汽轮机课程设计

时间：2019-05-29 15:18:55 网站：公文素材库

汽轮机课程设计

汽轮机设备及检修课程设计指导书

一、课程设计目的和任务

1．目的

（1）系统地总结、巩固并应用《汽轮机设备及检修》课程中已学过的理论知识，重点掌握汽轮机凝汽系统结构与基本检修方法及工艺；

（2）通过设计对汽轮机的局部检修过程作初步了解，培养自己的管理水平；（3）了解不同类型机组的结构特点及检修的新工艺、新方法。2．任务

对某火电厂汽轮机凝汽系统进行分析，根据所学《汽轮机设备及检修》、《热力发电厂》等有关知识，提出该凝汽设备的配置，根据机组的运行情况，设计凝汽系统的检修方案，并说明设计依据。

二、课程设计的过程

课程设计过程分为：选题和资料收集阶段、分析和计划阶段、设计（论文）阶段、课程设计说明书写阶段，具体内容和任务如下：1．选题和资料收集

根据课程设计提出的任务，收集相关资料。

资料包括：某火电厂汽轮机本体结构、凝汽系统基本情况、汽轮机运行规程等。

2．分析计划阶段

（1）分析并确定汽轮机凝汽系统型式、特点；（2）分析并确定检修方案涉及的内容；（3）对本课程设计进行合理安排。3．课程设计说明书写阶段

要求严格按照规范要求进行设计，画出图表，编制课程设计说明书，并同时上交电子文档和打印件。三、课程设计的方式及时间分配

1．方式

利用课余时间，通过查阅相关参考资料，结合教师指导，完成课程设计任务。

2．课程设计的时间和进程：

课程设计规定时间：201*.6.3-201*.6.13课程设计进程：

资料收集及分析计划2天设计阶段7天整理阶段2天

四、课程设计的课题

汽轮机凝汽系统检修方案设计

五、设计注意事项

1．在进行图表数据查找时要力求准确；2．设计格式要求规范；3．如有附图，应规范、美观；

4．分析问题应有理有据，结论清晰明了。

六、课程设计的主要内容

1．检修目的及要求；2.检修项目及基本方法；3.检修工器具及材料备件清单；4.检修安全措施等内容；5.检修流程图。

七、在课程设计期间需要填写和提交的表格和资料

1．课程设计课题及任务说明；2．汽轮机本体结构简介；3．汽轮机凝汽系统简介；4．检修方案；5．设计总结；

7．列出参考书籍、文献和资料；8．同时上交电子文档和打印件。

附参考资料：

1．《电厂汽轮机》孙为民主编中国电力出版社201*2．《热力发电厂》杨义波等合编中国电力出版社201*3．《某电厂主机、辅机运行规程》自定

4．《热力设备安装与检修》李润林主编中国电力出版社20

扩展阅读：汽轮机设备课程设计

汽轮机设备课程设计

一、三热问题概述（一）热应力

1、形成：金属与蒸汽的温度差使各金属部件产生膨胀或收缩变形，如果物体的热变形收

到约束，则在物体内部就会产生热应力。

2、变形及应力情况：如果物体受热膨胀受到约束，则物体内将产生压应力；如果物体冷却收缩收到约束，物体内将产生拉应力。

当物体内部加热或冷却不均匀，温度分布不均匀时，物体即使不受到外部约束，其内部也会产生热应力。

高温区产生压应力，低温区产生拉应力，

汽轮机转子和气缸的热应力主要是由于温度分布不均引起的。

3、特点：1.热应力随约束程度的增大而增大。由于材料的线膨胀系数、弹性模量与泊桑比随温度变化而变化，热应力不仅与温度变化量有关，而且受初始温度的影响。2.热应力与零外载相平衡，是由热变形受约束引起的自平衡应力，在温度高处发生压缩，温度低处发生拉伸形变。

3.热应力具有自限性，屈服流动或高温蠕变可使热应力降低。对于塑性材料，热应力不会导致构件断裂，但交变热应力有可能导致构件发生疲劳失效或塑性变形累积。

4、影响因素：温差、受约束、材质5、控制原则：

1）汽缸壁的热应力：在汽缸壁厚度和金属材料一定的情况下，气缸内、外壁表面的热应力与温差成正比；气缸冷却过快比加热过快更危险；控制汽轮机金属的温升速度是控制热应力的基本方法。

