汽轮机运行工况分析（一）进汽压力和温度分析

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⒈进汽压力

⑴变化原因：

①  锅炉出力变化或发生扑、熄火等故障；

②  锅炉调节不当或自动调节失灵；

③  主蒸汽管系运行方式变化；

④  机组负荷突变或失去负荷；（汽轮机甩负荷试验详解学习）

⑤  锅炉再热或旁路系统阀门误动作；

⑥  电网频率突变；

⑦  锅炉主汽门或汽机总汽门、主汽门、调门误关；

⑧  主机抽汽时主机负荷变化。

⑵进汽压力升高的影响：

①  汽温不变，汽压升高，汽机总焓降增加，维持同一负荷，调速汽门关小，蒸汽流量减少，调节级及各中间压力级都将降低。由于机组为喷嘴调节，各调门按顺序开启，调门总开度虽关小，但先开几只调门开度仍大，在汽压升高，调节级压力下降时，调节级焓降增加较多，使调节级叶片应力也随之升高，尤其前几只调门开度大对调节级叶片应力增加较为显着，但一般只要进汽压不是过高，动叶应力不会超过允许值。[调节级:喷嘴调节汽轮机的第一级称为调节级,其通流面积是随负荷变化而变化的]（什么是汽轮机调节级？）

③  汽压升高，汽温不变，汽机低压段湿度增加，不但使汽机的湿汽损失增加，降低汽机的相对内效率，并且增加了几级叶片的侵蚀作用，为了保证安全，一般要求排汽干度大于88%，高压大容量机组为了使后几级蒸汽湿度不致过大，一般都采用中间再热，提高中压进汽温度。

④  运行中汽压升高，调门开度不变，蒸汽流量升高，负荷增加，要防止流量过大，机组过负荷，对汽动给泵则应注意转速升高，防止发生超速，给水压力升高过多。

⑤  汽压升高过多至限额，使承压部件应力增大，主汽管、汽室，汽门壳体、汽缸法兰和螺栓吃力过大，材料达到强度极限易发生危险，必须要求锅炉减负荷，降低汽压至允许范围内运行。

⑶进汽压力降低的影响：

①  汽压降低，汽轮机的焓降要减小，同时在调门开度不变时，由于压力降低，蒸汽比容增大，调门的通流能力一定，则蒸汽流量相应地减少，，汽轮机出力降低，汽动给泵则转速降低，影响给水压力，流量降低。

②  要维持汽轮机出力不变，汽压降低时，调门必须开大，增加蒸汽流量，各压力级的压力上升，会使通汽部分过负荷，尤其后几级过负荷较严重；同时机组轴向推力增加，轴向位移上升，因此一般汽压过多要减负荷，限制蒸汽流量不过大。

③  低汽压运行对机组经济性影响较大，中压机组汽压每下降0.1Mpa，热耗将增加0.3～0.5%，一般机组汽压降低1%，使汽耗量上升0.7%。

④  汽压降低过多，会影响抽汽器与汽动辅助油泵的运行。

⒉进汽温度：

⑴变化原因：

①  锅炉燃烧调节不当或锅炉负荷变化；

②  减温装置失效或锅炉主汽或再热器旁路系统减温水门泄漏；

③  给水压力变化，减温水量改变；

④ 并炉时，锅炉主汽管疏水未放尽或运行时过热器、再热器带水发生汽温剧降或水冲击；（一起机组并网后汽机“防进水保护动作”跳机事件分析）

⑤  给水温度突然变化；

⑥  联合汽门故障，如门杆折断或门座逃出等使再热器两侧流量偏差。

⑵进汽温度升高的影响；

①  维持高汽温运行可以提高汽轮机的经济性，但不允许超限运行，因为在超过允许温度运行时，引起金属的高温强度降低，产生蠕胀和耐劳强度降低，脆性增加，长期汽温超限运行将缩短金属部件的使用寿命。因此，必须严格控制汽温不准超限运行。并建立汽温超限运行时间的统计，以便及时分析金属超限的影响程度，加强金属监督，防止发生脆化爆破。

