鄒建田，于英鰲

BNBN4 4..5 5
--1 1..2525//0 0..1515汽輪機(jī)主蒸汽壓力及溫度低于額定規(guī)范的運(yùn)行分析

Analysis of Main Steam Pressure and Temperature of BNBN4 4..5 5--1 1..2525//0 0..1515 Steam Turbine below the Rated Specification

鄒建田，于英鰲

我公司有一條2 500t/d熟料生產(chǎn)線，裝有一臺BN4.5-1.25/0.15汽輪發(fā)電機(jī)組。汽輪機(jī)主蒸汽由SP、AQC兩臺余熱鍋爐供給，汽輪機(jī)補(bǔ)汽由閃蒸器供給。

在實(shí)際運(yùn)行中，閃蒸器供出的蒸汽壓力低于汽輪機(jī)的要求，不能進(jìn)入汽輪機(jī)。

汽輪機(jī)負(fù)荷的大小是由兩臺余熱鍋爐決定的，汽輪機(jī)負(fù)荷隨回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)工況的波動而波動。

由于回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)工況的波動，汽輪機(jī)經(jīng)常在主蒸汽壓力、溫度低于額定規(guī)范的工況下運(yùn)行。

1 汽輪機(jī)主要規(guī)范（表1）

2 汽輪機(jī)進(jìn)汽量的計(jì)算

汽輪機(jī)制造廠的使用說明書未提供主蒸汽進(jìn)汽量，表2為根據(jù)額定功率計(jì)算的主蒸汽進(jìn)汽量。

3 分析主蒸汽壓力及溫度低于額定規(guī)范的意義

汽輪機(jī)是一種十分精密的高速運(yùn)行的動力機(jī)械，材料要求嚴(yán)格，制造成本高，設(shè)計(jì)壽命為30年。

表1 汽輪機(jī)主要規(guī)范

表2 主蒸汽進(jìn)汽量計(jì)算結(jié)果

汽輪機(jī)組運(yùn)行規(guī)程（現(xiàn)場規(guī)程）規(guī)定，主蒸汽壓力及溫度降低應(yīng)降低負(fù)荷運(yùn)行，并規(guī)定停機(jī)的主蒸汽壓力及溫度下限。該規(guī)程一是為了保證汽輪機(jī)設(shè)備的安全，延長汽輪機(jī)的使用年限；二是為了減少停機(jī)時間，增加發(fā)電量，提高經(jīng)濟(jì)效益。

4 編制現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程的依據(jù)

編制現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程一是要遵守汽輪機(jī)制造廠使用說明書的規(guī)定，二是要遵守水電部頒布的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程SD251-1988《全國地方小火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組運(yùn)行規(guī)程》。

5 現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程的規(guī)定

5.1 主蒸汽壓力降低

主蒸汽壓力降低按表3減負(fù)荷，汽壓＜0.8MPa（a）時故障停機(jī)。

表3 主蒸汽壓力降低汽輪機(jī)負(fù)荷限制表（現(xiàn)場規(guī)程）

5.2 主蒸汽溫度降低

主蒸汽溫度降至300℃時，開始減負(fù)荷直至故障停機(jī)。

5.3 主蒸汽壓力、溫度同時降低

總的減負(fù)荷量為汽壓降低減負(fù)荷、汽溫降低減負(fù)荷綜合作用的結(jié)果。

6 對現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程的評價(jià)

6.1 主蒸汽壓力降低

現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，故障停機(jī)汽壓為＜0.8MPa（a），該規(guī)定是為了滿足射汽抽氣器或汽動油泵的運(yùn)行要求。該機(jī)組無射汽抽氣器而采用射水抽氣器，亦無汽動油泵。因此，現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程規(guī)定停機(jī)汽壓過高。

現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程規(guī)定汽壓降低汽輪機(jī)減負(fù)荷量過大。

6.2 主蒸汽溫度降低

現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程沒有給出減負(fù)荷與汽溫降低的關(guān)系，沒有給出故障停機(jī)的汽溫下限。

6.3 主蒸汽壓力、溫度同時降低

現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程在前兩項(xiàng)規(guī)定存在問題，當(dāng)主蒸汽壓力、溫度同時降低時，無規(guī)定可循，會造成減負(fù)荷過大或過小，故障停機(jī)過早或過晚，可能減少發(fā)電量，也可能威脅汽輪機(jī)的安全。

7 主蒸汽壓力降低的運(yùn)行分析及汽輪機(jī)最大功率的計(jì)算

主蒸汽溫度、排汽壓力為額定值時，主蒸汽壓力降低一般不會帶來危險(xiǎn)。如汽輪機(jī)功率不減小，甚至要發(fā)出額定功率，必將使全機(jī)蒸汽流量超過額定值，監(jiān)視段壓力超過最大允許值，軸向推力過大，危及機(jī)組安全，這是不允許的。因此，主蒸汽壓力降低，汽輪機(jī)功率必須相應(yīng)減小。

汽輪機(jī)功率減小，進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量減少，在小流量工況下末幾級或全壓力級將變?yōu)楣娘L(fēng)工況運(yùn)行，排汽溫度升高。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程規(guī)定，帶負(fù)荷時汽輪機(jī)排汽室溫度≯60～70℃。排汽溫度升高，排汽室與凝汽器膨脹不正常，使汽輪機(jī)中心發(fā)生變化，在軸承上產(chǎn)生不允許的振動。因此，汽輪機(jī)必須保持一定的蒸汽流量。汽輪機(jī)不允許在流量＜30%設(shè)計(jì)值長期運(yùn)行，本機(jī)組為7 240kg/h。