2）螺栓的热应力：启动时螺栓收到的热应力最大。法兰、螺栓的温差引起的热应力；螺栓被紧固拉伸时引起的拉热应力；汽缸内部蒸汽压力对螺栓产生的拉应力。以上三个热应力之和为螺栓收到的应力

3）转子的热应力：在运行中，转子不仅受到离心力的作用，而且也受到热应力的影响。交变应力的作用危急转子的寿命。必须注意：汽轮机每启停一次，对转子表面层就交替出现一次热压应力和热拉应力；若汽轮机多次启、停，则交变应力多次反复作用，将会引起转子表面出现裂纹，这种情况称之为转子的低频率疲劳损伤。大机组结构优化技术改造之后，应重视转子的热应力。

6、启停时的应力情况：汽轮机冷态启动时的热应力：汽缸内壁和转子外表面产生压应力；

汽缸外壁和转子中心孔产生拉应力汽轮机停机过程的热应力：汽缸内壁和转子外表面产生压应力；汽缸外壁和转子中心孔产生拉应力

汽轮机热态启动时的热应力：在整个热态启动过程中，冲转时进入调节级处的蒸汽温度可能比该处的金属温度低，使其先受到冷却，在转子表面和汽缸内表面产生拉应力。随着转速的升高及接带负荷，该处的蒸汽温度将迅速提高，并高出金属温度，转子表面及汽缸内壁产生压应力，这样在整个热态启动过程中，汽轮机部件的热应力要经历一个拉----压循环。负荷变动时的热应力：降负荷时，汽缸内壁和转子表面产生拉应力；增负荷时，汽缸内壁和转子表面产生压应力汽轮机从启动、稳定工况下运行至停机过程，转子和汽缸上各点的热应力都要经历一个拉---

第1页

压循环，转子外表面由压应力变为拉应力，中心孔面由拉应力变为压应力。

7、变形规律：温度升高的一侧产生热压应力，温度降低的一侧产生热拉应力，简述为“热

压冷拉”。

（二）热膨胀

1、概念

相对胀差：汽轮机汽缸与转子以同一死点膨胀或收缩时，其出现的差值称为相对膨胀差。正胀差：转子轴向膨胀大于汽缸值。负胀差：转子轴向膨胀小于汽缸值。

2、形成：汽轮机在启停和变负荷时，由于各金属部件处于不稳定传热过程中，其加热和

冷却速度不同而形成温差，此时汽缸和转子的金属内部就会产生热膨胀。

3、变形规律：热胀冷缩。

4、影响因素：几何尺寸、金属材料的线膨胀系数、汽轮机通流部分的的热力过程及汽缸

各段金属温度的变化值、汽轮机滑销系统畅通与否、控制蒸汽温升（温降）和流量变化速度、轴封供汽的影响、汽缸法兰、螺栓加热装置的影响、凝汽器真空的影响、汽缸保温和疏水的影响

5、控制原则：控制蒸汽升降温度及升降负荷的速度，以保证汽缸和转子的温差在允许范

围内；合理的使用汽缸和法兰螺栓加热装置；利用轴封供汽控制胀差

6、汽轮机启动时胀差的变化规律：简述为“热正冷负”

