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一文详解汽轮机运行中的维护常识

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阅读次数:248    发布时间:2021-01-20 14:51:05

汽轮机正常运行中的维护,是保护汽轮机的安全与经济运行的重要环节之一。汽轮机的维护是汽轮机运行人员的职责,勤于检查分析情况,防止事故发生,并尽可能提高运行的经济性。


一、汽轮机运行人员基本工作

配备必要的操作、维护人员后必须进行专门训练,务必使他们熟悉机组的结构、运转特性和操作要领。运行人员的基本工作有以下几个方面:

1、通过监盘,定时抄表(一般每小时抄录一次或按特殊规定时间抄录),对各种表计的指示进行观察,对比、分析,并做必要的调整,保持各项数值在允许变化范围内。

2、定时巡回检查各设备、系统的严密性,各转动设备(泵、风机)的电流,出口压力,轴承温度,润滑油量、油质及汽轮机振动状况,各种信号显示、自动调节装置的工作,调节系统动作是否平稳和灵活,各设备系统就地表计指示是否正常。保持所管辖区域的环境清洁,设备系统清洁完整。

3、按运行规程的规定或临时措施,做好保护装置和辅助设备的定期试验和切换工作,保证它们安全,可靠地处于备用状态。

4、除了每小时认真清晰地抄录运行记录表外,还必须填写好运行交接班日志,全面详细地记录8h值班中出现的问题。


二、汽轮机运行监视

在汽轮机运行中,操作人员应对汽轮机本体、凝汽系统和油系统进行全面的监视。主要监视的项目有:新汽压力和温度、真空(或排汽压力)、段压力、机组振动、转子轴向位移、汽缸热膨胀、机组的异声、凝汽器的蒸汽负荷、循环水的进口温度及水量、真空系统的密闭程度、油压、油温、油箱油位、油质和油冷却器进出口水温等。特别是对各项的变化趋势进行检查和记录,这对防止事故发生、查明事故原因和研究处理措施都是很必要的。

1、监视段压力检查

在汽轮机中,汽轮机第一级后压力与通过汽轮机蒸汽流量近似成正比,如因结垢使流通面积小于设计值,欲维持相同的蒸汽流量或功率,则第一级后压力与流通面积减小的程度成比例地增加。汽轮机运行中,监视功率相同时汽轮机第一级后压力的变化可判断通流部分结垢的的程度,通常把第一级后压力称为监视段压力。

如果在同一负荷下(汽轮机的初、终参数相同)、监视段压力升高,这说明该监视段以后的通流面积减小,通流部分有可能结垢,有时由于某些金属零件碎裂或机械杂物侵入,堵塞了通流部分,或是由于叶片损坏变形等引起。临时停用加热器时,若主蒸汽流量不变,也将引起监视段压力升高。通过对监视段压力变化的观察分析,还可以判断通流部分的蒸汽流量是否过大(避免某些级过负荷),可以及时地把负荷减小到监视段压力允许的数值,或把某些级的压差降低到允许的数值范围内,以防止机组内的零部件被超压破坏。对于监视段压力,不仅要监督其绝对值的变化,还要监督各级段之间的压力差是否超过标准值,防止某个级段的压差超过标准值而引起该级段的隔板和动叶工作应力增大,造成设备损坏。

一般情况下,每周或每旬记录一次监视段压力,并与大修后记录的标准值比较,当发现超过标准值1.5%-2%以上时,应当每天都进行一次记录和核对(应先校验压力表,确认其无误),如发现超过标准值的5%(反动式机组不应超过标准值的3%),应当采取限制措施。如果分析后认为是由于通流部分结垢引起的,应进行清洗,如果是由于通流部分损坏引起的,应当及时申请停机修复,暂时不能停机修复时,应把机组负荷限制到与监视段压力相应的允许范围内,以保证机组安全运行。

2、初参数与终参数监视

在汽轮机运行中,初终汽压、汽温、主蒸汽流量等参数都等于设计参数时,这种运行工况称为设计工况,此时的效率最高。在实际运行中,很难使参数严格地保持设计值,这时进入汽轮机的蒸汽参数、流量和凝汽器真空的变化,将引起各级的压力、温度、焓降、反动度及轴向推力等发生变化。这不仅影响汽轮机运行的经济性,还将影响汽轮机运行的安全性。所以在日常运行中,应该认真监督汽轮机初、终参数的变化。

