汽轮机热力系统培训课件

汽轮机热力系统培训课件第一章汽轮机热力系统概述汽轮机的定义与作用核心定义主要应用领域汽轮机是一种将蒸汽热能转换为机械能的旋转式原动机蒸汽在汽轮机发电厂主力发电设备•内膨胀做功推动叶片高速旋转从而驱动与之相连的发电机或其他机械设,,石化工业驱动压缩机•备冶金行业动力装置•作为火力发电厂的三大主机之一,汽轮机在能源转换过程中扮演着至关重•船舶推进系统要的角色其性能直接影响电厂的整体效率和经济效益,汽轮机热力系统组成主汽系统抽汽系统包括主汽阀、调节阀和汽轮机本体主汽阀控制蒸汽进入调节阀调整各级抽汽口从汽轮机不同压力级抽取蒸汽用于给水加热、除氧等工,,流量和功率本体完成能量转换艺提高循环效率,,凝汽系统给水加热系统由凝汽器、循环水泵、抽气器组成将做功后的乏汽凝结为水形成低,,压冷源保证循环连续进行,汽轮机设备组合示意图清晰展示了主汽阀、调节阀、汽轮机本体、凝汽器等关键部件的,相对位置和连接关系各系统协调配合共同完成热能到机械能的高效转换过程,汽轮机热力循环原理蒸汽膨胀做功高温高压蒸汽进入汽轮机后在喷嘴和动叶中逐级膨胀压力和温度降低体,,,积增大推动叶轮旋转做功,能量转换路径热能首先在喷嘴中转换为蒸汽动能然后在动叶中转换为机械能最终驱动,,发电机输出电能冷源损失乏汽在凝汽器中凝结放热这部分热量排向冷却水是不可避免的冷源损失,,,降低凝汽器压力可减少此损失第二章汽轮机级与能量转换汽轮机级是实现能量转换的基本单元理解级的结构、分类及能量转换机理是掌握汽轮机工作原理的关键本章深入剖析喷嘴、动叶的工作过程以及,,速度三角形与效率的关系级的定义与分类级的定义级的主要分类汽轮机级是由一列喷嘴和一列动叶组成的基本做功单元冲动级反动级蒸汽在级内完成一次能量转换过程蒸汽在喷嘴中完全膨胀压力全部降蒸汽在喷嘴和动叶中都发生膨胀压,,单级汽轮机只有一个级多级汽轮机由多个级串联组,低动叶中仅改变方向不膨胀结构力逐级降低效率较高但密封要求,,成可获得更大功率和更高效率,简单但单级焓降受限严格结构复杂,,速度级具有多列动叶的冲动级蒸汽在一个,喷嘴中完全膨胀后连续通过多列动,叶充分利用动能,喷嘴与动叶的能量转换过程010203喷嘴中的能量转换动叶中的能量转换能量损失与效率高压蒸汽进入收缩或缩放喷嘴发生绝热膨胀蒸高速蒸汽冲击动叶片改变流动方向对动叶产生在能量转换过程中存在摩擦损失、漏汽损失、余,,,,汽压力急剧降低温度下降而流速显著增加热能冲击力和反作用力动叶将蒸汽的动能转换为转速损失等优化叶型设计、减小间隙、合理选择,,,转化为动能出口蒸汽速度可达数百米每秒子的机械能推动转子高速旋转驱动发电机做速度比可以有效提高级效率降低能量损失,,,,功速度三角形与轮周效率速度三角形基本概念轮周效率影响因素描述蒸汽在动叶进出口的速度关系由三个速度矢量组成轮周效率是级的理论效率主要受速度比影响,:,:绝对速度蒸汽相对于静止坐标系的速度速度比叶轮速度蒸汽绝对速度C:=/相对速度蒸汽相对于运动叶片的速度W:最佳速度比范围为此时轮周效率最高速度比过大或

