大型汽轮机运行特性1节.pptVIP

高温蠕变 汽轮机的工作温度很高，其汽缸、转子等零部件会发生蠕变，损耗寿命。转子的蠕变寿命损耗率 的计算公式如下： 式中：t—在某种工作条件下累积运行时间； —在相应条件下金属部件临界点蠕变断裂时间。 高温蠕变对寿命的损耗 从图中可看出，在同一应力下，转子工作温度越高，蠕变断裂时间越短，同一温度下，转子承受的应力越大，蠕变断裂时间就越短。 蠕变损耗累积到一定程度时，会导致转子产生裂纹，引起蠕变变形，发生动静摩擦事故。通常规定汽轮机运行十万小时后，总的变形量不得超过0.1%。 低温脆性FATT 低温脆性是指高强度合金钢在某一低温范围内，韧性特性显著下降的一种现象。 在工程应用上，把进行材料冲击试验时断口形貌中韧性和脆性破坏面积各占50％时所对应的试验温度，称为材料的脆性转变温度，记作FATT。 –材料温度＞FATT，呈现韧性破坏 –材料温度＜FATT，呈现脆性破坏，发生脆性损伤的可能性增加。 –材料在高温环境下长期工作，其FATT有缓慢升高的现象 对汽轮机转子材料的FATT有明确的要求，而且对预防汽轮机转子脆性损伤也有具体的措施 –对CrMoV转子钢来讲，FATT=80～130℃。 现代断裂力学认为：金属材料低温脆性破坏的根本原因在手材料在锻造、热处理过程中形成的潜在微小裂纹。 低温脆性破坏的预防 自从50年代相继发生了多起高强度合金钢低温脆性破坏的严重事故后，低温脆性破坏引起了人们的高度重视。 经反复实践与研究，已形成了一系列行之有效的防止汽轮机转子低温脆性破坏措施。例如： –ABB规定冷态启动时低速暖机和带初负荷暖机； –东芝要求机组在冷启时盘车状态下高压缸暖机和带初负荷暧机； –G／A公司机组冷启的中速暖机和中压缸启动方式等都是为了在低应力状态下加热转子，使转子金属温度超过材料的FATT后再转向高应力状态下工作。 寿命的管理与控制 对汽轮机寿命的评估方法，一般采用线性累积损伤法，即转子的累积总寿命损耗率Ｍ为低周疲劳损伤与高温蠕变损伤之和： 由上式可知，转子的使用寿命有寿命分配问题。 汽轮机寿命管理 汽轮机寿命管理包括两层内容： 1、在国家宏观指定的服役年限内，根据机组的带负荷方式进行寿命预分配，制定汽轮机寿命分配表，指导运行，以取得最大的经济效益； 2、进行汽轮机寿命的离线或在线监测 在汽轮机启、停和变负荷运行时，控制蒸汽温度和负荷的变化率，控制汽轮机部件的热应力，使机组的寿命损耗不超过其预分配值，在机组规定的使用年限内，实现最佳的安全经济运行，使机组发挥最佳的经济效益，实现机组运行寿命的科学管理。 汽轮机寿命的合理分配 目前通常认为汽轮机的服役年限为30年。在这30年的时间里，如何合理分配汽轮机的寿命，充分利用汽轮机的寿命，以取得最大的经济效益是汽轮机寿命分配的出发点。 对于带基本负荷的机组，汽轮机寿命的损耗主要为高温蠕变和正常检修启停所需低周疲劳对汽轮机寿命的损耗。 对调峰机组，除检修、维护需要正常启停以外还应根据电网要求，安排一定次数的热态启动和一定范围内的负荷变化。负荷变化量（率）和热态启停次数（速区）应视电网的要求而定。在分配寿命损耗时，既要考虑汽轮机寿命的合理损耗，又要考虑到电网的调峰需要。 不同国家对机组寿命管理的规定 我国“进口大容量汽轮机技术谈判指南”中规定：汽轮机的使用寿命一般为30年。在30年中，机组冷态启动100次，温态启动700次，热态启动3000，极热态启动150次，以及大于10%额定负荷突变12000次，其总的寿命损耗不大于75%。 英国国家标准(BSI) 中规定，大机组在使用寿命期内必须经得起冷态启动100次，温态启动700次，热态启动3000，以及负荷突变和频繁负荷变动。 ABB 600MW超临界机组 ABB 600MW超临界机组寿命损耗分配余度较大，30年内由热应力损耗的寿命 仅占总寿命的11.575%，其余88.425%作为高温蠕变和富裕量。该机组设计寿 命富裕是最大的。 东芝公司提供的600MW汽轮机 该表东芝公司提供的600MW汽轮机寿命损耗分配。30年实际寿命消耗 达75.45%，在600MW机组是较大的。 汽轮机寿命的监测 在实际运行过程中，由于不可预测的因素较多，可能导致实际寿命损耗与预先分配值有较大偏差，因此，有必要对汽轮机寿命损耗进行监测。 寿命监测就是定期或不定期（每次启、停中或启停后）地对汽轮机寿命的实际损耗情况进行核算，以确保机组的安全运行。 寿命监测的方式 寿命监测有两者方式：在线和离线两种方式 离线计算是在启动或停机之后，根据调节级或中压第一级的汽温变化曲线，取出各个阶段的温度变化率和温度变化量（或时间），用解析法