【正文】 隨著國(guó) 民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平的提高，把節(jié)約能源放在重要地位，電廠對(duì)高壓加熱器的投運(yùn)情況已普遍引起重視。 展望 我國(guó)近 40 年來(lái)建設(shè)了大量的火電機(jī)組，同時(shí)也設(shè)計(jì)制造了眾多的高壓加熱器。我們通 過(guò)對(duì) BP25 型沖動(dòng)式背壓式汽輪機(jī)進(jìn)行的全機(jī)變工況計(jì)算機(jī)詳算發(fā)現(xiàn)，在流量比設(shè)計(jì)值小 30%時(shí)，用式 （ ）的誤差為 %，流量離設(shè)計(jì)值越近，誤差越小。 近似計(jì)算中可對(duì)式 （ ） 作兩點(diǎn)近似假定：①工況變動(dòng)時(shí)，反動(dòng)級(jí)的反動(dòng)度基本不變，沖動(dòng)級(jí)的速比變化不大時(shí)，反動(dòng)度變化較小，故可設(shè) 0???m ；②亞臨界級(jí)的 02 pp 較大，對(duì)于沖動(dòng)級(jí)， ? ?2220 pp ? 是 ? ?220 pp ? 的幾倍或十幾倍，對(duì)于反動(dòng)級(jí)倍數(shù)更多，故可 同時(shí)忽略式 （ ） 大根號(hào)內(nèi)分子。21139。220200 ??? 同理，可寫(xiě)出工況變?yōu)閬喤R界工況的流量方程： 11139。G ，這時(shí)噴江蘇城市畢業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 嘴出口理想比容 39。 級(jí)內(nèi)為亞臨界工況 若級(jí) 內(nèi)噴嘴和動(dòng)葉出口氣流速度均小于臨界速度，則稱該級(jí)工況為亞臨界工況。為了簡(jiǎn)化，可以認(rèn)為噴嘴流量等于動(dòng)葉流量，這時(shí)噴嘴在設(shè)計(jì)工況和變工況下的連續(xù)方程可寫(xiě)成 ][112 /)1(/20210 ??? ??? ?? ???? nnnnc RTPAG 江蘇城市畢業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 ][112 /)1(1/21001001 ??? ??? ?? ???? nnnnc RTPAG 由于噴嘴在設(shè)計(jì)工況和變工況下均處于亞臨界工況，故斜切部分沒(méi)有偏轉(zhuǎn)，噴嘴出口面積 An不變。為了保證汽輪機(jī)安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，就必須弄清汽輪機(jī)的變工況特性 ??15 。上述制度的執(zhí)行，有力地提高了高壓加熱器的投運(yùn)率。因此，在投、停高壓加熱器時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行運(yùn)行操作規(guī)程，注意減小加熱器的熱應(yīng)力。據(jù)此高壓加熱器疏水管尤其是至高壓除氧器前彎頭處，發(fā)生泄漏次數(shù)明顯減少。 發(fā)現(xiàn)高加水位異常升高；疏水閥全開(kāi)仍不能阻止水位 上升；危急疏水閥頻開(kāi) 。 高加水位控制儀表必須在每次小修時(shí)例行更換，熱工室應(yīng)備有足夠的備品隨時(shí)整套更換。 不要減小高加進(jìn)汽閥的開(kāi)度設(shè)定值，這個(gè)閥門(mén)在任何工況下都應(yīng)處于全開(kāi)狀態(tài) ,除非高加解列退出運(yùn)行。 對(duì)于雙列布置的百萬(wàn)機(jī)組超超臨界高加，應(yīng)合理分配二列高加的給水份額，避免某一列高加過(guò) 載雖然每列高加都是按 75%總給水流量設(shè)計(jì)的，但這并不意味著任一列高加都可以長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行而不出現(xiàn)任何問(wèn)題。 