1）汽轮机冷态启动前，汽缸一般要进行预热，轴封要供汽，此时汽轮机胀差总体表现为正胀差

2）从冲转到定速阶段，汽轮机的正胀差呈上升趋势。对采用中压缸启动的机组，则这阶段胀差变化主要发生在中压缸

3）当机组并网接带负荷后，正胀差增加的幅度较大，对于启动性能较差的机组，在启动过程中要完成多次暖机，以缓解胀差大的矛盾

汽轮机甩负荷、停机、热态启动时相对胀差的变化规律：

1）汽轮机甩负荷或停机时，流过汽轮机通流部分的蒸汽温度会低于金属温度，转子比汽缸冷却快，及转子比汽缸收缩的多，因而出现负胀差

2）热态启动时，转子汽缸的金属温度高，若冲转时蒸汽温度偏低，则蒸汽进入汽轮机后对转子和汽缸起冷却作用，也会出现负胀差，几乎不可避免的会出现负胀差

7、汽轮机胀差增大的原因：

正胀差值增大的原因有以下几点：（1）启动时暖机时间太短，升速或加负荷太快；（2）

滑销系统或轴承台板的滑动性能差，容易卡涩；（3）轴封供汽温度高，供汽量大，引起轴颈过分伸长；（4）机组启动时，进汽压力、温度、流量等参数过高；（5）推力轴承磨损，引起轴向位移增大；（6）汽缸保温层保温效果不佳或保温层脱落；在寒冷的冬季汽机房室内温度太低或有穿堂冷风；（7）胀差指示器零点不准或触点磨损，引起数字偏差；（8）真空低、轴承油温过高；（9）各级抽汽量变化影响；转子磨擦鼓风损失；泊桑交效应。负胀差值增大的原因有：（1）负荷突然下降或机组突然甩负荷；（2）主汽漫度骤然降低或启动时进汽温度低于金属温度；（3）由于各种原因引起的水冲击；（4）轴封供汽温度太低，流量太小；（5）轴向位移变化；（6）机组启动时转速突然升高，由于泊桑效应负胀差变化明显；（7）油温太低；（8）转子停止过程中过早停止轴封供汽；（9）排汽温度升高。

8、汽缸和转子的热膨胀危害：汽轮机在启停和变工况时，设备零部件存在温差，产生

第2页

热应力，引起热膨胀，改变了常温下零部件位置。由于各部件几何尺寸及材质的不同，其热膨胀也不相同，造成各动静部分间隙变化，危害汽轮机的安全运行。

9、汽缸变形示意图：

10、胀差的控制：

启动时的控制：机组启动一般都采用额定参数启动，冷态启动时，可通过控制均压箱温度

（轴封供汽温度）和压力的办法来控制转子和汽缸的胀差。应严格控制升速暖机时间，启动中有可能出现胀差过大现象，此时应及时调节轴封供汽参数，使机组在稳定转速或稳定负荷下停留暖机，同时可采取调整凝汽器真空方法来控制胀差，我们可以适当降低真空，减少正胀差的发展。通过后汽缸的喷水降温控制排汽缸温度来减小正胀差，同时机组启动过程中，为了减少正胀差发展，当调节级下缸内壁温度达到350度左右时，可关小或关闭本体疏水，在启动过程中还可以调整前轴封漏汽至6段抽汽电动门来控制正胀差的增大。热态启动时，新蒸汽温度应高于汽缸最高金属温度50100度，并有50度的过热度，可以保证新蒸汽经调门节流，导汽管散热和调节级喷嘴膨胀后，蒸汽温度仍不低于汽缸金属温度，防止蒸汽温度过低，转子突然冷却而产生急剧收缩，出现负胀差增大现象。还应注意轴封汽源温度防止转子受冷却。所以热态启动时应先向轴封供汽后抽真空，以避免大量冷空气从轴封处漏入而出现局部较大的负胀差。

停机过程中的控制：随着负荷、转速的降低，转子冷却比汽缸快，所以胀差一般向负方

向发展，特别是滑参数停机时更为严重，额定参数停机，要及时开启本体疏水及有关疏水。转子停止转动后，负胀差可能更加发展，应维持一定温度的轴封蒸汽，真空到零后方可停止向轴封供汽。切记要关闭均压箱进汽门和旁路门，开启均压箱疏水门，防止有蒸汽漏入轴封系统。总之，汽轮机启停及运行工况变动时受热应力、热变形、振动和胀差等因素限制，要保证汽轮机安全运行，必须抓好每一个环节，并且有机的联系起来，研究胀差，就是为了发现机组启停及工况变化时胀差的变化规律，并采取措施，使胀差维持在正常范围，减少机组启停过程的消耗，这对保证汽轮机安全经济运行有重要意义。

（三）热变形

1、形成：由于温度的变化引起物体的变形称之为热变形2、上、下缸温差引起的变形

（1）上、下缸产生温差的原因：

1）下缸散热面积大且布置有回热抽汽管道和疏水管道；

第3页

2）在汽缸内热蒸汽上升，而经汽缸金属壁冷却后的凝结水流至下缸形成较厚的水膜，使下缸受热条件恶化，且疏水不良时更差；

3）一般情况下，下汽缸的保温不如上缸，且下汽缸的保温材料容易因机组振动而脱落；4）下汽缸置于温度较低的运行平台以下并造成空气对流，使上下汽缸的冷却条件不同而产生温度差。