②  主汽管及附件采用铬钼合金钢，承受温度较高，20号碳素钢按规定常用于450℃及以下温度，国产30万机组汽缸及转子叶片采用铬、钼、珠光体热强钢，一般常用于550℃，持久强度比较稳定。

③  汽温升高使机组的热膨胀和热变形增加、差胀上升，汽温升高的速度过快，会引起机组部件温差增大，热应力上升，还使叶轮与轴的紧力、叶片与叶轮的紧力发生松弛，易发生通汽部分动静摩擦，如由于管道补偿作用不足或机组热膨胀不均易引起振动增加。[差胀:转子与汽缸的相对膨胀,汽轮机在起停和工况变化时,由于转子和汽缸之间存在温差,因此其轴向存在膨胀差.推力盘同一侧,动静部分之间的膨胀之差.]

⑶进汽温度降低的影响;

①  汽温降低，使汽轮机焓降减少，要维持一定负荷，蒸汽流量增加，调节级压力上升，调节级的焓降减小，对调节级来讲安全性较好。

②  在汽压、出力不变的情况下，汽温降低蒸汽流量增加，末级叶片焓降显着增大，会使末级叶片和隔板过负荷，一般中压机组汽温每降低10℃，就会使最后一级过负荷约1.5%，一般汽温降低至某一规定值要减负荷，防止蒸汽流量过大。

③  汽温降低汽机高压部分压力级焓降减小，喷嘴出口速度减小，如圆周速度不变，则叶片进口相对速度的数值降低，其方向也改变，蒸汽与叶片要发生冲击，为维持同一负荷，蒸汽流量增加，要使蒸汽从各级叶片中通过，叶片反动度要增加，引起转子轴向推力加大，因此低汽温时应加强对轴向位移、推力瓦温的监视。[反动度：蒸汽在动叶通道内膨胀时的理想焓降△hb和在整个级的滞止理想焓降△ht*之比。]

④  汽温降低，汽轮机后几级蒸汽湿度增加，加剧了湿蒸汽对后几级叶片的冲蚀，缩短叶片的使用寿命。

⑤  汽温降低要注意下降速度不能过快，汽温突降将引起机组各金属部件温差增大，热应力上升，因温降产生的温差会使金属承受拉伸应力，其允许值比压缩应力小，且差胀向负值变化，会使机组发生振动，甚至动静摩擦。一般高压机组规定汽温突降50℃以上要紧急处理，避免由于温差引起热应力超限，影响机组使用寿命。

⑥  汽温急剧下降，往往是水冲击的预兆，注意降至一定值，开启主汽管及汽缸疏水门，若剧降至限额应迅速停机，防止水冲击对机组造成损坏。水冲击的象征除了汽温突降，有时会出现轴封、主汽门、调速汽门等法兰、门杆轴封冒白色湿蒸汽，机组振动增大，汽机或抽汽管内有水击声等现象。

⑦  低汽温运行，机组焓降减少，汽耗量增加，汽机经济性下降。一般汽温每降低10℃，机组效率将降低0.5%。

⑧  汽温、汽压同时降低，使蒸汽保持一定过热度，汽温降低的危害性要小，一般可参照汽压降低的程度进行分析处理，滑参数运行的机组，汽温降低的限额则以蒸汽过热度为准。如国产30万机组要求滑参数时蒸汽过热度130℃以上。

⑷进汽温度热偏差的影响；

①  国产30万机组，锅炉为甲、乙两炉膛。由于燃烧，蒸汽流量分配的差异，尚有热偏差，因此对汽机过热汽温及再热汽温两侧都有一定偏差，锅炉用调节油水比，减温水等办法尽可能缩小汽机两侧进汽温度偏差，有时各高压调速汽门开度不一或联合汽门故障关闭，使过热器或再热器两侧流量偏差，会造成汽机两侧进汽温度热偏差增大。

②  制造厂要求汽机汽温热偏差不超过15℃。如热偏差过大，使汽缸左右两侧进汽受热不均匀，热膨胀不均将引起机组动静部分发生中心偏斜，机组振动增加，热偏差增大应联系锅炉调整，如果热偏差严重超限应紧急停炉。