高加運(yùn)行的注意要點(diǎn) 建議高加能隨機(jī)滑啟滑停。 高加內(nèi)件中凡是容易遭受高 溫直接沖擊的部位，要盡量采用耐高溫耐沖蝕材料。在 特定工況下 ,疏水通過(guò)小孔產(chǎn)生壓降，在小孔背面形成汽蝕或沖蝕，導(dǎo)致金屬表面組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化并形成微小結(jié)垢，見(jiàn)圖 。但直到現(xiàn)在還是有一部分老機(jī)組仍然在采用基地式儀表控制高加水位。這種頻繁的報(bào)警解列，使機(jī)組運(yùn)行極不穩(wěn)定，以致有的電廠干脆大幅調(diào)低水位設(shè)定值，以圖穩(wěn)定水位，避免報(bào)警。基地式儀表由氣動(dòng) (電動(dòng) )水位調(diào)節(jié)儀表組成，根據(jù)事先設(shè)定的基準(zhǔn)值，儀表能通過(guò)比例積分回路輸出信號(hào)，控制疏水調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)并自動(dòng)修正實(shí)際水位與設(shè)定水位之差值，直至完全吻合。這種系統(tǒng)配置要求運(yùn)行人員在投高加時(shí)，切不可操之過(guò)急，必須先開(kāi)注水門(mén)暖機(jī)，等到閥前閥后壓差較小時(shí)，才可開(kāi)啟三通閥，并且開(kāi)的過(guò)程必須分段進(jìn)行，不可一次拉到全開(kāi)啟。特別是國(guó)產(chǎn)閥門(mén)，往往啟跳一次后就會(huì)泄漏。經(jīng)常有這類(lèi)事例發(fā)生：高加本體完好可用，但配套閥門(mén)故障難以修復(fù)，從而造成高加長(zhǎng)時(shí)期的停運(yùn)，給電廠帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。 (3)有的電廠在實(shí)際運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)某 1 個(gè)高加進(jìn)汽壓力偏高，有時(shí)高出設(shè)計(jì)值很多。這 2 種工況中，如果操作不遵守限定的溫升率，在短時(shí)間內(nèi)，高加從常溫常壓迅速上升到高溫高壓，這巨大的溫度壓力沖擊，會(huì)使高加遭受巨大的傷首當(dāng)其沖的是高加水室內(nèi)件變形，緊固件損壞，焊開(kāi)裂，造成給水短路。上一級(jí)高加的損壞是可想而知的。 所以高加的進(jìn)汽是不受管道閥門(mén)控制的，即稱之為不調(diào)整抽汽。高加組一般由 3～ 4 個(gè)高加串聯(lián)組成，每 1 個(gè)高加的疏水采用逐級(jí)疏水進(jìn)入到下級(jí)高加，末級(jí)高加的疏水疏入除氧器。管束損壞另一個(gè)主要區(qū)域是下部外排管的爆管，見(jiàn)圖 、圖 ，這主要是由于水位失控，造成內(nèi)置式疏水冷卻段吸水口暴露在水位線之上，這時(shí)水蒸汽直接進(jìn)入吸水口，疏水冷卻段功能改變 ,成了飽和蒸汽冷卻段，由于蒸汽和疏水的比容相差 20～ 30 倍，造成疏水冷卻段入水口和段內(nèi)換熱區(qū)的管外流速大幅上升，這種夾帶水滴的蒸汽像子彈一樣射向換熱管，最終造成爆管。 圖 管束橫截面 江蘇城市畢業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 管束爆管點(diǎn)的主要位置區(qū)域 造成進(jìn)汽流速太高的原因很多，歸納起來(lái)主要有 2 個(gè)原因： (1)設(shè)計(jì)流速偏高 設(shè)計(jì)者沒(méi)有對(duì)這個(gè)蒸汽進(jìn)口流速進(jìn)行校核，更沒(méi)有充分考慮各種異常工況下可能達(dá)到的最高流速。