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电气百科:汽轮机启动时转子三热的监测

文章来源:zjx987654 作者:【*】 点击:次 时间:2019/11/21 13:41:03

汽轮机转子“三热(热应力、热膨胀、热变形)”是决定汽轮机升速率和升负荷率的重要因素。

1、冷态启动时的监控参数

为了保证汽轮冷态机启动的顺利进行,防止加热不均匀使金属部件产生过大的热应力、热变形、以及由此而引起的动静部分摩擦,应按制造厂规定控制好各项指标。

热应力和热变形是因为不均匀地加热金属部件而引起的。加热不均匀的程度决定了热应力和热变形的大小。要了解加热不均匀的程度变化必须借助传热学的知识,确定加热过程中受热物件内部温度场的分布。因为热应力和热变形与温度场的分布有严格的对应关系。根据表的数据,应控制以下指标。

1.1蒸汽的温升速度

冷态滑参数启动的过程中,限制加负荷的主要因素是胀差正值的增大,而影响胀差的主要因素就是蒸汽的升温速度。蒸汽升温速度越快,不仅转子内的温差大,而且转子与汽缸的温差也越大,其相对胀差也就越大。因此一般限制主蒸汽温升率和再热蒸汽的升温速度在规定范围内。根据数据计算可得,冷态低速启动时主蒸汽温升率为12.67℃/min,高速冷态启动时主蒸汽温升率为6.33℃/min,初始负荷下的冷态启动主蒸汽温升率为5.85℃/min。


1.2金属的温升变化

汽轮机启动时,金属中应力的大小是由其内、外壁温差决定的,而且温差又与金属的升温速度有关,因此控制金属升温率是控制热应力的最基本手段。对于具体的机组各部件的几何尺寸是固定的,温升率越高则其内外壁温差越大。因此制造厂家在规程中规定的各种允许温差都是以允许应力为基础的;允许温差又与金属的升温速度有一定的关系。所以控制金属的升温速度不仅可以调整转子和汽缸的相对胀差,而且可以控制零部件中的启动热应力。

1.3上、下汽缸温差

上、下汽缸温差的大小影响汽缸的上拱形变(弯曲)及转子的热弯曲值。因此上、下缸温差控制在规定值范围内。根据表二数据,空负荷运行时,汽轮机各缸壁温上限在55℃、下限在-55℃时会跳机,上限在30℃、下限在-30℃时会报警。带负荷时汽轮机各缸壁温上限在45℃、下限在-45℃时会延迟2min,此时会发生跳机现象,上限在30、下限在-30时会报警。

2、热态启动时的监控参数

2.1蒸汽参数

热态启动前,机组金属部件已有较高的温度只有选择较高的冲转参数,才能使蒸汽温度与金属相匹配即他们的温差应符合汽轮机的热应力、热变形和胀差的要求。一般宜采用正温差启动(即蒸汽温度高于金属温度)。

如调节级段的汽缸和转子表面温度在450℃以上,则采用正温差启动有困难,为了满足电力负荷的要求,只好采用负温差启动(即蒸汽温度低于金属温度)。负温差启动过程中,转子和汽缸先受到蒸汽冷却,而后又随蒸汽参数的升高而被加热,转子和汽缸受一次交变热应力循环,增加了寿命损耗。若汽温过低冲转,则在转子表面和汽缸内壁引起过大的热应力,严重时产生裂纹和过大变形,导致动静间隙变化发生摩擦故障。在负温差启动过程中,要严密监视蒸汽的温度值,并尽快提高汽轮机的进气温度,严密监视机组胀差、振动等,尽快升速、并网及带负荷。如果压缩热应力超过材料的屈服极限,局部地方会产生塑性变形。在初始负荷(5%~10%额定负荷,又称基本负荷)以前,由于塑性变形不能恢复,在转子表面会出现残余拉应力,但在高温条件下,由于材料松弛致使残余应力随着时间的增加而逐渐减小。

2.2转子与蒸汽的温差

在转子存在弹性热弯曲时启动汽轮机,转子重心与旋转中心偏离,高速旋转将产生更大的离心力,使转子弯曲增大并出现动静部分之间的径向摩擦和轴向摩擦,摩擦部位温度急剧升高,又促使转子进一步弯曲,而弯曲增大又引起摩擦加剧,这种恶性循环有可能导致汽轮机大轴永久性弯曲。在热态冲转前消除转子的弯曲是机组热态启动的关键条件。热态启动过程中,汽轮机迅速进行冲转、升速、并网、升负荷至初负荷点,不能期待在机组冲转后再来矫正转子热弯曲。大型机组汽轮机转子轴径大,轴系长,即使启动前大轴弯曲合格,也不等于大轴横截面上温度分布均匀。因此,要求热态冲转前要进行连续盘车,以消除转子暂时性热弯曲。若启动前转子挠度超过规定值,则应延长盘车时间。连续盘车期间应避免盘车中断,如有中断,则应按规定延长盘车时间。盘车时要仔细听声音,检查轴封处有无金属摩擦声,如有摩擦,应采取措施消除后再启动。

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