（2）危害：由于汽缸产生热翘曲变形，使汽轮机下部动静间隙减小，同时隔板和叶轮也

将偏离正常情况所处的垂直平面，从而使动静部件轴向间隙也发生变化，超过允许范围将会发生动静摩擦。上下缸温差过大除了引起汽缸热翘曲变形外，还会引起大轴弯曲。

（3）控制原则：

1）必须控制蒸汽温升率；

2）尽可能使高压加热器随汽轮机一起启动投入；3）保持疏水通畅；

4）下汽缸采用较好的保温结构并选用幼稚保温材料；5）在下汽缸可加装挡风板，以减少空气对流。

3、汽缸内外壁和法兰内外壁温差引起的热变形

（1）产生变形的根本原因：汽缸、法兰内外壁温差过大

4、汽缸的热翘曲

在启停过程中上下汽缸存在温差，上缸温度高于下缸温度。上汽缸温度高、热膨胀大，下汽缸温度低，热膨胀小，引起汽缸向上拱起，又称“拱背”变形。

危害：汽缸的热翘曲过大，会引起动静不分摩擦。垂直膨胀会使法兰结合面局部发生塑性

变形，当法兰螺栓负荷卸去后，上下结合面便出现内外张口，造成法兰结合面漏汽。在法兰内壁温度高于外壁温度时，内壁金属的垂直膨胀增加了法兰结合面的热压应力，如果此热压应力超过材料的屈服极限，金属就会产生塑性变形，同时还会导致螺栓被拉断或螺帽结合面被压坏。

运行规程规定：法兰内外壁温差的极限不应大于100℃（在没有法兰螺栓加热装置时）

措施：为减少汽缸热翘曲，可采用下缸加厚保温层或是加装在下缸底部的电热装置、采用

法兰螺栓加热装置等

第4页

汽缸的热翘曲如图所示：

5、转子的热弯曲（1）引起原因：

1）、启停时上下缸温差大，启盘车装置过晚或停过早，使转子局部过热，产生弯曲；2）、处于热态的机组，汽缸内进冷汽、冷水，使转子上下出现过大温差，产生的热应力超过屈服极限，产生转子弯曲，

6、变形规律：温度高的一侧向外凸，温度低的一侧向内凹进，即“热凸冷凹”。汽缸内法兰内外壁温差引起的热变形：法兰内壁温度高于外壁温度，法兰内壁金属伸长较多，这时法兰在水平面内产生热变形（热翘曲）

（四）、典型汽轮机热膨胀的方向和汽机胀差分析

1、汽缸沿横向的膨胀

若调节级汽室外左右两侧法兰的温差控制好，就能使汽缸横向膨胀均匀，否则，汽缸将产生中心偏移。为保证汽缸左右膨胀均匀，规定主蒸汽和再热蒸汽两侧汽温差不应超过28℃

2、汽缸沿轴向的膨胀

对于法兰比汽缸壁薄的机组，汽缸沿轴向的膨胀量取决于汽缸各段平均温升

对于法兰比汽缸壁厚的机组，汽缸沿轴向的膨胀量取决于法兰各段平均温升正常运行时，通常选择调节级区段的法兰内壁温度作为汽缸纵向膨胀的监视点，只要监视点温度在适当范围内，就能保证汽缸的热膨胀在允许范围内。对高参数大容量汽轮机，其法兰厚远大于汽缸壁厚，汽缸的膨胀量会受到法兰膨胀量的限制；在启动过程中，为使汽缸得到充分膨胀，应该投入法兰加热装置，并把汽缸和法兰的温差控制在允许的范围内

3、转子的热膨胀

随着机组容量的提高，转子的轴向长度增加，转子的轴向膨胀量较大，在运行中应加强对转子膨胀量的监控，以防止卡涩和动静部分磨损

4、根据运行实践，在带负荷阶段，减小胀差的主要途径：

按滑参数启动曲线的要求，控制温升速度，避免过大的波动

第5页

b.发电机并网后，要缓慢开大调速汽阀c.

