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一文詳解汽輪機運行中的維護常識

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閱讀次數:221    發布時間:2021-01-20 14:51:05

汽輪機正常運行中的維護,是保護汽輪機的安全與經濟運行的重要環節之一。汽輪機的維護是汽輪機運行人員的職責,勤于檢查分析情況,防止事故發生,并盡可能提高運行的經濟性。


一、汽輪機運行人員基本工作

配備必要的操作、維護人員后必須進行專門訓練,務必使他們熟悉機組的結構、運轉特性和操作要領。運行人員的基本工作有以下幾個方面:

1、通過監盤,定時抄表(一般每小時抄錄一次或按特殊規定時間抄錄),對各種表計的指示進行觀察,對比、分析,并做必要的調整,保持各項數值在允許變化范圍內。

2、定時巡回檢查各設備、系統的嚴密性,各轉動設備(泵、風機)的電流,出口壓力,軸承溫度,潤滑油量、油質及汽輪機振動狀況,各種信號顯示、自動調節裝置的工作,調節系統動作是否平穩和靈活,各設備系統就地表計指示是否正常。保持所管轄區域的環境清潔,設備系統清潔完整。

3、按運行規程的規定或臨時措施,做好保護裝置和輔助設備的定期試驗和切換工作,保證它們安全,可靠地處于備用狀態。

4、除了每小時認真清晰地抄錄運行記錄表外,還必須填寫好運行交接班日志,全面詳細地記錄8h值班中出現的問題。


二、汽輪機運行監視

在汽輪機運行中,操作人員應對汽輪機本體、凝汽系統和油系統進行全面的監視。主要監視的項目有:新汽壓力和溫度、真空(或排汽壓力)、段壓力、機組振動、轉子軸向位移、汽缸熱膨脹、機組的異聲、凝汽器的蒸汽負荷、循環水的進口溫度及水量、真空系統的密閉程度、油壓、油溫、油箱油位、油質和油冷卻器進出口水溫等。特別是對各項的變化趨勢進行檢查和記錄,這對防止事故發生、查明事故原因和研究處理措施都是很必要的。

1、監視段壓力檢查

在汽輪機中,汽輪機第一級后壓力與通過汽輪機蒸汽流量近似成正比,如因結垢使流通面積小于設計值,欲維持相同的蒸汽流量或功率,則第一級后壓力與流通面積減小的程度成比例地增加。汽輪機運行中,監視功率相同時汽輪機第一級后壓力的變化可判斷通流部分結垢的的程度,通常把第一級后壓力稱為監視段壓力。

如果在同一負荷下(汽輪機的初、終參數相同)、監視段壓力升高,這說明該監視段以后的通流面積減小,通流部分有可能結垢,有時由于某些金屬零件碎裂或機械雜物侵入,堵塞了通流部分,或是由于葉片損壞變形等引起。臨時停用加熱器時,若主蒸汽流量不變,也將引起監視段壓力升高。通過對監視段壓力變化的觀察分析,還可以判斷通流部分的蒸汽流量是否過大(避免某些級過負荷),可以及時地把負荷減小到監視段壓力允許的數值,或把某些級的壓差降低到允許的數值范圍內,以防止機組內的零部件被超壓破壞。對于監視段壓力,不僅要監督其絕對值的變化,還要監督各級段之間的壓力差是否超過標準值,防止某個級段的壓差超過標準值而引起該級段的隔板和動葉工作應力增大,造成設備損壞。

一般情況下,每周或每旬記錄一次監視段壓力,并與大修后記錄的標準值比較,當發現超過標準值1.5%-2%以上時,應當每天都進行一次記錄和核對(應先校驗壓力表,確認其無誤),如發現超過標準值的5%(反動式機組不應超過標準值的3%),應當采取限制措施。如果分析后認為是由于通流部分結垢引起的,應進行清洗,如果是由于通流部分損壞引起的,應當及時申請停機修復,暫時不能停機修復時,應把機組負荷限制到與監視段壓力相應的允許范圍內,以保證機組安全運行。

2、初參數與終參數監視

在汽輪機運行中,初終汽壓、汽溫、主蒸汽流量等參數都等于設計參數時,這種運行工況稱為設計工況,此時的效率最高。在實際運行中,很難使參數嚴格地保持設計值,這時進入汽輪機的蒸汽參數、流量和凝汽器真空的變化,將引起各級的壓力、溫度、焓降、反動度及軸向推力等發生變化。這不僅影響汽輪機運行的經濟性,還將影響汽輪機運行的安全性。所以在日常運行中,應該認真監督汽輪機初、終參數的變化。