0.45-

0.50,叶轮速度动叶片的圆周运动速度U:过小都会导致效率下降增加能量损失,三者满足矢量关系:C=W+U通过速度三角形可以分析蒸汽流动状态计算叶片受力和做功能力,动叶栅进出口速度三角形示意图详细展示了蒸汽在动叶进口和出口的绝对速度、相对速,度和叶轮速度的矢量关系理解速度三角形是分析汽轮机级性能、优化叶型设计的理论基础第三章汽轮机主要部件及测点汽轮机由众多精密部件组成每个部件都有其特定功能合理布置测点实时监测关键参,,数是保障汽轮机安全稳定运行的重要手段本章介绍主要部件结构特点及测点布置原,则主汽阀与调节阀主汽阀功能调节阀功能主汽阀是汽轮机的主要启停阀门采用调节阀用于控制进入汽轮机的蒸汽流,三偏心液动碟阀结构正常运行时全量调节汽轮机功率和转速通过改变,开紧急情况下快速关闭切断蒸汽供阀门开度精确控制蒸汽量实现负荷,,,,应保护汽轮机安全调节和稳定运行,三偏心结构特点阀座中心、阀板中心、阀轴中心三者偏心布置启闭过程无摩擦密封性能好使用,,寿命长动作迅速可靠广泛应用于大型汽轮机,,汽机本体测点介绍温度测点压力测点监测主蒸汽温度、排汽温度、轴承温度、金属温度等温度异常可能导致测量主蒸汽压力、各级抽汽压力、凝汽器真空度等压力参数直接影响汽热应力过大、轴承损坏、效率降低需要实时监控并及时调整轮机出力和效率是运行调节的重要依据,,振动测点转速测点监测转子振动、轴承振动、基础振动振动超标可能导致机组损坏是判断实时监测转子转速是调速系统的输入信号转速稳定性直接关系到电能质,,转子动平衡、对中质量、轴承状态的关键指标量和机组安全超速保护是重要的安全措施,本体疏水系统疏水系统的重要性主要疏水点分布汽轮机启动、停机及低负荷运行时蒸汽容易凝结形成水滴水的主汽管道疏水排出管道中的凝结水,:不可压缩性会导致严重的水冲击损坏叶片、转子等部件,汽缸疏水高中低压缸各设疏水点:抽汽管道疏水各级抽汽管路配置疏水完善的疏水系统能够及时排出积水防止水击事故保护设备安全:,,,延长使用寿命再热器疏水排出再热器中的凝水:加热器疏水高低加配置完善疏水系统:启动过程中必须充分疏水待蒸汽质量合格后方可带负荷,汽机本体测点布置示意图展示了温度、压力、振动、转速等各类传感器在汽轮机本体上,的安装位置合理的测点布置是实现状态监测、故障诊断和自动控制的基础对保障机组,安全经济运行至关重要第四章汽轮机调速系统基础调速系统是汽轮机的大脑负责控制转速、功率保证机组稳定运行现代汽轮机普遍,,采用数字电液调速系统实现精确控制和可靠保护本章介绍调速系统的组成、原DEH,理及安全保护措施数字电液控制系统简介DEH123控制计算机液压执行机构主要功能系统核心包括主控单元、输入输出模块、包括液压油源、伺服阀、液压缸等将电信实现汽轮机启停机自动控制、转速精确调,操作员站等采集各类信号执行控制算法号转换为机械位移驱动调节阀开关控制蒸节、功率负荷控制、超速保护、振动保护等,,,,输出指令实现转速和功率的自动调节汽流量响应快速准确多种功能大幅提高自动化水平和运行可靠,,,性系统具有控制精度高、响应速度快、可靠性强、易于维护等优点是现代大型汽轮机的标准配置DEH,调速系统工作原理参数采集运算PID实时采集转速、压力、温度、功率等运行参控制器将实际值与设定值比较计算偏差通过,,数通过传感器转换为电信号输入控制器比例、积分、微分运算得到控制量,闭环反馈阀门调节系统持续采集新的参数值形成闭环反馈控制控制信号驱动伺服阀和液压缸改变调节阀开,,,不断修正偏差保持转速和功率稳定度调整蒸汽流量实现转速和功率控制,,,油系统及安全保护EH油系统组成安全保护装置EH油系统为调速系统提供高压抗燃油超速保护EHElectro-Hydraulic:油箱及油泵:储存和输送高压油液转速超过额定值110%时,危急遮断器动作,紧急关闭主汽阀和调节阀,冷却器控制油温在合理范围防止飞车事故:过滤器保证油液清洁度:轴向位移保护蓄能器缓冲压力波动提供应急油源:,管路系统:连接各执行机构转子轴向位移超限时自动停机,防止动静摩擦损坏设备油压一般维持在确保伺服阀动作灵敏可靠10-16MPa,振动保护振动值超过允许范围时报警或停机避免机组损坏,润滑油压低保护主油泵故障导致油压降低时备用泵自动启动或紧急停机,系统框图与调速油系统示意图清晰展示了数字控制器、液压执行机构、保护DEH/ETS,装置之间的信号流和油路连接关系该系统集成了调速、保护、监测等多种功能是汽轮,机安全可靠运行的核心保障第五章汽轮机热力系统运行与调节汽轮机热力系统的运行调节直接影响机组效率和经济性合理调节抽汽量、优化热力参数、进行热平衡分析是提高运行水平的重要手段本章讨论运,行调节方法、效率分析及故障诊断技术抽汽量计算与调节高压抽汽低压抽汽从高压缸抽取蒸汽供高压加热器使用提高给水温度至从低压缸多级抽汽供低压加热器使用进一步提高给水温度充分利用,,200-260℃,,,,显著降低锅炉热负荷乏汽余热123中压抽汽从中压缸抽汽供除氧器和部分低压加热器除氧器压力一般为,,