必要时可关小调速汽阀或降低主蒸汽温度，延长暖机时间。调速汽阀节流后进汽量减少，可降低调节级温度及各级温度，使转子的膨胀速度得到缓和d.使高压缸在盘车状态下预先加热，使得冲转时的胀差比较小，在冷态启动时也可采取人

为供汽预热汽缸这一方法

二、汽轮机本体设备介绍

汽轮机本体由转动部分及静止部分组成。

（一）转动部分：称为转子，主要部件：动叶片，主轴、叶轮（反动式汽轮机为转鼓）、

联轴器等

（二）静止部分：称为静子，主要部件：汽缸、隔板、轴承、汽封等

1、动叶片

作用：是蒸汽动能转换成转子机械能的重要部件组成：叶型、叶根、叶顶

2、转子

作用：汇集各级动叶栅所得到的机械能并传给发电机

分类：轮式转子、鼓式转子。轮式转子可分为整锻式、套装式、组合式、焊接式；主要零部件：叶轮、联轴器、

３、汽缸

作用：ａ、将进入汽轮机的蒸汽与大气隔开，形成蒸汽能量转换的封闭汽室

ｂ、汽缸内部安装着隔板和隔板套（反动式汽轮机中分别称为静叶环和静叶持环）汽封等部件，外部与进汽、排汽及抽汽管道相连接，因此还起着支撑的作用。受力情况：ａ、承受本身和装在其内部的零部件的重量及内外压差产生的作用力ｂ、承受由于沿汽缸轴向和径向温度分布不均而产生的热应力ｃ、隔板前后压差产生的作用力ｄ、蒸汽通过喷管时的反作用力

结构：（高、中压缸）、（低压缸）、（进汽部分）、（汽缸法兰、螺栓加热装置）

支承：ａ、高、中压缸的支承－－采用猫爪支承。猫爪支承分为上缸猫爪支承和下缸猫爪支承

ｂ、低压缸支承－－采用台板支承

滑销系统：横销、纵销、立销、角销、猫爪销

４、隔板

作用：用来固定静叶片，并将汽缸内分隔成若干个汽室。

５、隔板套（静叶持环）

特点：采用隔板套可以简化汽缸结构，减小汽轮机轴向尺寸，有利于汽缸的通用，便于抽汽缸的布置，还使机组启、停及负荷变化过程中，汽缸的热膨胀比较均匀，减小了热应力和热变形。但隔板套的采用会增加汽缸的径向尺寸，使水平法兰厚度增加，延长了汽轮机启动时间。

６、汽封

作用：在汽轮机的相应部位设置汽封，减小了漏气损失，增加汽轮机效率分类：根据装设部位：轴端汽封、隔板汽封、通流部分汽封根据定位方式：固定汽封、可动汽封

根据结构形式：碳精式汽封、水封式汽封、曲径式汽封

第6页

结构：（采用曲径式汽封）主要形式有：梳齿形、Ｊ型、纵树形

７、盘车装置

定义：在汽轮机不进蒸汽时驱动转子以一定转速旋转的设备

作用：ａ、在汽轮机冲转前和停机后使转子转动，以避免转子受热和冷却不均而产生热弯曲ｂ、启动前盘动转子，可以检查动静部件间是否有摩擦、润滑油系统工作是否正常及主轴弯曲是否过大等，用来检查汽轮机是否具备启动条件分类：按盘车转速高低：高速盘车（ｒ＝４０～７０ｒ／ｍｉｎ）、低速盘车（ｒ＝２～４ｒ／ｍｉｎ）

按结构特点：具有螺旋轴的电动盘车、具有齿轮的电动盘车、具有链轮－蜗轮蜗杆的电动盘车

８、轴承

分类：推力轴承、支持轴承

作用：Ａ、支持轴承作用：承担转子的重量及转子不平衡质量产生的离心力，并确定转子的径向位置，保证转子中心与气缸中心一致，以保持转子与静止部分间正确的径向间隙

Ｂ、推力轴承的作用：承受转子上未平衡的轴向推力，并确定转子的轴向位置，以保证

动、静部分间正确的轴向间隙

９、油膜振荡

定义：滑动轴承工作时，轴颈支承在油膜上高速旋转，在一定条件下，幽默反过来激励轴颈使轴颈产生强烈振动的现象

危害：发生油膜振荡时轴颈振幅很大，会引起轴承油膜破裂、轴颈与轴瓦碰撞甚至损坏。另外，因其振动频率刚好等于转子的第一临界转速，成为转子的共振激发力，使转子发生共振，可能导致转轴损坏。

如图所示：

转速升高到A点对应的值时，轴颈开始失去稳定，因此A点对应的转速称为失稳转速；A点至A2点间，轴颈中心发生频率等于当时转速的一半的小振动，称为半速涡动；A2点以后，轴颈中心发生频率等于转速的大振动，称为油膜振荡；