(1)主蒸汽壓力升高

當主蒸汽溫度和凝汽器真空不變,而主蒸汽壓力升高時大,即使機組調運汽閥的總開度不變,主蒸汽流量也將增加,機組負荷則增大,這對運行的經濟性有利。但如果主蒸汽壓力升高超出規定范圍時,將會直接威脅機組的安全運行。因此在機組運行規程中有明確規定,不允許在主蒸汽壓力超過極限數值時運行。

主蒸汽壓力過高有如下危害:

主蒸汽壓力升高時,要維持負荷不變,需減小調速汽閥的總開度,但這只能通過關小末全開的調速汽閥來實現。在關小到第一調速汽閥全開,而第二調速汽閥將要開啟時,蒸汽在調節級的焓降最大,會引起調節級動葉片過負荷,甚至可能被損傷。

未級葉片可能過負荷。主蒸汽壓力升高后,由于蒸汽比容減小,即使調速汽閥開度不變,主蒸汽流量也要增加,再加上蒸汽的總焓降增大,將使末級葉片過負荷,所以,這時要注意控制機組負荷。

主蒸汽溫度不變,只是主蒸汽壓力升高,將使末幾級的蒸汽濕度變大,機組末幾級的動葉片被水滴體刷加重。承壓部件和緊固部件的內應力會加大。主蒸汽壓力升高后,主蒸汽管道、自動主汽閥及調速汽閥室、汽缸、法蘭、螺栓等部件的內應力都將增加,這會縮短其使用壽命,甚至造成這些部件變形或受到損傷。

由于主蒸汽壓力升高會帶來許多危害,所以當主蒸汽壓力超過允許的變化范圍時,不允許在此壓力下繼續運行。若主蒸汽壓力超過規定值,應及時聯系鍋爐值班員,使它盡快恢復到正常范圍;當鍋爐調整無效時,應利用電動主閘閥節流降壓。如果采用上述降壓措施后仍無效,主蒸汽壓力仍繼續升高,應立即打閘停機。

(2)主蒸汽壓力下降

主蒸汽壓力降低時,主蒸汽流量也要減少,機組負荷降低;若汽壓降低過多時,機組將帶不到滿負荷,運行經濟性降低,對機組運行的安全性沒有不利影響。如果主蒸汽壓力降低后,機組仍要維持額定負荷不變,就要開大調速汽閥增加主蒸汽流量,這將會使汽輪機未幾級特別是最末級葉片過負荷,影響機組安全運行。當主蒸汽壓力下降超過允許值時,應盡快聯系鍋爐值班員恢復汽壓;當汽壓降低至最低限度時,應采用降低負荷和減少進汽量的方法來恢復汽壓至正常,但要考慮滿足抽汽供熱汽壓和除氧器用汽壓力,不要使機組負荷降得過低。

(3)主蒸汽溫度升高

在實際運行中,主蒸汽溫度變化的可能性較大,主蒸汽溫度變化對機組安全性、經濟性的影響比主蒸汽壓力變化時的影響更為嚴重,所以,對主蒸汽溫度的監督要特別重視。對于高溫高壓機組,通常只允許主蒸汽溫度比額定溫度高5℃左右。當主蒸汽溫度升高時,主蒸汽在汽輪機內的總焓降、汽輪機的相對內效率和熱力系統的循環熱效率郡有所提高,熱耗降低,使運行經濟效益提高,但是主蒸汽溫度升高超過允許值時,對設備的安全十分有害。

主蒸汽溫度升高的危害如下:

調節級葉片可能過負荷。主蒸汽溫度升高時,首先調節級的焓降要增加,在負荷不變的情況下,尤其當調速汽閥中,僅有第一調速汽閥全開,其他調速汽閥關閉的狀態下,調節級葉片將發生過負荷。

金屬材料的機械強度降低,蠕變速度加快。主蒸汽溫度過高時,主蒸汽管道、自動主汽閥、調速汽閥、汽缸和調節級進汽室等高溫金屬部件的機械強度將會降低,蠕變速度加快。汽缸、汽閥、高壓軸封緊固件等易發生松弛,將導致設備損壞或使用壽命縮短。若溫度的變化幅度大、次數頻繁,這些高溫部件會因交變熱應力而疲勞損傷,產生裂紋損壞。這些現象隨著高溫下工作時間的增長,損壞速度加快。

