汽轮机机组问题分析报告(汽轮机机组问题分析图)
导语：汽轮机机组问题分析
1. 主蒸汽压力变化，对机组安全经济运行有何影响？
解答：在初压变化时，若保持调节阀开度不变，此时除少数低压级之外，绝大多数级内蒸汽的理想焓降不变，故汽轮机的效率基本保持不变，但其进汽量将随之改变。对于凝汽式机组或某一级叶栅为临界状态的机组，其进汽量与初压的变化成正比，由于此时汽轮机内蒸汽的理想焓降随初压升高而增大，机组功率的相对变化大于机组进汽量的相对变化。对于不同背压的级组，背压越高，初压改变对功率的影响越大。
当主蒸汽温度不变，主蒸汽压力升高时，蒸汽的初焓减小；此时进汽流量增加，回热抽汽压力升高，给水温度随之升高，给水在锅炉中的焓升减小，一公斤蒸汽在锅炉内的吸热量减少。此时进汽量虽增大，但由于进汽量的相对变化小于机组功率的相对变化，故热耗率相应减小，经济性提高，反之亦然。
采用喷嘴调节的机组，初压改变时保持功率不变。当初压增加时，一个调节阀关小，其节流损失增大，故汽轮机的内效率略有降低。虽然初压升高使循环效率增高，但经济性不如调节阀开度不变的工况。
采用节流调节的机组，若保持功率不变，初压升高时，所有调节阀的开度相应减小，在相同条件下，进汽节流损失大于喷嘴调节。初压升高使循环效率增大的经济效益，几乎全部被进汽节流损失相抵消。
初压升高时，所有承压部件受力增大，尤其是主蒸汽管道、主汽门、调节阀、喷嘴室、汽缸等承压部件，其内部应力将增大。初压升高时若初温保持不变，使在湿蒸汽区工作的级湿度增大，末级叶片的工作条件恶化，加剧其叶片的侵蚀，并使汽轮机的相对内效率降低。若初压升高过多，而保持调节阀开度不变，由于此时流量增加，轴向推力增大，并使末级组蒸汽的理想焓降增大，会导致叶片过负荷。此时调节级汽室压力升高，使汽缸、法兰和螺栓受力过大，高压级隔板前后压差增大。因此对机组初压和调节级汽室压力的允许上限值有严格的限制。
当初压降低时，要保持汽轮机的功率不变，则要开大调节阀，增加进汽量。此时各压力级蒸汽的流量和理想焓降都相应增大，则蒸汽对动叶片的作用力增加，会导致叶片过负荷，并使机组的轴向推力相应增大。现代汽轮机在设计工况下，进汽调节阀的富余开度不大，保证在其全开时，动叶片的弯曲应力和轴向推力不超限。
2. 主蒸汽和再热蒸汽温度变化，对机组安全经济运行有何影响？
解答：（1）初温变化对安全经济运行的影响：汽轮机的初温升高，蒸汽在锅炉内的平均吸热温度提高，循环效率提高，热耗率降低。另外，由于初温升高，凝汽式汽轮机的排汽湿度减小，其内效率也相应提高。循环效率和汽轮机的效率提高，运行经济性相应提高。反之，汽轮机的初温降低，运行经济性相应降低。由于初温的变化，汽轮机的进汽量和进汽比焓值均变化，汽轮机的功率也相应变化。在汽轮机的进汽压力和调节阀开度不变时，进汽量与主蒸汽绝对温度的二次方根成反比。对于非再热机组，在进排汽压力不变时，其理想焓降与主蒸汽绝对温度成正比。汽轮机功率的相对变化与主蒸汽温度的的二次方根成正比。对于再热机组，由于假定主蒸汽压力和再热蒸汽温度不变，此时再热蒸汽压力因流量减少而降低，主蒸汽温度变化时对机组功率的影响小于非再热机组，但其功率的变化仍与主蒸汽温度的的二次方根成比例。
汽轮机的进汽部分和高压部分与高温蒸汽直接接触，蒸汽初温升高时，金属材料的温度升高，机械强度降低，蠕变速度加快，许用应力下降，从而使机组的使用寿命缩短。
在调节阀开度不变，主蒸汽温度降低时，汽轮机功率相应减小。要保持机组功率不变，要开大调节阀，进一步增加进汽量。此时对于低压级、特别是末级，流量和焓降同时增大，导致动叶栅上蒸汽的作用力增加，其弯曲应力可能超过允许值，且转子的轴向推力相应增大。另外，主蒸汽温度的降低，导致低压级的湿度增大，使湿气损失增大，对动叶片的冲蚀作用加剧。若蒸汽初温突然大幅度降低，则可能产生水冲击，引起机组出现事故。
（2）再热蒸汽温度变化对机组安全经济运行的影响
再热机组的再热蒸汽温度变化，对机组安全经济运行的影响与主蒸汽温度变化的影响相似。所不同的是再热蒸汽温度变化时，仅对中、低压缸的理想焓降和效率产生影响，而对高压缸的影响极小。只是再热蒸汽温度升高时，其比容相应增大，容积流量增加，再热器内流动阻力增大，使高压缸排汽压力略有增加。因此再热蒸汽温度变化1℃，对机组经济性的影响小于主蒸汽温度变化1℃时产生的影响。
3. 排汽压力变化，对机组安全经济运行有何影响？
解答：在进汽参数和进汽量不变的条件下，排汽压力变化对机组经济性的影响分为：末级未达临界、达临界和排汽压力低于末级动叶栅的极限背压三种情况。
在末级未达临界的情况下，排汽压力变化影响到末级组各级的功率，使机组功率变化。排汽压力升高，末级组的理想焓降减小；此时排汽比容和湿度相应减小，使末级组的湿汽损失和末级余速损失减小，末级组的效率有所提高；另外，排汽压力升高，凝汽器内凝结水温度升高，凝结水在低压加热器内的温升减小，低压回热抽汽量相应减少，末级组各级的流量随之增大。由于在正常情况下，排汽压力变化幅度不大，末级组各级的流量增加和效率提高不足以弥补理想焓降减小的影响，故排汽压力升高，末级组的功率相应减小，且呈线性关系；反之亦然。