当油膜振荡发生后，在交大的转速范围内，涡动频率将保持等于第一临界转速，振幅也

将始终保持在共振状态下的大振幅，这种现象称为油膜振荡的惯性效应。

第7页

防止和消除油膜振荡的基本方法：提高转子的第一临界转速和失稳转速

三、汽轮机部件结构设计中对三热控制考虑

１、轴向推力

组成：作用在动叶片上的轴向推力、作用在叶轮轮面上的轴向推力、作用在轮毂上或转子

凸肩上的轴向推力、作用在轴封土建上的轴向推力危害：引起动静间摩擦、造成设备损坏、机组振动等

轴向推力平衡的目的：减小轴向推力，使其符合推力轴承长期安全的承载能力多级汽轮机轴向推力的平衡方法：a、设置平衡活塞

b、采用具有平衡孔的叶轮c、采用相反流动的装置d、采用推力轴承

2、机组振动

危害：a、使转动部件损坏b、使连接部件松动

C、使机组动、静部分摩擦

d、引起基础甚至厂房建筑物的共振损坏

f、有可能引起危急保安器误动作而发生停机事故机组振动包括强迫振动、自激振动、轴系扭振（1）引起强迫振动的原因：ａ、转子质量不平衡ｂ、转子弯曲

ｃ、转子中心不正

ｄ、转子支承系统变化ｅ、电磁力不平衡

（2）引起自激振动的原因：油膜自激、间隙自激，引起的振动分别为油膜振荡、间隙自激振动

消除自激振动的措施：ａ、改善治安子与气缸的同心位置，以减小激振力

ｂ、减小轴承间隙，增加润滑油粘度等，以增加阻尼

（3）引起轴系扭振的原因：汽轮机组方面：汽轮发电机组突然甩负荷、汽轮机调节阀快速控制、调节系统快速调节

电气系统方面：电力系统短路、快速重合闸、非同期并网、三相电力负荷不平衡

3、叶片振动

概念：叶片是根部固定的弹性杆件，当收到一个瞬时外力的冲击后，它将在原平衡位置附

近做周期性的摆动，这种摆动称为自由振动，震动的频率称为自振频率。当叶片收到一周期性外力（称为激振力）作用时，它会按外力的频率振动，而与叶片的自振频率无关，即为强迫振动。

危害：在强迫振动时，若叶片的自振频率与激振力频率相等或成整数倍，叶片将发生共振，

振幅和振动应力急剧增加，可能引起叶片的疲劳损坏。若叶片断裂，其碎片可能将相邻叶片及后边级的叶片打坏，还会使转子失去平衡，引起机组强烈振动，造成严重后果

第8页

分类：

弯曲振动

轴向振动

A型振动切向振动

B型振动

扭转振动

措施：有的叶片在共振状态下工作容易损坏，因此需要将叶片的自振频率预计振频率调开，避免运行中发生共振

四、汽轮机运行中控制三热的措施

（一）、汽轮机滑销系统畅通与否

1、滑销系统作用：保证汽缸受热或冷却后以正确的方向膨胀或收缩，并保持汽缸与转子

中心一致

2、汽缸膨胀不畅表现形式：包括汽缸横向膨胀不畅和汽缸轴向膨胀不畅

a.汽缸轴向膨胀不畅，表现为启动过程中高、中压胀差较大，严重影响启动速度，延长启

动时间。动叶围带处可能发生严重磨损b.汽缸横向不畅（汽缸跑偏或汽缸横向窜动），表现为前轴承箱两侧横向膨胀差和汽缸左

右（横向）膨胀差的增大，可以断定汽缸膨胀发生偏斜，揭缸后可能会进一步发现汽缸上的轴封会留下明显的单侧摩擦痕迹或在立销处有挤压痕迹等

c.三种表现形式：轴承座和台板之间的接触状态变化；汽轮机各轴承座之间的相互位置发

生了变动；改变了动静部件之间的径向间隙或轴间间隙

3.、汽缸膨胀不畅产生的原因

汽缸膨胀不畅多发生在高、中压缸，尤其是高、中缸分缸机组；低压缸直接坐落在台板上，质量大且温度不高，膨胀量较小，一般不会发生汽缸膨胀不畅现象造成汽缸膨胀不畅的主要原因有：

①滑销系统有缺陷或损坏。纵销、立销间隙过大或磨损，立销刚度不足，销座固定不牢等造成的跑偏；如果纵销损坏，在启停过程中造成的轴承座横向移动，带动汽缸移动，造成汽缸跑偏；如果立销损坏，在启停过程中造成汽缸横向移动，造成汽缸跑偏；如果猫爪横销卡涩，造成汽缸横向膨胀受阻，造成汽缸跑偏。

