汽轮机的运行.ppt

火电厂技术联盟 The Department Of power engineering 汽轮机的运行 汽轮机主要零部件的热应力、热膨胀和热变形 一、汽轮机部件内的热应力 汽轮机启停机或变负荷过程中，其零部件由于温度变化而产生膨胀 热变形 或收缩变形。 热应力 热变形受到外部约束或内部金属纤维间的约束时，在零件内部产生 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。 均匀受热 产生热应力 的根本原因： 零部件内温度分布不均匀或零部件变形受到约束。 热压冷拉 转子 启动 停机 转子表面 热压应力 转子中心孔表面 热拉应力 转子表面 热拉应力 转子中心孔表面 热压应力 汽缸 启动 停机 汽缸内壁面 热压应力 汽缸外壁面 热拉应力 汽缸内壁面 热拉应力 汽缸外壁面 热压应力 汽轮机主要零部件的热应力、热膨胀和热变形 交变热应力 低周疲劳 转子易出现裂纹 汽轮机主要零部件的热应力、热膨胀和热变形 二 、汽轮机部件内的热膨胀 汽缸和转子若热膨胀或收缩受阻，则产生热应力或热变形 为减小部件的热应力，在结构上要保证机组和部件能自由膨胀， 又不破坏相对位置。因此： 1．热膨胀 蒸汽参数或负荷发生变化时，汽缸内蒸汽温度相应变化，汽缸和转子被加热 或冷却，使其产生膨胀或收缩。 相互组合的零件间留有膨胀间隙，用键定位； 汽缸和轴承座放置在台板上，以纵销、横销和立销组成滑销系统定位；汽缸以滑销系统形成的绝对死点为基点，向四周膨胀，保持中心线不变； 转子径向以支持轴承支撑、定位；轴向以推力轴承定位，使转子与汽缸同心；转子以推力轴承为相对死点，相对汽缸进行膨胀，留有轴向膨胀间隙； 与汽缸相连的管道要有“U”形或Z”形弯，或伸缩节，尽可能减少作 用在汽缸上的力，使之不影响汽缸膨胀。 汽轮机主要零部件的热应力、热膨胀和热变形 质面比： 汽缸、转子的重量分别与它们接触蒸汽的表面积（即金属的受热面积）之比。质面比的大小代表蓄热量的大小 启动时汽缸应连续均匀的胀出。 2汽缸和转子的相对胀差 转子的质面比 大容量汽轮机汽缸的质面比 （通常高压汽缸的质量是转子质量的3-4倍，而汽缸与蒸汽的接触面积仅是转子的1/5左右） 由于相对速度较大，蒸汽对转子的放热系数大于蒸汽对汽缸的放热系数 受热时期 转子的平均温升速度汽缸的平均温升速度 汽轮机停机或减负荷时 转子的温降速度汽缸的温降速度 负胀差 正胀差 胀差的大小表明了汽轮机轴向动静间隙的变化情况 蒸汽温度变化愈快，相对胀差也愈大。相对胀差在转子远离推力轴承的一端测量。 汽轮机主要零部件的热应力、热膨胀和热变形 三、汽轮机部件内的热变形 当转子或汽缸周向温度不均、膨胀量不同时，产生热变形。迫使汽缸拱曲 和椭圆变形、转子弯曲，使汽封的径向间隙变化。 1 上下汽缸温差引起的热变形 汽轮机在启动、停机过程中，上下汽缸往往出现温差，即上缸温度高于 下缸温度，其主要原因如下： （1）上下汽缸质量和散热面积不同。下缸比上缸质量大，且下缸布置有回热抽汽管道和疏水管道，散热面积大，因而，在同样保温、加热或冷却条件下，上缸温度比下缸温度高； （2）汽缸内部因温度较高的蒸汽上升，凝结放热大于凝结水下流的放热，而蒸汽凝结的疏水流至下缸经疏水管排出，疏水水膜降低了下缸受热条件。 （3）停机后汽缸内形成空气对流，温度较高的空气聚集在上缸，下缸内的空气温度较低，使上下汽缸的冷却条件产生差异，从而增大了上下汽缸的温差； 4）一般情况下，下汽缸的保温不如上缸，运行时，由于振动，下缸保温材料容易脱落，而且下缸是置于温度较低的运行平台以下并造成空气对流，使上下汽缸冷却条件不同，增大了温差； 启动、停机过程中上下汽缸的温差，造成上缸膨胀大于下缸，而使上缸向上 拱起， 上下汽缸温差最大值往往出现在调节级附近区域内，因此上缸最大的拱起是在调节级附近 下汽缸底部动静部分径向间隙减少 调节级处上下汽缸温差，每增加 10℃，该处径向间隙变化0.1~0.15 毫米左右。汽轮机启动时，上下 汽缸温差一般要求控制在35~50℃范 围以内 汽轮机主要零部件的热应力、热膨胀和热变形 内缸 外缸 汽轮机主要零部件的热应力、热膨胀和热变形 为控制上下汽缸温差 启动过程 严格控制温升速度 高加滑启 保证汽缸疏水畅通 维修方面 采用较好的保温结构和选用优质保温材料， 并可适当加厚保温层 加装挡风板，以减少空气对流 2 法兰热翘曲 当汽缸法兰内壁温度高于外壁温度时，内壁金属伸长较多，外壁金属伸长较少，这样就会使法兰在水平面内产生热弯曲。 汽轮机启停概述 一、 启动方式分类 机组状态变化最为剧烈的运行工况是启停工况。 温度、应力的变化 疲劳、蠕变损伤，机组的寿命损耗 汽轮机启动方式大致可分为三类： 1．按新汽参数分类 额定参数启动 滑参数启动 整个启动过程中电动主闸门