BNBN4 4..5 5
--1 1..2525//0 0..1515汽輪機主蒸汽壓力及溫度低于額定規范的運行分析

鄒建田，于英鰲

BNBN4 4..5 5
--1 1..2525//0 0..1515汽輪機主蒸汽壓力及溫度低于額定規范的運行分析

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熟料生產線，裝有一臺BN4.5-1.25/0.15汽輪發電機組。汽輪機主蒸汽由SP、AQC兩臺余熱鍋爐供給，汽輪機補汽由閃蒸器供給。

在實際運行中，閃蒸器供出的蒸汽壓力低于汽輪機的要求，不能進入汽輪機。

汽輪機負荷的大小是由兩臺余熱鍋爐決定的，汽輪機負荷隨回轉窯運轉工況的波動而波動。

由于回轉窯運轉工況的波動，汽輪機經常在主蒸汽壓力、溫度低于額定規范的工況下運行。

1 汽輪機主要規范（表1）

2 汽輪機進汽量的計算

汽輪機制造廠的使用說明書未提供主蒸汽進汽量，表2為根據額定功率計算的主蒸汽進汽量。

3 分析主蒸汽壓力及溫度低于額定規范的意義

汽輪機是一種十分精密的高速運行的動力機械，材料要求嚴格，制造成本高，設計壽命為30年。

表1 汽輪機主要規范

表2 主蒸汽進汽量計算結果

汽輪機組運行規程（現場規程）規定，主蒸汽壓力及溫度降低應降低負荷運行，并規定停機的主蒸汽壓力及溫度下限。該規程一是為了保證汽輪機設備的安全，延長汽輪機的使用年限；二是為了減少停機時間，增加發電量，提高經濟效益。

4 編制現場運行規程的依據

編制現場運行規程一是要遵守汽輪機制造廠使用說明書的規定，二是要遵守水電部頒布的標準規程SD251-1988《全國地方小火力發電廠汽輪機組運行規程》。

5 現場運行規程的規定

5.1 主蒸汽壓力降低

主蒸汽壓力降低按表3減負荷，汽壓＜0.8MPa（a）時故障停機。

表3 主蒸汽壓力降低汽輪機負荷限制表（現場規程）

5.2 主蒸汽溫度降低

主蒸汽溫度降至300℃時，開始減負荷直至故障停機。

5.3 主蒸汽壓力、溫度同時降低

總的減負荷量為汽壓降低減負荷、汽溫降低減負荷綜合作用的結果。

6 對現場運行規程的評價

6.1 主蒸汽壓力降低

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

現場運行規程規定汽壓降低汽輪機減負荷量過大。

6.2 主蒸汽溫度降低

現場運行規程沒有給出減負荷與汽溫降低的關系，沒有給出故障停機的汽溫下限。

6.3 主蒸汽壓力、溫度同時降低

現場運行規程在前兩項規定存在問題，當主蒸汽壓力、溫度同時降低時，無規定可循，會造成減負荷過大或過小，故障停機過早或過晚，可能減少發電量，也可能威脅汽輪機的安全。

7 主蒸汽壓力降低的運行分析及汽輪機最大功率的計算

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。如汽輪機功率不減小，甚至要發出額定功率，必將使全機蒸汽流量超過額定值，監視段壓力超過最大允許值，軸向推力過大，危及機組安全，這是不允許的。因此，主蒸汽壓力降低，汽輪機功率必須相應減小。

汽輪機功率減小，進入汽輪機的蒸汽流量減少，在小流量工況下末幾級或全壓力級將變為鼓風工況運行，排汽溫度升高。標準規程規定，帶負荷時汽輪機排汽室溫度≯60～70℃。排汽溫度升高，排汽室與凝汽器膨脹不正常，使汽輪機中心發生變化，在軸承上產生不允許的振動。因此，汽輪機必須保持一定的蒸汽流量。汽輪機不允許在流量＜30%設計值長期運行，本機組為7 240kg/h。

本機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行。

汽壓降低時，汽輪機熱力過程線在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%。

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

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

汽輪機最大功率計算結果見表4。

8 主蒸汽溫度降低的運行分析及汽輪機最大功率的計算

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

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最大功率計算結果

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最大功率計算結果

表6 排汽壓力為額定值主蒸汽壓力、溫度同時降低汽輪機最大功率計算結果

當汽溫降低時，蒸汽中的水珠軸向打擊動葉進口邊葉背，使軸向推力增大，從而使推力瓦塊溫度升高，軸向位移增大，威脅汽輪機組安全。若調速汽門開度不變，則比容減小使質量流量增大，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，使葉片和隔板過負荷。因此，主蒸汽溫度降低時，汽輪機功率必須降低至相應值。

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，降低汽輪機的使用壽命。因此，凝汽式汽輪機末級可見濕度（在h-s圖上查得的濕度）應控制在12%～14%以內。

根據計算，主蒸汽溫度降低到265℃時，汽輪機末級排汽濕度為12%。因此，應規定主蒸汽溫度＜265℃時故障停機。

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

汽輪機最大功率計算結果見表5。

9 主蒸汽壓力、溫度同時降低的運行分析及汽輪機最大功率的計算

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，絕大多數的運行工況是汽壓汽溫同時降低。

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

汽壓汽濕同時降低，汽輪機熱力過程線在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行安全。

汽壓汽溫同時降低時，蒸汽流量減小，汽輪機不允許在流量＜30%設計值長期運行，本機組為7 240kg/h。

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

根據上述分析，故障停機應以汽輪機功率為準，定為汽輪機功率＜1 030kWh，汽壓為＜0.45MPa（a）、汽溫為＜225℃/h。

汽輪機最大功率計算結果見表6。

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

[2]席洪藻.汽輪機設備及運行（第二版）[M].北京：中國水利水電出版社，1988.

[3]西安電力學校.汽輪機設備及運行（修訂版）[M].北京：中國水利電力出版社，1987.

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

TQTQ172172..622622..2222

AA

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

亞泰集團通化水泥股份有限公司，吉林通化134004；

2016-12-23；編輯：呂光