②汽缸台板、轴承座与基础台板之间，表面缺乏润滑剂或台板锈蚀，造成摩擦力增加，一旦汽缸膨胀力克服台板的摩擦力，汽缸便进入无润滑膨胀状态，对汽缸膨胀不致造成很大的影响；当汽缸与轴承座中心不正，汽缸和轴承座在机组膨胀时易发生偏移和扭转，使滑销系统产生变形卡阻，汽缸膨胀所受阻力将大为增大，将造成汽缸膨胀不畅。

③汽缸、轴承座及转子间错位，引起汽缸膨胀不畅，导致轴承、转子故障，轴封磨损漏气，透平油进水和机组振动等问题，严重的损坏汽轮机

④管系对汽缸的侧向作用力较大。缸体与许多管道相连，由于制造和安装存在误差、运行中残余应力的释放、管道的蠕变以及支吊架的失效等原因，使得管道对汽缸有一定的作用力；若作用力偏差大，形成较大的侧向作用力，造成汽缸横向膨胀受阻，汽缸跑偏，严重时造成立销脱落和立销座开焊，转轴碰磨引起弯轴事故。

第9页

⑤运行中应注意左右两侧膨胀的不均，汽轮机进口两侧的汽温差随锅炉左右温差增加而增大，故要限制左右两侧的汽温差，并控制启停、增减负荷速度。

2、组成及定义作用：横销、纵销、立销、角销、猫爪销a.横销：引导汽缸沿横向滑动，并在轴向起定位作用

b.纵销：引导汽缸轴承座和汽缸沿轴向滑动，并限制轴向中心线横向移动c.死点：纵销中心线与横销中心线的焦点为膨胀的固定点，称为“死点”d.立销：引导汽缸沿垂直方向膨胀，并与纵销共同保持机组的轴向中心不变e.角销：防止轴承座与基础台版脱离

3、应用：滑销系统的合理布置和应用，可以保证汽缸在各个方向能自由膨胀或收缩，同时保证汽轮机、发电机各部件的相对位置的正确，从而保证机组安全运行。运行中应注意经常往滑动面之间注油，保证滑动面润滑及自由移动。有些机组在轴承箱与台板滑动面之间安装一层很薄的助滑垫，能很大程度地减小滑动面之间的摩擦力，保证汽缸自由膨胀与收缩。

（二）、控制蒸汽温升（温降）和流量变化速度1、蒸汽温升过快的危害：胀差出现正值增大2、蒸汽温降过快的危害：胀差出现负值增大

这是控制胀差的有效方法，因为产生胀差的根本原因是汽缸与转子存在温差，蒸汽的温升或流量变化速度大，转子与汽缸温差也大，引起胀差也大。因此，在汽轮机启停过程中，控制蒸汽温度和流量的变化速度，就可以达到控制胀差的目的。

（三）、轴封供汽温度的影响1、主蒸汽温度升高

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、汽轮机相对的内效率和热力系统的循环热效率都有所提高，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。

2、主蒸汽温度升高的危害如下：

（1）调节级叶片可能过负荷。主蒸汽温度升高时，首先调节级的焓降增加；在负荷不变的情况下，尤其当高速汽阀中，仅有第一调速汽阀全开，其它调速汽阀关闭的状态下，调节级叶片将发生过负荷。

（2）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、高压轴封坚固件等易发生松弛，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。

（3）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。

3、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。例如中参数机组额定主蒸汽温度为435℃，当主蒸汽温度超过440℃时，应联系锅炉值班员降温；当主蒸汽升高到445～450℃之间时，规定连续运行时间不得超过30min，全年累计运行时间不得超过20h；当主蒸汽温度超过450℃时，应立即故障停机。

第10页

4、主蒸汽温度降低

当主蒸汽压力和凝结真空不变，主蒸汽温度降低时，主蒸汽在汽轮机内的总焓降减少，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。一般机组主蒸汽温度每降低10℃，汽耗量要增加1.3%~1.5%。

主蒸汽温度降低时，不但影响机组的经济性，也威胁着机组的运行安全。

5、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，末级焓降增大，末级叶片可能过负荷状态。

（2）末几级叶片的蒸汽湿度增大。主蒸汽压力不变，温度降低时，末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，同时还将加剧开几级动叶的水滴冲蚀，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汽轮机内动、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）有水击的可能。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。