(1)主蒸汽压力升高

当主蒸汽温度和凝汽器真空不变,而主蒸汽压力升高时大,即使机组调运汽阀的总开度不变,主蒸汽流量也将增加,机组负荷则增大,这对运行的经济性有利。但如果主蒸汽压力升高超出规定范围时,将会直接威胁机组的安全运行。因此在机组运行规程中有明确规定,不允许在主蒸汽压力超过极限数值时运行。

主蒸汽压力过高有如下危害:

主蒸汽压力升高时,要维持负荷不变,需减小调速汽阀的总开度,但这只能通过关小末全开的调速汽阀来实现。在关小到第一调速汽阀全开,而第二调速汽阀将要开启时,蒸汽在调节级的焓降最大,会引起调节级动叶片过负荷,甚至可能被损伤。

未级叶片可能过负荷。主蒸汽压力升高后,由于蒸汽比容减小,即使调速汽阀开度不变,主蒸汽流量也要增加,再加上蒸汽的总焓降增大,将使末级叶片过负荷,所以,这时要注意控制机组负荷。

主蒸汽温度不变,只是主蒸汽压力升高,将使末几级的蒸汽湿度变大,机组末几级的动叶片被水滴体刷加重。承压部件和紧固部件的内应力会加大。主蒸汽压力升高后,主蒸汽管道、自动主汽阀及调速汽阀室、汽缸、法兰、螺栓等部件的内应力都将增加,这会缩短其使用寿命,甚至造成这些部件变形或受到损伤。

由于主蒸汽压力升高会带来许多危害,所以当主蒸汽压力超过允许的变化范围时,不允许在此压力下继续运行。若主蒸汽压力超过规定值,应及时联系锅炉值班员,使它尽快恢复到正常范围;当锅炉调整无效时,应利用电动主闸阀节流降压。如果采用上述降压措施后仍无效,主蒸汽压力仍继续升高,应立即打闸停机。

(2)主蒸汽压力下降

主蒸汽压力降低时,主蒸汽流量也要减少,机组负荷降低;若汽压降低过多时,机组将带不到满负荷,运行经济性降低,对机组运行的安全性没有不利影响。如果主蒸汽压力降低后,机组仍要维持额定负荷不变,就要开大调速汽阀增加主蒸汽流量,这将会使汽轮机未几级特别是最末级叶片过负荷,影响机组安全运行。当主蒸汽压力下降超过允许值时,应尽快联系锅炉值班员恢复汽压;当汽压降低至最低限度时,应采用降低负荷和减少进汽量的方法来恢复汽压至正常,但要考虑满足抽汽供热汽压和除氧器用汽压力,不要使机组负荷降得过低。

(3)主蒸汽温度升高

在实际运行中,主蒸汽温度变化的可能性较大,主蒸汽温度变化对机组安全性、经济性的影响比主蒸汽压力变化时的影响更为严重,所以,对主蒸汽温度的监督要特别重视。对于高温高压机组,通常只允许主蒸汽温度比额定温度高5℃左右。当主蒸汽温度升高时,主蒸汽在汽轮机内的总焓降、汽轮机的相对内效率和热力系统的循环热效率郡有所提高,热耗降低,使运行经济效益提高,但是主蒸汽温度升高超过允许值时,对设备的安全十分有害。

主蒸汽温度升高的危害如下:

调节级叶片可能过负荷。主蒸汽温度升高时,首先调节级的焓降要增加,在负荷不变的情况下,尤其当调速汽阀中,仅有第一调速汽阀全开,其他调速汽阀关闭的状态下,调节级叶片将发生过负荷。

金属材料的机械强度降低,蠕变速度加快。主蒸汽温度过高时,主蒸汽管道、自动主汽阀、调速汽阀、汽缸和调节级进汽室等高温金属部件的机械强度将会降低,蠕变速度加快。汽缸、汽阀、高压轴封紧固件等易发生松弛,将导致设备损坏或使用寿命缩短。若温度的变化幅度大、次数频繁,这些高温部件会因交变热应力而疲劳损伤,产生裂纹损坏。这些现象随着高温下工作时间的增长,损坏速度加快。