造成蒸汽進(jìn)口區(qū)外排管損壞的最主要的原因是由于蒸汽的高流速造成的。一旦換熱管爆裂，高壓給水從破口噴涌而出，在低壓室擴(kuò)容的誘導(dǎo)下，形成巨大的沖擊流，對(duì)周邊換熱管造成沖擊，在很短的時(shí)間內(nèi)，這種沖擊會(huì)造成周?chē)茏拥倪B鎖爆管，如不及時(shí)處理，會(huì)使高加造成不可挽回的 損害，甚至影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行?，F(xiàn)電廠對(duì)高加的正常運(yùn) 行，其重視程度前所未有。熱態(tài)啟動(dòng)是指停止高壓加熱器時(shí)，僅停用汽側(cè)，而水側(cè)末停的情況 (用以處理水位計(jì)，疏水管或汽側(cè)的其它缺陷 )。此時(shí)，除開(kāi)啟抽汽管上的疏水門(mén)和汽側(cè)放水門(mén)外，不必進(jìn)行其它操作。 隨機(jī)組啟停方式 高參數(shù)大容量的機(jī)、爐，一般多采用單元制，機(jī)組多采用滑參數(shù)啟停，此時(shí)高壓加熱器也可隨同機(jī)組一起啟停。待加熱器逐漸冷卻后，手動(dòng)給水自動(dòng)旁路裝置，將加熱器切換為旁路供水。以規(guī)程規(guī)定的速度使加熱器汽側(cè)升壓，汽側(cè)壓力升高后，疏水水位上升，根據(jù)壓力和水位情況，投入疏水器，進(jìn)行逐級(jí)疏水，當(dāng)汽壓最低的高壓加熱器的汽壓高于除氧器汽壓 2 2cmkg 以上時(shí)，即可將其疏水導(dǎo)向除氧器，根據(jù)負(fù)荷情況也可疏至低壓加熱器。加熱器的預(yù)熱時(shí)間視具體機(jī)組而定。 江蘇城市畢業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 3 高壓加熱器的運(yùn)行對(duì)安全性的影響分析 高壓加熱器的啟停及運(yùn)行原理 加熱器的啟、停方式有兩種：一種是隨機(jī)組負(fù)荷的高低啟停，另一種是隨機(jī)組的啟停而啟停 ??8 。sb = % 31 39。h 全廠熱耗率 cpq ??? 293300scp bq ? 29300=snb ： ??? ?1 39。cpq ??? 29330039。sb ： ??? sbcps Qb 39。cp? ?? 39。e? ： 39。 ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ?5,5,10105,665,445,4,4,4 wffsgwsgwsgwsghwwc hhhhhhhhhh ?????????? ???????)()(/)([ 5,)6()6(5,)4()4(5,4,4,4 wsgwsghwwc hhhhhh ?????? ????? )/()]()()( 5,45,5,5,)10()10( wwnfnfwffsgwsg hhhhhhhh ??????? ??? ????? 0 0 1 8 8 )(0 3 2 2 [ ?????? )()( ??????? )()( )()]( ??? 江蘇城市畢業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 除氧器物質(zhì)平衡和熱平衡 低壓加熱器組抽汽系數(shù)計(jì)算 (1)由低壓加熱器 H5 熱平衡計(jì)算 5? 低壓加熱器 H5 的出水系數(shù) 5,c? ： fsgnfsgsgsgcc ,)10()6()4(44,5, ???????? ??????? = = 低壓加熱器 H5 的抽汽系數(shù) 5? ： 03 )(30 )( 5,5 6,5,5,5 ?? ?????? d hwwc hh hh ??? 