随着排汽压力逐渐降低，若末级组出现临界状态，则首先发生在末级动叶栅。当末级动叶栅达临界状态时，排汽压力降低，末级组中各级级前参数保持不变，蒸汽在末级动叶栅的斜切部分内由临界压力膨胀到排汽压力。由于蒸汽在动叶栅斜切部分内膨胀，动叶的速度系数相应减小，动叶损失随之增加，故级效率降低。而且排汽压力愈低，在动叶栅斜切部分内的膨胀量愈大，级效率也愈低。其次，随着排汽压力的降低，凝汽器内凝结水温度相应降低，而回热抽汽压力不变，因此凝结水在最末一级低压加热器内的焓升增大，最末一段的回热抽汽量相应增大，末级的蒸汽流量随之减少。由于末级效率进一步降低，其蒸汽流量随之减少，使得排汽压力降低时功率的增加量相应减小，功率随排汽压力的变化不再呈线性关系。
当排汽压力继续降低至动叶栅斜切部分膨胀的极限压力后，排汽压力继续降低，由极限压力降到排汽压力的膨胀，将在动叶栅后无序进行，损失增加，末级的有效焓降不再增加。而凝结水温度却继续降低，最后一段低压抽汽量继续增加，从而使末级的蒸汽流量进一步减少。此时末级功率不但不再增加，反而减少，对经济性产生负效应，即随着排汽压力的降低，热耗率相应增加。
对于具有回热系统的机组，在其排汽压力变化时，蒸汽在锅炉中的吸热量不变，其热耗率随功率的增加而降低，随功率的减小而增加。其变化幅度与功率的变化幅度一致。
排汽压力的变化不仅引起机组经济性的改变，同时也将影响机组的安全性。若排汽压力升高较多，使排汽温度大幅度升高，导致排汽室的膨胀量过分增大。若低压轴承座与排汽缸连为一体，将使低压转子的中心线抬高，破坏转子中心线的自然垂弧，从而引起机组强烈振动，若采用独立轴承座，则排汽室抬起影响汽封径向间隙，可能使动、静部分发生摩擦。此外排汽温度大幅度升高，还将导致凝汽器内铜管的胀口松动，造成冷却水漏入汽侧空间，凝结水的水质恶化，影响汽轮机运行的安全。排汽压力升高时，若保持机组功率不变，要相应增大汽轮机的进汽量，使轴向推力增大。
4.汽轮机冷、热态启动是如何划分的？对比说明冷、热态起动时分别应该应注意哪些问题？
参考答案：一般按照汽轮机第一级金属温度或中压缸第一级持环温度的高低进行启动冷、热状态的划分。大于等于121℃为热态，低于121℃为冷态启动。热态启动又分为三种情况：1、温态：121℃—250℃；2、热态：250℃—450℃；3、极热态：450℃以上。
5.冷态启动注意事项：
1、机组冲动前润滑油温保持35℃以上,最低不得低于32℃。
2、机组冲动前,程控疏水及手动疏水就地实际位置和盘上显示相一致且处于全开状态，同时疏水通畅。
3、机组冲动后转速大于3r/min，盘车机构能够自动退出，否则立即停机。
4、机组启动过程中严密监视汽轮机组各轴承振动及金属温度的变化，如超标应立即打闸停机。5、严禁采用降速暖机和硬闯临界转速等方法来消除振动。
6、注意监视汽缸的绝对膨胀和相对膨胀，防止汽缸膨胀受阻，汽缸膨胀应连续胀出，没有卡住现象。
7、注意监视汽温、汽压、真空、串轴、油压、油温、凝汽器水位、除氧器水位、轴封压力、发电机风温、励磁机风温。
8、中速暖机和汽轮机导油期间，应加强监视和联系，避免油压波动。
9、机组启动过程中，发现汽缸上、下壁温差大于42℃时，应立即查明原因，检查疏水阀的状态，如汽缸上、下温差达56℃以上时，机组打闸。
10、当汽轮机转速达2900r/min阀切换时，应满足阀切换的条件。
6.热态启动的要求及注意事项：
1、机组汽缸金属温度在121℃以上时,不允许做机组挂闸试验和锅炉一次汽系统水压试验。
2、冲动前先向轴封供汽后抽真空。
3、高中压缸本体疏水处于关闭状态，冲动前5分钟再开启。
4 、冲动前锅炉升温升压期间，注意高中压自动主汽门调速汽门、高排逆止门、抽汽逆门是否严密，防止低温蒸汽或疏水漏入汽缸，做好金属温度记录。
5、机组冲动的升速率和初负荷暖机时间根据“热态启动曲线”确定。
6 、机组定速后，检查各部正常，汇报值长，通知电气尽快并列，并列后尽快将负荷加至汽缸金属温度对应的负荷，然后再按冷态曲线进行加负荷。
7、升速或加负荷过程中，尽可能避免汽缸金属温度下降,如下降应限制第一级金属温降不超过35℃，最大不许超过50℃。
8、机组热态启动前润滑油温应在35℃～40℃之间。
9、锅炉点火后尽量提高汽温，以适应汽轮机启动要求，如汽压升得快，而汽温升得慢时，应适当开大高低压旁路的开度。
10、机组热态启动汽缸内因进水，使汽缸对应点上、下温差达56℃以上，造成汽缸变形，须连续盘车18小时以上，才允许启动。
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