機組可能發生振動。汽溫過高,會引起各受熱金屬部件的熱變形和熱膨脹加大,若膨脹受阻,則機組可能發生振動。

在機組的運行規程中,對主蒸汽溫度的極限值及在某一超溫條件下允許工作的小時數,都應作出嚴格的規定。一般的處理原則是:當主蒸汽溫度超過規定范圍時,應聯系鍋爐值班員盡快調整、降溫,汽輪機值班員應加強全面監視檢查,若汽溫尚在汽缸材料允許的最高使用溫度以下時,允許短時間運行,超過規定運行時間后,應打閘停機,若汽溫超過汽缸材料允許的最高使用溫度,應立即打閘停機。

(4)主蒸汽溫度降低

當主蒸汽壓力和凝汽器真空不變,主蒸汽溫度降低時,若要維持額定負荷,必須開大調速汽閥的開度,增加主蒸汽的進汽量。主蒸汽溫度降低時,不但影響機組運行的經濟性,也威脅著機組的運行安全。

其主要危害是:

①末級葉片可能過負荷。因為主蒸汽溫度降低后,為維持額定負荷不變,則主蒸汽流量要增加,末級恰降增大,末級葉片可能處于過負荷狀態。

②末幾級葉片的蒸汽濕度增大。主蒸汽的壓力不變,溫度降低時,未幾級葉片的蒸汽濕度將要增加,這樣除了會增大末幾級動葉的濕汽損失外,同時還將加劇末幾級動葉片的水滴沖蝕,縮短葉片的使用壽命。

③各級反動度增加。由于主蒸汽溫度降低,則各級的反動度增加,轉子的軸向推力明顯增大,推力瓦塊溫度升高,機組運行的安全可靠性降低。

④高溫部件將產生很大的熱應力和熱變形。若主蒸汽溫度快速下降較多時,自動主汽閥外殼、調節級、汽缸等高溫部件的內壁溫度會急劇下降而產生很大的熱應力和熱變形,嚴重時可能使金屬部件產生裂紋或使機內動、靜部分造成磨損事故,當主蒸汽溫度降至極限值時,應打閘停機。

⑤造成沖擊。當主蒸汽溫度急劇下降50℃以上時,往往是發生水沖擊事故的先兆,汽輪機值班員必須密切注意;當主蒸汽溫度還繼續下降時,為確保機組安全,應立即打閘停機。

⑥主蒸汽溫度降低時,必須嚴密監視和果斷處理。當主蒸汽溫度降低到超過允許的變動范圍時,應及時調整、恢復汽溫。

(5)凝汽器真空降低

當凝汽器真空降低(即汽輪機排汽壓力升高)時,排汽溫度升高,這不但影響機組的運行經濟性,對機組的安全運行也有較大的影響。

主要表現有:

①汽輪機的排汽壓力升高時,排汽溫度升高,被循環水帶走的熱量增多,蒸汽在凝汽器中的冷源損失增大,機組的熱效率明顯下降。另外,凝汽器真空降低時,機組的出力也將減少,甚至帶不上額定負荷。

②當凝汽器真空降低時,要維持機組負荷不變,需增加主蒸汽流量,這時末級葉片可能超負荷。對沖動式純凝汽式機組,真空降低時,若要維持負荷不變,則機組的軸向推力將增大,推力瓦塊溫度升高,嚴重時可能燒損推力瓦塊。

③當凝汽器真空降低使汽輪機排汽溫度升高較多時,將使排汽缸及低壓軸承等部件受熱膨脹,機組變形不均勻,這將引起機組中心偏移,可能發生振動。

當凝汽器真空降低,排汽溫度過高時,可能引起凝汽器銅管的脹口松弛,破壞凝汽器的嚴密性。

④當主蒸汽壓力和溫度不變,凝汽器真空升高時,排汽溫度降低,被循環水帶走的熱量損失減少,機組運行的經濟性提高,如要維持較高的真空,在進入凝汽器的循環水溫度相同的情況下,就必須增加循環水量,這時循環水泵就要消耗更多的電量。汽輪機末幾級的蒸汽濕度增加,使末幾級葉片的濕汽損失增加,加劇了蒸汽對動葉片的沖蝕作用,縮短了葉片的使用壽命。因此,凝汽器真空升高過多,對汽輪機運行的經濟性和安全性都是不利的。

3、凝汽器的運行監視

汽輪機凝汽器的作用是保證汽輪機排汽部分具有良好的真空,使蒸汽盡可能膨脹做功直到較低壓力。加強對凝汽器運行中的檢查和維護,是保證凝汽器安全運行的有效手段。凝汽器常見的不正常狀態有:

