BNBN4 4..5 5--1 1..2525//0 0..1515汽轮机主蒸汽压力及温度低于额定规范的运行分析

邹建田，于英鳌

BNBN4 4..5 5
--1 1..2525//0 0..1515汽轮机主蒸汽压力及温度低于额定规范的运行分析

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

邹建田，于英鳌

我公司有一条2 500t/d熟料生产线，装有一台BN4.5-1.25/0.15汽轮发电机组。汽轮机主蒸汽由SP、AQC两台余热锅炉供给，汽轮机补汽由闪蒸器供给。

在实际运行中，闪蒸器供出的蒸汽压力低于汽轮机的要求，不能进入汽轮机。

汽轮机负荷的大小是由两台余热锅炉决定的，汽轮机负荷随回转窑运转工况的波动而波动。

由于回转窑运转工况的波动，汽轮机经常在主蒸汽压力、温度低于额定规范的工况下运行。

1 汽轮机主要规范（表1）

2 汽轮机进汽量的计算

汽轮机制造厂的使用说明书未提供主蒸汽进汽量，表2为根据额定功率计算的主蒸汽进汽量。

3 分析主蒸汽压力及温度低于额定规范的意义

汽轮机是一种十分精密的高速运行的动力机械，材料要求严格，制造成本高，设计寿命为30年。

表1 汽轮机主要规范

表2 主蒸汽进汽量计算结果

汽轮机组运行规程（现场规程）规定，主蒸汽压力及温度降低应降低负荷运行，并规定停机的主蒸汽压力及温度下限。该规程一是为了保证汽轮机设备的安全，延长汽轮机的使用年限；二是为了减少停机时间，增加发电量，提高经济效益。

4 编制现场运行规程的依据

编制现场运行规程一是要遵守汽轮机制造厂使用说明书的规定，二是要遵守水电部颁布的标准规程SD251-1988《全国地方小火力发电厂汽轮机组运行规程》。

5 现场运行规程的规定

5.1 主蒸汽压力降低

主蒸汽压力降低按表3减负荷，汽压＜0.8MPa（a）时故障停机。

表3 主蒸汽压力降低汽轮机负荷限制表（现场规程）

5.2 主蒸汽温度降低

主蒸汽温度降至300℃时，开始减负荷直至故障停机。

5.3 主蒸汽压力、温度同时降低

总的减负荷量为汽压降低减负荷、汽温降低减负荷综合作用的结果。

6 对现场运行规程的评价

6.1 主蒸汽压力降低

现场运行规程规定，故障停机汽压为＜0.8MPa（a），该规定是为了满足射汽抽气器或汽动油泵的运行要求。该机组无射汽抽气器而采用射水抽气器，亦无汽动油泵。因此，现场运行规程规定停机汽压过高。

现场运行规程规定汽压降低汽轮机减负荷量过大。

6.2 主蒸汽温度降低

现场运行规程没有给出减负荷与汽温降低的关系，没有给出故障停机的汽温下限。

6.3 主蒸汽压力、温度同时降低

现场运行规程在前两项规定存在问题，当主蒸汽压力、温度同时降低时，无规定可循，会造成减负荷过大或过小，故障停机过早或过晚，可能减少发电量，也可能威胁汽轮机的安全。

7 主蒸汽压力降低的运行分析及汽轮机最大功率的计算

主蒸汽温度、排汽压力为额定值时，主蒸汽压力降低一般不会带来危险。如汽轮机功率不减小，甚至要发出额定功率，必将使全机蒸汽流量超过额定值，监视段压力超过最大允许值，轴向推力过大，危及机组安全，这是不允许的。因此，主蒸汽压力降低，汽轮机功率必须相应减小。

汽轮机功率减小，进入汽轮机的蒸汽流量减少，在小流量工况下末几级或全压力级将变为鼓风工况运行，排汽温度升高。标准规程规定，带负荷时汽轮机排汽室温度≯60～70℃。排汽温度升高，排汽室与凝汽器膨胀不正常，使汽轮机中心发生变化，在轴承上产生不允许的振动。因此，汽轮机必须保持一定的蒸汽流量。汽轮机不允许在流量＜30%设计值长期运行，本机组为7 240kg/h。