机组可能发生振动。汽温过高,会引起各受热金属部件的热变形和热膨胀加大,若膨胀受阻,则机组可能发生振动。

在机组的运行规程中,对主蒸汽温度的极限值及在某一超温条件下允许工作的小时数,都应作出严格的规定。一般的处理原则是:当主蒸汽温度超过规定范围时,应联系锅炉值班员尽快调整、降温,汽轮机值班员应加强全面监视检查,若汽温尚在汽缸材料允许的最高使用温度以下时,允许短时间运行,超过规定运行时间后,应打闸停机,若汽温超过汽缸材料允许的最高使用温度,应立即打闸停机。

(4)主蒸汽温度降低

当主蒸汽压力和凝汽器真空不变,主蒸汽温度降低时,若要维持额定负荷,必须开大调速汽阀的开度,增加主蒸汽的进汽量。主蒸汽温度降低时,不但影响机组运行的经济性,也威胁着机组的运行安全。

其主要危害是:

①末级叶片可能过负荷。因为主蒸汽温度降低后,为维持额定负荷不变,则主蒸汽流量要增加,末级恰降增大,末级叶片可能处于过负荷状态。

②末几级叶片的蒸汽湿度增大。主蒸汽的压力不变,温度降低时,未几级叶片的蒸汽湿度将要增加,这样除了会增大末几级动叶的湿汽损失外,同时还将加剧末几级动叶片的水滴冲蚀,缩短叶片的使用寿命。

③各级反动度增加。由于主蒸汽温度降低,则各级的反动度增加,转子的轴向推力明显增大,推力瓦块温度升高,机组运行的安全可靠性降低。

④高温部件将产生很大的热应力和热变形。若主蒸汽温度快速下降较多时,自动主汽阀外壳、调节级、汽缸等高温部件的内壁温度会急剧下降而产生很大的热应力和热变形,严重时可能使金属部件产生裂纹或使机内动、静部分造成磨损事故,当主蒸汽温度降至极限值时,应打闸停机。

⑤造成冲击。当主蒸汽温度急剧下降50℃以上时,往往是发生水冲击事故的先兆,汽轮机值班员必须密切注意;当主蒸汽温度还继续下降时,为确保机组安全,应立即打闸停机。

⑥主蒸汽温度降低时,必须严密监视和果断处理。当主蒸汽温度降低到超过允许的变动范围时,应及时调整、恢复汽温。

(5)凝汽器真空降低

当凝汽器真空降低(即汽轮机排汽压力升高)时,排汽温度升高,这不但影响机组的运行经济性,对机组的安全运行也有较大的影响。

主要表现有:

①汽轮机的排汽压力升高时,排汽温度升高,被循环水带走的热量增多,蒸汽在凝汽器中的冷源损失增大,机组的热效率明显下降。另外,凝汽器真空降低时,机组的出力也将减少,甚至带不上额定负荷。

②当凝汽器真空降低时,要维持机组负荷不变,需增加主蒸汽流量,这时末级叶片可能超负荷。对冲动式纯凝汽式机组,真空降低时,若要维持负荷不变,则机组的轴向推力将增大,推力瓦块温度升高,严重时可能烧损推力瓦块。

③当凝汽器真空降低使汽轮机排汽温度升高较多时,将使排汽缸及低压轴承等部件受热膨胀,机组变形不均匀,这将引起机组中心偏移,可能发生振动。

当凝汽器真空降低,排汽温度过高时,可能引起凝汽器铜管的胀口松弛,破坏凝汽器的严密性。

④当主蒸汽压力和温度不变,凝汽器真空升高时,排汽温度降低,被循环水带走的热量损失减少,机组运行的经济性提高,如要维持较高的真空,在进入凝汽器的循环水温度相同的情况下,就必须增加循环水量,这时循环水泵就要消耗更多的电量。汽轮机末几级的蒸汽湿度增加,使末几级叶片的湿汽损失增加,加剧了蒸汽对动叶片的冲蚀作用,缩短了叶片的使用寿命。因此,凝汽器真空升高过多,对汽轮机运行的经济性和安全性都是不利的。

3、凝汽器的运行监视

汽轮机凝汽器的作用是保证汽轮机排汽部分具有良好的真空,使蒸汽尽可能膨胀做功直到较低压力。加强对凝汽器运行中的检查和维护,是保证凝汽器安全运行的有效手段。凝汽器常见的不正常状态有:

(1)凝汽器真空恶化

在运行中,凝汽器真空下降的原因有:①汽轮机低压轴封中断或真空系统管道破裂;②凝汽器内凝结水位升高,淹没了抽气器入口空气管口;③冷却水流速过低而在凝气器冷却水出口管上部形成气囊,阻止冷却水的排出;④冷却水不足或水温上升过高;⑤循环水中断;⑥抽气器喷嘴被堵塞或疏水排出器失灵。

凝汽器真空恶化的判断方法:

①冷却水入口温度:冷却水入口温度越低,则凝汽器出口冷却水温度越低,因此排汽温度也越低,凝汽器内的真空度就越高。

②传热端差:当凝汽器冷却表面脏污时,管壁随着污垢和有机物的增长而加厚,影响了汽轮机排汽与冷却水的热交换,也使凝汽器端差增加。真空系统不严密或抽气器工作失常,也会使凝汽器内空气量增多,在冷却表面上将形成空气膜,影响热交换的进行,使传热端差增大,凝汽器真空变坏。若凝汽器内的部分冷却水管被堵塞,则相当于减少了凝汽器的传热面积,也会使传热端差增大。凝汽器在运行中传热端差的数值越小,表明其运行情况越好。要保证凝汽器内有良好的真空。在蒸汽负荷、冷却水温、冷却水量一定的条件下,必须保持冷却表面的清洁和保证蒸汽空间不积存空气。否则必须进行凝汽器清洗或检查消除真空系统的漏气点。

③冷却水量:当冷却水量减少,冷却水流速降低时,冷却水吸热量将增加,温升升高,汽轮机排汽温度也随着升高,因而凝汽器内真空降低。

(2)凝汽器真空系统严密性的检查

为了监视凝汽设备在运行中真空系统的严密程度,要定期做真空严密性试验,其试验是在汽轮机额定负荷的1/2或额定容量下进行的。试验前必须确定抽气器空气阀是否严密。缓慢关闭主抽气器的空气阀,在操作过程同时严密监视凝汽器的真空变化情况。若在关闭过程中凝汽器内真空下降较大,则应立即停止试验,恢复至运行状态,并寻找原因。当抽气器空气阀关闭稳定lmin后,再开始记录凝汽器内真空值下降速度。一般试验3~5min,平均每分钟下降3mmHg真空值为良好,5mmHg真空值为合格,5mmHg以上真空值为不合格。

(3)凝汽器管子的振动

整个凝汽器的振动,往往是由于汽轮机或某些其他部件的振动,或因蒸汽对冷却水管的冲击等原因引起的。蒸汽流过管子时会产生周期性的冲击作用,尤其当排汽内含有水滴时,其冲击作用就更大了,将引起顶部的两三排冷却水管的振动加剧。管子振动会使管于穿过凝汽器中间隔板的部分被磨损,有时还会引起管壁破裂,甚至使管子断裂,而断裂部位往往是在靠近管损或中间隔板的位置,而且断裂面很光、很平。

为了减轻管子的振动,应在运行中加强监视,避开振动负荷。要采取措施对设备进行改进,也可将冷却水管更换为厚壁管,或者凝汽器内添装中间隔板,也可用木条或铜片在适当的位置上把管子楔住。

(4)凝汽器的腐蚀

凝汽器管子长期被冷却水冲刷而变薄,尤其是当冷却水内含有不溶解的空气时,管子内表面上的氧化保护膜将被空气泡冲击而剥落,使冷却水管在腐蚀和冲蚀作用下损坏。当引人凝汽器的流水及其他设备的排汽直接冲刷管子时,被冲刷的管段会很快发生磨损。为了防止这种现象的发生,在凝汽器的疏水和排汽入口处安装有保护挡板,但其安装一定不能影响凝汽器管子的传热效果。


三、汽轮机运行维护内容

1、保持机体清洁、保温层完整;

2、各零部件齐全完整,指示仪表灵敏可靠;

3、检查轴瓦温度、油压、高压蒸汽温度、压力、一级后压力、抽汽压力等是否正常,检查各运转部件是否有异常振动和声响;

4、定期做油质分析。经常检查油箱油量并及时补充;

5、定期检查润滑点润滑情况;

6、定期检查、清洗油过滤器,保证油压稳定,必要时更换滤芯;

7、操作工、检修工应定时、定点、定路线认真进行巡检;

8、3个月至少做1次油质分析。

(来源:网络,版权归原作者)


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