(1)凝汽器真空惡化

在運行中,凝汽器真空下降的原因有:①汽輪機低壓軸封中斷或真空系統管道破裂;②凝汽器內凝結水位升高,淹沒了抽氣器入口空氣管口;③冷卻水流速過低而在凝氣器冷卻水出口管上部形成氣囊,阻止冷卻水的排出;④冷卻水不足或水溫上升過高;⑤循環水中斷;⑥抽氣器噴嘴被堵塞或疏水排出器失靈。

凝汽器真空惡化的判斷方法:

①冷卻水入口溫度:冷卻水入口溫度越低,則凝汽器出口冷卻水溫度越低,因此排汽溫度也越低,凝汽器內的真空度就越高。

②傳熱端差:當凝汽器冷卻表面臟污時,管壁隨著污垢和有機物的增長而加厚,影響了汽輪機排汽與冷卻水的熱交換,也使凝汽器端差增加。真空系統不嚴密或抽氣器工作失常,也會使凝汽器內空氣量增多,在冷卻表面上將形成空氣膜,影響熱交換的進行,使傳熱端差增大,凝汽器真空變壞。若凝汽器內的部分冷卻水管被堵塞,則相當于減少了凝汽器的傳熱面積,也會使傳熱端差增大。凝汽器在運行中傳熱端差的數值越小,表明其運行情況越好。要保證凝汽器內有良好的真空。在蒸汽負荷、冷卻水溫、冷卻水量一定的條件下,必須保持冷卻表面的清潔和保證蒸汽空間不積存空氣。否則必須進行凝汽器清洗或檢查消除真空系統的漏氣點。

③冷卻水量:當冷卻水量減少,冷卻水流速降低時,冷卻水吸熱量將增加,溫升升高,汽輪機排汽溫度也隨著升高,因而凝汽器內真空降低。

(2)凝汽器真空系統嚴密性的檢查

為了監視凝汽設備在運行中真空系統的嚴密程度,要定期做真空嚴密性試驗,其試驗是在汽輪機額定負荷的1/2或額定容量下進行的。試驗前必須確定抽氣器空氣閥是否嚴密。緩慢關閉主抽氣器的空氣閥,在操作過程同時嚴密監視凝汽器的真空變化情況。若在關閉過程中凝汽器內真空下降較大,則應立即停止試驗,恢復至運行狀態,并尋找原因。當抽氣器空氣閥關閉穩定lmin后,再開始記錄凝汽器內真空值下降速度。一般試驗3~5min,平均每分鐘下降3mmHg真空值為良好,5mmHg真空值為合格,5mmHg以上真空值為不合格。

(3)凝汽器管子的振動

整個凝汽器的振動,往往是由于汽輪機或某些其他部件的振動,或因蒸汽對冷卻水管的沖擊等原因引起的。蒸汽流過管子時會產生周期性的沖擊作用,尤其當排汽內含有水滴時,其沖擊作用就更大了,將引起頂部的兩三排冷卻水管的振動加劇。管子振動會使管于穿過凝汽器中間隔板的部分被磨損,有時還會引起管壁破裂,甚至使管子斷裂,而斷裂部位往往是在靠近管損或中間隔板的位置,而且斷裂面很光、很平。

為了減輕管子的振動,應在運行中加強監視,避開振動負荷。要采取措施對設備進行改進,也可將冷卻水管更換為厚壁管,或者凝汽器內添裝中間隔板,也可用木條或銅片在適當的位置上把管子楔住。

(4)凝汽器的腐蝕

凝汽器管子長期被冷卻水沖刷而變薄,尤其是當冷卻水內含有不溶解的空氣時,管子內表面上的氧化保護膜將被空氣泡沖擊而剝落,使冷卻水管在腐蝕和沖蝕作用下損壞。當引人凝汽器的流水及其他設備的排汽直接沖刷管子時,被沖刷的管段會很快發生磨損。為了防止這種現象的發生,在凝汽器的疏水和排汽入口處安裝有保護擋板,但其安裝一定不能影響凝汽器管子的傳熱效果。


三、汽輪機運行維護內容

1、保持機體清潔、保溫層完整;

2、各零部件齊全完整,指示儀表靈敏可靠;

3、檢查軸瓦溫度、油壓、高壓蒸汽溫度、壓力、一級后壓力、抽汽壓力等是否正常,檢查各運轉部件是否有異常振動和聲響;

4、定期做油質分析。經常檢查油箱油量并及時補充;

5、定期檢查潤滑點潤滑情況;

6、定期檢查、清洗油過濾器,保證油壓穩定,必要時更換濾芯;

7、操作工、檢修工應定時、定點、定路線認真進行巡檢;

8、3個月至少做1次油質分析。

(來源:網絡,版權歸原作者)


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