0.6-确保除氧效果

1.0MPa,抽汽量需根据负荷、给水温度要求、加热器端差等因素综合调节过多抽汽会降低汽轮机出力过少则影响给水温度和循环效率抽汽调节阀或自动调,节装置可实现抽汽量的精确控制热耗率与效率分析热耗率定义提高效率的主要措施热耗率是汽轮机每发出电能所消耗的热量单位为提高蒸汽参数提高主蒸汽压力和温度采用超超临界参数可大幅提升热效率1kWh,:,,是评价汽轮机经济性的重要指标kJ/kWh,降低凝汽器压力改善冷却水条件保持凝汽器清洁降低排汽压力:,,减少各种损失优化叶型设计减小漏汽降低机械摩擦损失:,,回热循环优化合理配置抽汽级数和加热器提高给水温度:,提高设备质量采用先进材料和制造工艺减少热损失和机械损失:,热耗率越低表示汽轮机效率越高煤耗越少经济效益越,,,加强运行管理优化运行参数及时消除缺陷保持设备良好状态好:,,现代超超临界机组热耗率可低至以下7500kJ/kWh系统热平衡与故障诊断热平衡分析方法参数异常识别常见故障案例通过测量各点热力参数建立能量平衡方程主蒸汽温度或压力偏离设计值、排汽温度异凝汽器真空下降、加热器端差增大、疏水系,,计算各部分热量分配分析输入热量、有效常升高、各级抽汽压力不匹配、给水温度偏统堵塞、抽汽逆止门泄漏、调节阀卡涩等故功、各项损失的比例关系找出薄弱环节指低等都是热力系统异常的表现需及时分析障会导致效率降低或安全隐患需要快速诊,,,,,,导优化运行原因断和处理第六章汽轮机维护与安全操作科学的维护策略和严格的安全操作规程是保障汽轮机长期稳定运行的关键定期检查、预防性维护、规范操作流程可以有效避免设备故障和安全事故延长设备寿命提高经济,,,效益运行维护要点定期检查测点数据油系统维护泄漏检查与处理疏水系统维护运行人员应每班认真检查并记录温定期化验油质保持油液清洁度及定期巡检汽水管道、阀门、法兰连,定期检查疏水阀动作情况保证疏水,度、压力、振动、转速等关键参数时更换滤芯检查油泵、冷却器工作接处及时发现并消除蒸汽泄漏和水,,,畅通启停机过程中加强疏水操作,对比标准值及时发现异常趋势提状态保证润滑油和调速油系统正泄漏泄漏不仅造成能量损失还可,,,防止水击定期清理疏水管路防止,前预警潜在问题常运行预防轴承损坏和调节失灵能引发烫伤事故和腐蚀损坏,堵塞造成积水安全操作规程启动前准备检查各系统状态,确认设备完好、油温油压正常、保护装置投入、疏水阀打开,满足启动条件后方可升速冲转与升速缓慢开启主汽门和调节阀,按规定速率升速,严格监视振动、胀差、温升速率等参数,确保启动过程平稳安全并网与加负荷达到额定转速后,进行并网操作按照规定负荷增长速率加负荷,避免热应力过大,监视各参数在允许范围内正常停机按规定速率减负荷至零,解列发电机,按程序降速停机冷却过程中保持辅助系统运行,防止转子弯曲紧急停机遇到超速、振动超限、轴向位移大、油压低等危险情况,立即按下紧急停机按钮,主汽阀和调节阀快速关闭,切断蒸汽供应严格遵守操作规程,禁止违章操作,是预防事故的根本保证典型案例分享案例一凝汽器真空下降故障案例二效率提升改造实例::现象某电厂机组运行中真空从降至出力下降约背景某机组运行年热耗率高于同类型新机组约:600MW-96kPa-92kPa,:300MW20,500经济性较差15MW kJ/kWh,原因分析检查发现循环水入口温度正常但循环水流量偏低进一步检查改造方案更换末级叶片采用新型三维叶型改造凝汽器增加换热:,:

①,;

②,发现循环水泵滤网堵塞严重水量减少导致凝汽器换热效果下降面积增设一级低压加热器优化控制策略,;

③;

④DEH处理措施停运该台循环水泵清理滤网后重新投运真空迅速恢复正常出改造效果热耗率下降约年节约标煤约万吨经济效益显:,,,:450kJ/kWh,

1.2,力恢复著设备可靠性提高非计划停机次数减少,经验教训定期清理循环水系统保持冷却效果对维持真空和机组效率至启示技术改造是老机组提效的有效途径投资回收期短值得推广:,,:,,关重要结语掌握汽轮机热力系统保障安全高效运行:,理论与实践相结合持续学习与技术更新汽轮机热力系统涉及热力学、流体力学、材料科学、自动控制等多电力技术日新月异新材料、新工艺、新控制策略不断涌现作为汽,学科知识只有扎实掌握理论基础并在实践中不断积累经验才能轮机运行维护人员必须保持学习热情跟踪技术发展不断更新知识,,,,,真正理解系统运行规律做好运行维护工作结构适应行业进步需求,,通过本培训课件的学习我们系统了解了汽轮机热力系统的原理、结构、运行与维护知识希望大家能够学以致用在实际工作中不断提高技术水平为电,,,厂安全经济运行做出贡献!。