（四）、汽缸法兰、螺栓加热装置的影响

1、作用：汽轮机在启停过程中使用汽缸法兰和螺栓加热装置，可以提高或降低汽缸法兰和螺栓的温度，有效地减小汽缸内外壁、法兰内外，汽缸与法兰、法兰与螺栓的温差，加快汽缸的膨胀或收缩，起到控制胀差的目的。

2、不利影响：法兰加热装置使用要恰当，否则可能造成两侧加热不均匀或蒸汽在法兰内凝结。如果温度和压力控制不当，可能造成法兰变形和泄漏。

3、特点：对于高压缸采用双层缸的机组，高压夹层的蒸汽，在启动的开始阶段可以加热外缸，使外缸加快膨胀，减小胀差。

4、措施及改进：对现代大功率机组，都是力求从汽缸的结构上加以改进，而不采用法兰加热装置，目前，普遍采用的技术是选择窄高法兰或取消法兰，使汽缸呈圆筒形。如ABB公司生产的汽轮机内杠取消了法兰，采用红套环紧箍；西门子公司生产的高压外缸是整体圆筒形，这些结构都有助于汽缸、转子的同步膨胀，减小汽轮机胀差。

（五）、凝汽器真空的影响

1、凝气设备的作用：A、在汽轮机排汽口建立并维持高度真空

B、保证蒸汽凝结并供应洁净的凝结水作为锅炉给水

C、凝气设备还是凝结水和补给水去除氧器之前的先期除氧设备D、它还接受机组启停和正常运行中的疏水和甩负荷过程中旁路排汽，以收回热量和减小循环工质的损失

2、影响因素：

冷却水的进口温度Tw1

Tw1的大小取决于当地的气候和供水方式，在其他条件不变时，冬季Tw1低，则Ts也低，凝汽器压力低，真空高；夏季Tw1高，Ts也高，真空低。循环供水时，Tw1取决于冷却水塔或喷水池的冷却效果

第11页

冷却水温传热端差

确定量：冷却水管外边总面积Ac、冷却水量Dw、冷却水温升△t、总体传热系数K、3、概念最佳真空：提高真空后所增加的汽轮机功率与为提高真空使循环水泵多消耗的厂用电之差即达到最大，此时的真空值称为最佳真空

极限真空：指汽轮机做功达到最大值的排汽压力所对应的真空4、凝汽器内进入空气的影响

（1）空气来源：一是由新蒸汽带入汽轮机的，由于锅炉给水经过除氧，该量极少；而是通过汽轮机设备中处于真空状态的低压各级与相应的回热系统、排汽缸、凝气设备等不严密处漏人的

（2）危害：空气使凝汽器真空下降、空气使凝结水过冷度增加、空气使机组运行的经济性下降、空气使凝结水含氧量增加

5、凝汽器真空的严密性

对机组的影响：真空系统严密性下降，使漏人或积聚在凝汽器内的空气量增加，凝汽器的

真空降低，传热效果降低，凝结水的含氧量增加，设备的腐蚀速度加快，蒸汽分压相对降低，其凝结水湿度低于凝汽器内总压力所对应的饱和温度，过冷度增加

凝汽器怎样抽真空：①启动射水泵及开启出口水门

②开启射水抽气器空气门

③满足条件后向轴封送汽（严禁转子在静止状态下向轴封送汽），调节轴封汽压力

6、措施

a.在升速和暖机过程中，当真空降低时，若保持机组转速不变，须增加进汽量使高压转子

受热增加，胀差增大b.使中、低压转子鼓风摩擦量被增加的蒸汽量带走，胀差减小

（由于中、低压转子叶片较长，其鼓风摩擦热量比高压转子大。当真空降低时，中低压转子鼓风摩擦热量被增加的蒸汽量带走，故胀差减小，因此，在升速暖机过程中不能用提高真空的方法来减小中、低压通流部分的胀差）

五、电厂汽机运行实践中控制三热的实例简介

案例：机组跳闸事故统计及反措

#1汽轮机轴承振动测点坏，保护动作汽机跳闸

事故经过：

201*年8月5日12时30分，#1机组在正常运行中汽机#8轴承振动突然升至跳闸值（25.4丝）以上（其它轴承振动正常），汽机振动大保护动作，汽机跳闸。