汽机运行监控要点知识分享
汽机运行监控要点知识分享
一、监视段压力的监督
在凝汽式汽轮机中，除最后一、二级外，调节级汽室压力和各段抽汽压力均与主蒸汽流量成正比例变化。根据这个原理，在运行中通过监视调节级汽室压力和各段抽汽压力，就可以有效地监视通流部分工作是否正常。因此，通常称各抽汽段和调节级汽室的压力为监视段压力。
制造厂已根据热力和强度计算结果，给出高压汽轮机在额定负荷下，蒸汽流量和各监视段的压力值，以及允许的最大蒸汽流量和各监视段压力。由于每台机组各有自己的特点，所以即使是对相同型号的汽轮机，在同一负荷下的各监视段压力也不完全相同。因此，对每台机组来说，均应参照制造厂给定的数据，在安装或大修后，通流部分处于正常情况下进行实测，求得负荷、主蒸汽机流量和监视段压力的关系，以此作为平时运行监督的标准。
如果在同一负荷(流量)下监视段压力升高，则说明该监视段以后通流面积减少，多数情况是结了盐垢，有时也会由于某些金属零件碎裂和机械杂物堵塞了通流部分或叶片损伤变形等所致。如果调节级和高压缸各抽汽段压力同时升高，则可能是中压调速汽门开度受到限制。当某台加热器停用时，若汽轮机的进汽量不变，则将使相应抽汽段的压力升高。
监视段压力，不但要看其绝对值的升高是否超过规定值，还要监视各段之间的压差是否超过规定值。如果某个级段的压差超过了规定值，将会使该级段隔板和动叶片的工作应力增大，从而造成设备的损坏事故。
汽轮机结垢时要进行清洗，加热器停用时，要根据具体情况决定是否需要限制负荷以及限制负荷的具体量值。若通流部分损坏时应及时修复，暂不能修复时，也要考虑在必要时适当地限制汽轮机的负荷。
二、轴向位移及轴瓦温度的监控
1、轴向位移
汽轮机转子的轴向位移。轴向位移指标是用来监视推力轴承工作状况的。作用在转子上的轴向推力是由推力轴承担的，从而保证机组动静部分之间可靠的轴向间隙。轴向推力过大或推力轴承自身的工作失常将会造成推力瓦块的烧损，使汽轮机发生动静部分碰磨的设备损坏事故。
汽轮机汽温低或汽缸进水时会产生巨大的轴向推力，对于高中压缸反向布置的再热机组来说，由于发生水冲击事故时，瞬间增大的轴向推力是发生在高压缸内，即轴向推力方向与高压缸内汽流方向一致，因此推力瓦的工作面将承受巨大的轴向作用力。
当再热蒸汽温度降低或中压缸进水时则推力的作用方向和中压缸的蒸汽流向一致，这时推力瓦的非工作面将承受巨大的轴向作用力。此外，真空低或通流部分结垢时也会使轴向推力发生较大的变化。
机组运行中，发现轴向位移增加时，应对汽轮机进行全面检查、倾听内部声音，测量轴承振动，同时注意监视推力瓦块温度和回油温度的变化，一般规定推力瓦块乌金温度正常不允许超过85℃，推力瓦块乌金温度超过107℃，应果断停机，回油温度不允许超过71℃，当温度超过规定的允许值时，即使串轴指示不大，也应减少负荷使之恢复正常。若串轴指示超过允许值，引起保护动作掉闸时，应立即要求发电机解列停机。当串轴指示值超过允许值，而保护拒绝动作时，要认真检查、判断，当确认指示值正确时则应迅速采取紧急停机措施。
汽轮机运行中轴向推力增大的主要原因有：
(1)汽温、汽压下降;
(2)隔板轴封间隙因磨损而增大;
(3)蒸汽品质不良，引起通流部分结垢;
(4)发生水冲击事故;
2、轴瓦温度