本機(jī)組凝汽器冷卻管為不銹鋼管，與管板連接為焊接，排汽溫度升高不會影響凝汽器的安全運(yùn)行。

汽壓降低時，汽輪機(jī)熱力過程線在h-s圖上向右移，排汽濕度減小，汽壓為0.4MPa（a）時，排汽濕度為2.3%。

當(dāng)汽壓為0.4MPa（a），汽輪機(jī)功率為1 170kW，蒸汽流量為7 930kg/h。

根據(jù)上述分析，故障停機(jī)以汽輪機(jī)功率為準(zhǔn)，定為汽輪機(jī)功率＜1 170kW時，汽壓為＜0.4MPa（a）。

汽輪機(jī)最大功率計(jì)算結(jié)果見表4。

8 主蒸汽溫度降低的運(yùn)行分析及汽輪機(jī)最大功率的計(jì)算

主蒸汽壓力、排汽壓力為額定值，主蒸汽溫度降低時，關(guān)鍵是汽溫下降速度，汽溫下降速度過快，往往是鍋爐滿水等事故引起的，應(yīng)防止汽輪機(jī)水沖擊。

表4 主蒸汽溫度、排汽壓力為額定值主蒸汽壓力降低汽輪機(jī)最大功率計(jì)算結(jié)果

表5 主蒸汽壓力、排汽壓力為額定值主蒸汽溫度降低汽輪機(jī)最大功率計(jì)算結(jié)果

表6 排汽壓力為額定值主蒸汽壓力、溫度同時降低汽輪機(jī)最大功率計(jì)算結(jié)果

當(dāng)汽溫降低時，蒸汽中的水珠軸向打擊動葉進(jìn)口邊葉背，使軸向推力增大，從而使推力瓦塊溫度升高，軸向位移增大，威脅汽輪機(jī)組安全。若調(diào)速汽門開度不變，則比容減小使質(zhì)量流量增大，比焓降減小，反動度增大，使軸向推力增大。最末幾級葉片由于流量的增加，熱焓降顯著增大，使葉片和隔板過負(fù)荷。因此，主蒸汽溫度降低時，汽輪機(jī)功率必須降低至相應(yīng)值。

主蒸汽溫度降低還會引起低壓級蒸汽濕度的增加，加劇對低壓級葉片的沖蝕作用，降低汽輪機(jī)的使用壽命。因此，凝汽式汽輪機(jī)末級可見濕度（在h-s圖上查得的濕度）應(yīng)控制在12%～14%以內(nèi)。

根據(jù)計(jì)算，主蒸汽溫度降低到265℃時，汽輪機(jī)末級排汽濕度為12%。因此，應(yīng)規(guī)定主蒸汽溫度＜265℃時故障停機(jī)。

汽輪機(jī)末級葉片材質(zhì)為2Gr13不銹鋼，有良好的抗腐蝕、抗侵蝕性能。汽輪機(jī)末級汽缸全周有捕水裝置，汽缸底部有疏水口，經(jīng)疏水管道排至本體疏水膨脹箱。捕水效率可達(dá)濕蒸汽中所含水分的20%～30%，可降低末級蒸汽濕度，保證汽輪機(jī)組安全運(yùn)行。

汽輪機(jī)最大功率計(jì)算結(jié)果見表5。

9 主蒸汽壓力、溫度同時降低的運(yùn)行分析及汽輪機(jī)最大功率的計(jì)算

排汽壓力為額定值，主蒸汽壓力降低溫度為額定值的工況很少，主蒸汽溫度降低壓力為額定值的工況也很少，絕大多數(shù)的運(yùn)行工況是汽壓汽溫同時降低。

主蒸汽壓力、溫度同時降低，如汽輪機(jī)功率不減小，將使全機(jī)蒸汽流量超過額定值，監(jiān)視段壓力超過最大允許值，軸向推力過大，危及機(jī)組安全，這是不允許的，因此，汽輪機(jī)功率必須相應(yīng)減小。

汽壓汽濕同時降低，汽輪機(jī)熱力過程線在h-s圖上向右移，排汽干度增大。汽溫降低不會使排汽濕度增大，汽溫可以降得較低。當(dāng)汽壓為0.45MPa（a）、汽濕為225℃時，排汽濕度為6.6%，可以保證末級葉片的運(yùn)行安全。

汽壓汽溫同時降低時，蒸汽流量減小，汽輪機(jī)不允許在流量＜30%設(shè)計(jì)值長期運(yùn)行，本機(jī)組為7 240kg/h。

當(dāng)汽壓為0.45MPa（a）、汽溫為225℃，汽輪機(jī)功率為1 030kW，蒸汽流量為7 890kg/h。

根據(jù)上述分析，故障停機(jī)應(yīng)以汽輪機(jī)功率為準(zhǔn)，定為汽輪機(jī)功率＜1 030kWh，汽壓為＜0.45MPa（a）、汽溫為＜225℃/h。

汽輪機(jī)最大功率計(jì)算結(jié)果見表6。

[1]沈士一，莊賀慶，康松，等.汽輪機(jī)原理[M].北京：中國電力出版社，1992，6.

[2]席洪藻.汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行（第二版）[M].北京：中國水利水電出版社，1988.

[3]西安電力學(xué)校.汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行（修訂版）[M].北京：中國水利電力出版社，1987.

[4]嚴(yán)家，等.水和水蒸汽熱力性質(zhì)圖表（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2004.■

TQTQ172172..622622..2222

AA

10011001--61716171（20172017）0404--00860086--0404

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2016-12-23；編輯：呂光