浅析汽轮机运行安全监视与保护

摘 要：运行中对汽轮机设备进行正确的维护、监视和调整，是实现安全、经济运行的必要条件。为此，机组正常运行时要经常监视主要参数的变化情况，并能分析其产生变化的原因。对于危害设备安全经济运行的参数变化，根据原因采取相应措施调整，并控制在允许的范围内。

关键词：汽轮机；监视；运行

汽轮机运行中的主要监视项目，除汽温、汽压及真空外，还有监视段压力、轴向位移、热膨胀、转子（轴承）振动以及油系统等。

在正常运行过程中，为保证机组经济性，运行人员必须保持：规定的主蒸汽参数和再热蒸汽参数、凝汽器的最佳真空、给定的给水温度、凝结水最小过冷度、汽水损失最小、机组间负荷的最佳分配等。

一、汽轮机运行过程中监视的意义

1. 避免参数超限；

2. 力求设备在较经济的工况下运行；

3. 通过对设备的定期检查，掌握运行设备的健康状况，及时发现影响设备安全运行的隐患，做好事故预想，避免设备损坏。

二、汽轮机运行中的监视项目

1.负荷与主蒸汽流量的监视

机组负荷变化的原因有两种：一种是根据负荷曲线或调度要求由值班员或调度员主动操作；另一种是由于电网频率变化或调速系统故障等原因引起。

负荷变化与主蒸汽流量变化的不对应一般由主蒸汽参数变化、真空变化、抽汽量变化等引起。遇到对外供给抽汽量增大较多时，应注意该段抽汽与上一段抽汽的压差是否过大，避免因隔板应力超限及隔板挠度增大而造成动静部件相碰的故障。

当机组负荷变化时，对给水箱水位和凝汽器水位应及时检查和调整。

随着负荷的变化，各段抽汽压力也相应地变化，由此影响到除氧器、加热器、轴封供汽压力的变化，所以对这些设备也要及时调整。

2.主蒸汽温度的监视

汽温下降超过规定值时，不允许机组继续带额定负荷，需要限制机组出力。主汽温度的快速大幅度下降会造成汽机金属部件产生过大的热应力、热变形，甚至导致汽轮机水击事故发生。所以主汽温度下降在50℃以上时就要立即打闸停机。

主汽温度升高使调节级理想焓降增大，各中间级理想焓降基本不变，末级理想焓降减少，此时应限制机组功率不超过设计最大值。

3.再热蒸汽参数的监视

再热蒸汽压力是随着蒸汽流量的变化而变化的。再热蒸汽压力的不正常升高，一般由中压调速汽门脱落或调节系统发生故障而使中压调速汽门或自动主汽门误关引起的，应迅速处理，设法使其恢复正常。

再热蒸汽的温度主要取决于锅炉的特性和工况。再热蒸汽温度变化对中压缸和低压缸的影响，类似于主蒸汽温度的变化，在此不再赘述。

4.真空的监视

真空是影响汽轮机经济性的主要参数之一，运行中应保持真空在最有利值。真空降低，即排汽压力升高时，汽轮机总的比焓降将减少，在进汽量不变时，机组的功率将下降。如果真空下降时继续维持满负荷运行，蒸汽量必然增大，可能引起汽轮机前几级过负荷。真空严重恶化时，排汽室温度升高，还会引起机组中心变化，从而产生较大的振动。所以，运行中发现真空降低时，要千方百计找到原因并按规程规定进行处理。

5.排汽压力的监视

背压升高时，汽轮机的理想焓降将减少，相同流量下的功率将减少。

背压升高后会引起排汽部分的法兰、螺栓应力增大。

排汽压力升高，使排汽温度大幅度升高，使排汽室的膨胀量增大，使低压转子的中心抬高，引起机组强烈振动。排汽温度的升高，使凝汽器的外壳与铜管的相对膨胀差增大，可能使铜管的张口松动。

排汽压力降低，如机组仍在最大流量下运行，则最末级叶片的应力可能超过允许值，并且湿度增加，将会加剧叶片的冲蚀损坏。

6.胀差的监视

正常运行中，由于汽缸和转子的温度已趋于稳定，一般情况胀差变化很小，但决不能因此而放松对它的监视。当机组运行中蒸汽温度或工况大幅度快速变动时，胀差变化有时也是较大的。如：机组参与电网调峰时、负荷变化速率较大。主蒸汽、再热蒸汽温度短时内有较大的变化，汽缸夹层内由于导汽管泄漏有冷却蒸汽流动，汽缸下部抽汽管道疏水不畅等都将引起胀差的变化。特别是在高压加热器发生满水，使汽缸进水时，胀差指示很快就会超限，应引起注意。