汽轮机轴在轴瓦内高速旋转，引起了透平油和轴瓦温度的升高。轴瓦温度过高时，将威胁轴承的安全。通常采用监视润滑油温升的方法来间接监视轴瓦的温度。因为轴瓦温度升高，传给润滑油的热量也增多，润滑油的温升也就增大。一般润滑油的温升不得超过10～15℃。但仅靠润滑油温升来反映轴瓦的工作状况不仅迟缓，而且很不可靠，往往轴瓦已经烧毁，回油温度却还没有显著变化，尤其是推力轴瓦，更不显著。因此，最好的方法是直接监视轴瓦的乌金温度，汽轮机各轴承回油温度正常不超过77℃，超过113℃就应该果断停机。为了使轴瓦正常工作，对轴承的进口油温作了明确的规定，一般各轴承的进口油温为38～45℃。
三、主蒸汽参数
在汽轮机正常运行中，不可避免地会发生蒸汽参数短暂地偏离额定值地现象。当偏离不大，没有超过允许范围时，不会引起汽轮机部件强度方面地危险性，否则，会引起运行可靠性和安全性两个方面地问题。
当初始压力和排汽压力不变时，主蒸汽温度变化使得整个热循环热源温度变化，循环热效率变化。主蒸汽温度升高，机内理想焓降增大，做功能力增强。相反，主蒸汽温度降低时，做功能力降低，效率降低。
在调节汽门全开的情况下，随着初温的升高，通过汽轮机的蒸汽流量减少，调节级叶片可能过负荷。随着温度升高，金属的强度急剧降低。另外，在高温下金属还会发生蠕变现象。所以猛烈的过载或超温对它们都是很危险的，目前，制造厂都规定了温度高限，一般不超过额定汽温5～8℃。
在调节汽门开度一定时，初温降低则流量增大，调节级焓降减少，末级焓降增加，末级容易过负荷;另外，初温降低，则排汽湿度增大，增大了末级叶片的冲蚀损伤;初温降低，还会引起轴向推力的增大。因此初温降低，不仅影响机组运行的经济性，而且威胁机组的安全运行。为保证安全，一般初温低于额定值15～20℃时，应开始减负荷。
在调节汽门开度一定时，当初温和背压不变而初压升高时，汽轮机所有各级都要过负荷，其中末级过载最严重，同时初压升高对汽轮机管道及其他轴压部件的安全性也会造成威胁。初压降低时，不会影响机组的安全性，但机组出力要降低。因此，运行中主蒸汽压力的要求按机组规定压力运行，特别是滑压运行机组要严格按照变压运行曲线维持机组运行。
从机组经济性方面来看，当主蒸汽压力、排汽压力不变，而蒸汽温度升高时，蒸汽的比体积相应增大，若调节汽门开度不变，则进汽量相应减少，此时，蒸汽在高压缸的理想比焓降稍有增加，高压缸功率与主蒸汽温度的二次方根成正比，但中、低压缸的功率，因再热汽流量和中、低压缸理想比焓减少而减少，因高压缸 功率占全机比例较小(约为1/3)，全机功率相应减小。此时，蒸汽在锅炉内的平均吸热温度升高，而是循环热效率相应增加，故机组的热耗率相应降低。若主蒸汽温度降低，则反之。
当主蒸汽温度、排汽压力不变，而主蒸汽压力变化时，将引起汽轮机进汽量、理想比焓降和内效率的变化。主蒸汽压力变化不大时，相对内效率可以认为不变。若调节汽门开度不变，则对于凝汽式机组或调节级为临界工况的机组，其进汽量与主蒸汽压力成正比，故汽轮机功率变化与主蒸汽压力的变化成正比。当主蒸汽压力降低时，蒸汽在锅炉内的平均吸热温度相应降低，机组的热循环效率也相应降低，而使其热耗率相应增大。功率随压力降低而减少。若主蒸汽压力升高，则反之。
当主蒸汽参数和排汽压力不变，而再热蒸汽温度升高时，在热汽比体积相应增加，同时中、低压缸内的理想比焓降也相应增加，故中、低压缸功率增大。另外，随着再热蒸汽汽温升高，低压缸排汽湿度会相应降低，则低压缸效率相应提高。有由于再热蒸汽温度的升高，蒸汽在锅炉内的平均吸热温度必然升高，这使得机组的循环热效率提高，热耗率降低。若再热蒸汽温度降低，则反之。
