负荷或过低负荷运转，长时间空转或低负荷运行会造成以下不良影响。

①长时间空转或低负荷运行时，调节汽阀在开度很小的范围内工作，蒸汽节流现象严重，压力降落大，流速也大，其后果是使调节汽阀的阀座和阀体磨损加剧。

②在空负荷或低负荷运行时，通过工业汽轮机的蒸汽流量很小，不足以把转子转动日寸的摩擦鼓风损失所产生的热量带走，这将导致排汽温度高于正常值，会造成排汽缸或凝汽器温度过高。

在汽轮机的加负荷过程中，蒸汽流量不断增加，机组的振动、位移也随之变化。因此，在加负荷过程中，应对机组的振动、位移、热膨胀、轴承温度、油温及压缩机有无喘振迹象等进行认真检查和记录，发现异常应查找原因；及时处理。

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