本机组凝汽器冷却管为不锈钢管，与管板连接为焊接，排汽温度升高不会影响凝汽器的安全运行。

汽压降低时，汽轮机热力过程线在h-s图上向右移，排汽湿度减小，汽压为0.4MPa（a）时，排汽湿度为2.3%。

当汽压为0.4MPa（a），汽轮机功率为1 170kW，蒸汽流量为7 930kg/h。

根据上述分析，故障停机以汽轮机功率为准，定为汽轮机功率＜1 170kW时，汽压为＜0.4MPa（a）。

汽轮机最大功率计算结果见表4。

8 主蒸汽温度降低的运行分析及汽轮机最大功率的计算

主蒸汽压力、排汽压力为额定值，主蒸汽温度降低时，关键是汽温下降速度，汽温下降速度过快，往往是锅炉满水等事故引起的，应防止汽轮机水冲击。

表4 主蒸汽温度、排汽压力为额定值主蒸汽压力降低汽轮机最大功率计算结果

表5 主蒸汽压力、排汽压力为额定值主蒸汽温度降低汽轮机最大功率计算结果

表6 排汽压力为额定值主蒸汽压力、温度同时降低汽轮机最大功率计算结果

当汽温降低时，蒸汽中的水珠轴向打击动叶进口边叶背，使轴向推力增大，从而使推力瓦块温度升高，轴向位移增大，威胁汽轮机组安全。若调速汽门开度不变，则比容减小使质量流量增大，比焓降减小，反动度增大，使轴向推力增大。最末几级叶片由于流量的增加，热焓降显著增大，使叶片和隔板过负荷。因此，主蒸汽温度降低时，汽轮机功率必须降低至相应值。

主蒸汽温度降低还会引起低压级蒸汽湿度的增加，加剧对低压级叶片的冲蚀作用，降低汽轮机的使用寿命。因此，凝汽式汽轮机末级可见湿度（在h-s图上查得的湿度）应控制在12%～14%以内。

根据计算，主蒸汽温度降低到265℃时，汽轮机末级排汽湿度为12%。因此，应规定主蒸汽温度＜265℃时故障停机。

汽轮机末级叶片材质为2Gr13不锈钢，有良好的抗腐蚀、抗侵蚀性能。汽轮机末级汽缸全周有捕水装置，汽缸底部有疏水口，经疏水管道排至本体疏水膨胀箱。捕水效率可达湿蒸汽中所含水分的20%～30%，可降低末级蒸汽湿度，保证汽轮机组安全运行。

汽轮机最大功率计算结果见表5。

9 主蒸汽压力、温度同时降低的运行分析及汽轮机最大功率的计算

排汽压力为额定值，主蒸汽压力降低温度为额定值的工况很少，主蒸汽温度降低压力为额定值的工况也很少，绝大多数的运行工况是汽压汽温同时降低。

主蒸汽压力、温度同时降低，如汽轮机功率不减小，将使全机蒸汽流量超过额定值，监视段压力超过最大允许值，轴向推力过大，危及机组安全，这是不允许的，因此，汽轮机功率必须相应减小。

汽压汽湿同时降低，汽轮机热力过程线在h-s图上向右移，排汽干度增大。汽温降低不会使排汽湿度增大，汽温可以降得较低。当汽压为0.45MPa（a）、汽湿为225℃时，排汽湿度为6.6%，可以保证末级叶片的运行安全。

汽压汽温同时降低时，蒸汽流量减小，汽轮机不允许在流量＜30%设计值长期运行，本机组为7 240kg/h。

当汽压为0.45MPa（a）、汽温为225℃，汽轮机功率为1 030kW，蒸汽流量为7 890kg/h。

根据上述分析，故障停机应以汽轮机功率为准，定为汽轮机功率＜1 030kWh，汽压为＜0.45MPa（a）、汽温为＜225℃/h。

汽轮机最大功率计算结果见表6。

[1]沈士一，庄贺庆，康松，等.汽轮机原理[M].北京：中国电力出版社，1992，6.

[2]席洪藻.汽轮机设备及运行（第二版）[M].北京：中国水利水电出版社，1988.

[3]西安电力学校.汽轮机设备及运行（修订版）[M].北京：中国水利电力出版社，1987.

[4]严家，等.水和水蒸汽热力性质图表（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；编辑：吕光