主蒸汽参数变化，均将引起汽轮机进汽量相应的变化，从而使在热蒸汽流量或再热蒸汽流动阻力改变，由此引起再热蒸汽压力变化。若再热蒸汽温度不变，而再热压力降低且排汽压力未变，则中、低压缸的流量和理想焓降多减少，排汽湿度随再热压力降低而有所降低，虽然这可使低压级的相对内效率增大，但综合的结果，汽轮机中、低压缸的效率相应减少。另外，再热蒸汽在锅炉再热器中的平均吸热温度相应降低，且排汽比焓相应增加，从而使机组热耗率相应增大。若再热蒸汽压力升高，则反之。
四、凝汽器真空
凝汽器真空即汽轮机排汽压力，由于蒸汽负荷的变化，凝汽器铜管积垢，真空系统严密性恶化，环境温度的变化等，汽数值可以在很宽的范围内变化，直接影响机组的安全经济运行。主要表现有：
(1)汽轮机排汽压力升高时，主蒸汽的可用焓降减少，排汽温度升高，被空气带走的热量增多，蒸汽在凝汽器中的冷源损失增大，机组的热效率明显下降。通常对于非再热凝汽式机组凝汽器的真空每降低1%，机组的发电热耗将增加1%;另外，凝汽器真空降低时，机组的出力也将减少，甚至带不上额定负荷。
(2)当凝汽器真空降低时，要维持机组负荷不变，需增加主蒸汽流量，这时末级叶片可能超负荷。对冲动式纯凝汽式机组，真空降低时，要维持负荷不变，则机组的轴向推力将增大，推理瓦块温度升高，严重时可能烧损推理瓦块。
(3)当凝汽器真空降低较多使汽轮机排气温度升高较多时，将使汽缸及低压轴承等部件受热膨胀，机组变形不均匀，这将引起机组中心偏移，可能发生共振。
(4)当凝汽器真空降低，排汽温度过高时，可能引起空冷岛翅片管束的胀口松弛，破坏凝汽器的严密性。
(5)凝汽器真空降低时。将使排汽的体积流量减小，对末级叶片的工作不利。
汽轮机在运行中真空降低是经常发生的，真空降低的原因很多，但他往往是由于真空系统的严密性不好或凝汽器的抽气系统故障所致。因此，运行值班员要定期检查真空系统的严密程度等，即使发现问题加以消除。机组运行中只能允许真空在一定范围内下降，否则必须减负荷，甚至执行紧急停机。
凝汽器真空的变化对汽轮机运行的经济性由很大的影响，主要表现在真空的变化引起做功能力的变化。因此，实际运行中必须经常保持空冷岛翅片管束的清洁，保持真空系统严密性合格，在同样的投入下得到较高的真空，提高机组运行的经济性。
当主蒸汽压力和温度不变，凝汽器真空升高时，蒸汽在汽轮机内的总焓降增加，排汽温度降低，被空气带走的热量损失减少，机组运行的经济性提高;但要维持较高的真空，在进入凝汽器的空气温度相同的情况下，就必须增加风量，这时风机就要消耗更多的电量。因此，机组只有维持在凝汽器的经济真空下运行才是有利的。所谓经济真空，就是通过提高凝汽器，使汽轮发电机多发的电量风机等多消耗的电量的差达到最大值时的凝汽器真空。另外，真空提高到汽轮机末级喷嘴的蒸汽膨胀能力达到极限(此时的真空值称为极限真空)时，汽轮机发电机组的电负荷就不会在增加了。所以凝汽器的真空超过经济真空并不经济，并且还会使汽轮机末几级叶片蒸汽湿度增加，使末几级叶片的湿气损失增加，加剧了蒸汽对动叶片的冲蚀作用，缩短了叶片的使用寿命。因此，凝汽器的真空升的过高，对汽轮机的经济性和安全性也是不利的。