6.对其他表计的监视

正常运行中，运行人员在监视时，还要注意油温、油压、轴承金属温度、各泵电流等。如发生异常，只要及时发现，就应得到正确处理。

二、汽轮机运行中的监督

1.汽轮机通流部分结垢的监督

定期监督汽轮机通流部分可能堆积的盐垢，是汽轮机安全和经济运行的必要条件。喷嘴和叶栅通道结有盐垢，将导致通道截面积变窄，而使结垢级各级叶轮和隔板压差增大，比焓降增加；应力增大，使隔板挠度增大，同时引起汽轮机推力轴承负荷增大。汽轮机的配汽机构也可能结垢，使汽门和调速汽门卡涩，在甩负荷时将导致汽轮机严重超速的事故。

在凝汽式汽轮机中，通流部分的结垢监视是根据调节级压力和各段抽汽压力（最后一、二级除外）与流量是否成正比而判断的，一般采用定期对照分析调节级压力相对增长率的方法。

有时压力的升高也可能是其他的原因造成的。如：某一级叶片或围带脱落并堵到下级喷嘴上，一、二段抽汽压力同时升高，说明是中压调门或高压缸排汽逆止门关小或加热器停运等情况。这就需要根据具体情况做全面分析，特别是要看压力升高的情况是在短时内发生的，还是长期的渐变过程。

汽轮机通流部分结垢的原因，主要是蒸汽品质不良引的，而蒸汽品质的好坏又受到给水品质的影响。所以，要防止汽轮机结垢，首先要做好对给水和蒸汽品质的化学监督，并对汽、水品质不佳的原因及时分析，采取措施。

2.轴向位移的监视

引起轴向位移增大的原因，主要有：

（1）轴承油质恶化；

（2）推力轴承结构有缺陷或工作失常；

（3）轴向推力增大

（4）蒸汽流量增大、蒸汽参数降低、真空降低、隔板汽封磨损漏汽量增大

（5）通流部分积垢等因素都会引起抽向推力增大.

（6）特别是汽缸进水将引起很大的轴向推力。

汽轮机转子的轴向位移是用来监视推力轴承工作状况的。运行人员利用这些表计监视汽轮机推力瓦的工作状况和转子轴向位移的变化。

在推力瓦工作失常的初期，较难根据推力瓦回油温度来判断。因为油量很大，反应不灵敏，推力瓦乌金温度表能较灵敏地反映瓦块温度的变化。但是运行机组推力瓦块乌金温度测点位置及与乌金表面的距离，均使测得的温度不能完全代表乌金最高温度。因此，各制造厂根据自己的经验制定了限额。油膜压力测点能够立即对瓦块负荷变化作出反应，但对油膜压力的安全界限数值，目前还不能提出一个共同的标准。

当轴向位移增加时，运行人员应对照运行工况，检查推力瓦温度和推力瓦油回温度是否升高及差胀和缸胀情况。如证明轴向位移表指示正确，应分析原因，并申请做变负荷试验，做好记录，汇报上级，并应针对具体情况，采取相应措施加以处理。

3.汽轮机的振动及其监督

不同机组、同一台机组的不同轴承，各有其振动特点和变化规律，因此运行人员应经常注意机组振动情况及变化规律，以便在发生异常时能够正确判断和处理。

带负荷运行时，一般定期在机组各支持轴承处测量汽轮机的振动。振动应从三个方面测量，即从垂直、横向和轴向测量。垂直和横向测量的振动值视转子振动特性而定，也与轴承垂直和横向的刚性有关。每次测量轴承振动时，应尽量维持机组的负荷、参数、真空相同，以便比较，并应做好专用的记录备查，对有问题的重点轴承要加强监测。运行条件改变、机组负荷变化时，也应该对机组的振动情况进行监视和检查，分析振动不正常的原因。

正常带负荷时各轴承的振动在较小范围内变化。当振动增加较大时（虽然在规定范围内），应向上级汇报，同时认真检查新蒸汽参数、油温度和压力、真空和排汽温度、轴向位移和汽缸膨胀的情况等，如发现不正常的因素，应立即采取措施予以消除，或根据机组具体情况改变负荷或其他运行参数，以观察振动的变化。■