低壓加熱器 H5 的疏水系數(shù) 5,d? 5,d? = 5? = (2)由低壓加熱器 H6 熱平衡計(jì)算 低壓加熱器 H6 的抽汽系數(shù) 6? ： 6,66,5,5,7,6,5,6 )(/)(ddddhwwc hh hhhh ? ???? ???? = )()( ?? ???? 低壓加熱器 H6 的疏水系數(shù) 6,d? 6,d? = ?? 65, ??d += (3)由低壓加熱器 H7 熱平衡計(jì)算 低壓加熱器 H7 的抽汽系數(shù) 7? ： 7,67,6,6,8,7,5,7 )(/)(ddddhwwc hh hhhh ? ???? ???? 江蘇城市畢業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 )()( ? ????= 低壓加熱器 H6 的疏水系數(shù) 7,d? 7,d? = ?? 76, ??d += (4)由低壓加熱器 H8 熱平衡計(jì)算 8? 5, )(chsgdsgsgcgw hhhh ? ?? ???? =+ kJ / )(0008 ???? 根據(jù)加熱器各汽水點(diǎn)處的熱平衡方程和熱平衡方程計(jì)算 8? ， 8,dh ， 8,c? ， 8,d? , sgwh, 對(duì)疏水泵疏水出口處，列熱平衡方程 8,8,8,8,8,39。 5 簡(jiǎn)化條件 (1)忽略加熱器和抽汽管道的散熱損失。 3 鍋爐型式及參數(shù) (1)鍋爐型式：德國(guó) BABCOCK— 1672t/h 一次中再熱、亞臨界壓力、自然循環(huán)汽包爐； (2)額定蒸發(fā)量 h/t1672b ?D ； (3)額定過(guò)熱蒸汽壓力 ab ???? ；額定再熱蒸汽壓力 ar ???? ； (4)額定過(guò)熱汽溫 C541tc ?? ；額定再熱汽溫 C541tr ?? ； (5)汽包壓力 adu ???? ； (6)鍋爐熱效率 % ???? 。 原始資料 1 汽輪機(jī)型式及參數(shù) (1)機(jī)組型式：亞臨界壓力、一次中間再熱、四缸四排汽、單軸、凝汽式汽 輪機(jī)； (2)額定功率 w500???em (3)主蒸汽參數(shù)（主汽閥前）： a0 ???? ， C538t0 ?? ； (4)再熱蒸汽參數(shù)（進(jìn)汽閥前）：熱段 ????rh ， C538t ??rh ； 冷段 a39。主要有：水位計(jì)泄漏、排汽管道（閥門(mén)）泄漏等。主要原因 :沖刷、腐蝕、低水位運(yùn)行等。應(yīng)變損傷隨循環(huán)周次的增加按 Miner疲勞損傷線性法則累計(jì)： 江蘇城市畢業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 回?zé)嵯到y(tǒng)常見(jiàn)故障分析 隨著電站裝機(jī)水平的不斷完善和管理水平不斷提高，發(fā)電企業(yè)設(shè)備利用率逐年提高，機(jī)組等效可用系數(shù)也呈逐年上升趨勢(shì)，但從發(fā)布的有關(guān)可靠性數(shù)據(jù)看，回?zé)嵯到y(tǒng)的可靠性的改善，明顯滯后于其他系統(tǒng)，從某些電廠的運(yùn)行實(shí)際看，對(duì)安全生產(chǎn)的制約仍非常明顯 ??3 。從微觀上看，金屬由晶粒組成，由于晶粒的大小及取向不同，或存在微觀缺陷，如金屬夾渣、刀痕或介質(zhì)腐蝕等，每顆晶 粒強(qiáng)度不同，在交變熱應(yīng)力下 (高溫下伴隨著蠕變 )應(yīng)力集中處的材料經(jīng)受硬化和軟化過(guò)程，應(yīng)力、應(yīng)變響應(yīng)變得十分復(fù)雜。溫度下降造成表面拉應(yīng)力對(duì)壽命影響較大，是裂紋形成的主要原因。 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子工作在高溫高壓 的蒸汽環(huán)境，同時(shí)自身高速旋轉(zhuǎn)，工作環(huán)境惡劣，受力一般為復(fù)合應(yīng)力