DEH培訓(xùn)課件上汽1000MW機(jī)組

汽輪機(jī)熱應(yīng)力評定（TSE）B廠發(fā)電部08.11第1頁概述

汽輪機(jī)部件受熱不均，出現(xiàn)溫差就會產(chǎn)生熱應(yīng)力。溫差越大，熱應(yīng)力也越大。部件加熱時(shí)受到壓縮應(yīng)力，部件冷卻時(shí)收到拉伸應(yīng)力。而壓縮和拉伸應(yīng)力得不停交錯(cuò)循環(huán)，將會造成金屬產(chǎn)生疲勞裂紋，消耗設(shè)備使用壽命，并逐漸擴(kuò)大直到斷裂失效。為此，對于汽機(jī)閥體、缸體、轉(zhuǎn)子、鍋爐汽包、集箱等厚重部件需要控制熱應(yīng)力。而控制熱應(yīng)力最佳辦法就是控制部件內(nèi)外溫差，控制部件內(nèi)外溫差最佳辦法則是延緩部件升、降溫速率。因此合理消耗壽命，方便設(shè)備在使用壽命內(nèi)發(fā)揮最大效益就是設(shè)備熱應(yīng)力控制目標(biāo)。為此一般廠家都會根據(jù)設(shè)備運(yùn)行特性，合理分派設(shè)備壽命消耗。如汽機(jī)廠會提供全壽命內(nèi)汽機(jī)冷、溫、熱態(tài)啟動次數(shù)限制，以及升降負(fù)荷速率限制。西門子DEH應(yīng)力評定TSE就是將汽機(jī)廠這些要求轉(zhuǎn)換成程序，測?。ɑ蚰M計(jì)算）受溫度劇烈變化影響汽機(jī)主要厚重部件如高中壓主汽門閥體、高中壓缸體、高中壓轉(zhuǎn)子等部件內(nèi)外壁溫，然后計(jì)算出也許最大應(yīng)力（用溫差進(jìn)行表征）并與要求限值進(jìn)行比較，從而組成汽機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)一部分，并根據(jù)應(yīng)力決定汽機(jī)啟動過程中升速率以及變負(fù)荷時(shí)最大允許負(fù)荷變動率。第2頁一、TSE基本功能第3頁1.1溫度測量

好管家用于閥體、缸體壁溫測量溫度傳感器采取左圖布置。分別測取內(nèi)外壁溫度。對于轉(zhuǎn)子則是用缸體內(nèi)壁溫度代表轉(zhuǎn)子表白溫度。而轉(zhuǎn)子中心溫度則通過仿真計(jì)算得出。第4頁1.2溫度裕度（Margin）

概述中已通過，溫差是用來表征熱應(yīng)力最直接物理量。為此汽機(jī)廠根據(jù)各部件特性，制定了主要厚重部件溫差限制，以盼望把熱應(yīng)力限制在合理壽命消耗范圍內(nèi)。溫度裕度計(jì)算見圖1。其中，橫坐標(biāo)表達(dá)部件中心溫度，縱坐標(biāo)表達(dá)溫差。兩條上下線是汽機(jī)廠根據(jù)部件特性給出正、負(fù)溫差限制值，分別代表機(jī)組升、降兩個(gè)工況下部件最大允許溫差。將部件允許溫差減去部件實(shí)際溫差（dT）得出差值就是部件溫度裕度Margin。上限溫度裕度ddTU＝dTpermu－dT下限溫度裕度ddTL＝dT－dTpermLMargin越大，所受熱應(yīng)力越小；反之，假如Margin越小，說明熱應(yīng)力越大。假如Margin不大于0，此時(shí)熱應(yīng)力已經(jīng)超出了廠家要求，再進(jìn)行升速或變負(fù)荷將會造成超出預(yù)期壽命消耗，減少部件使用壽命，因此需要限制。目前我們汽機(jī)共有五個(gè)部件需要進(jìn)行Margin計(jì)算，分別是高壓缸主、調(diào)門，高壓缸、高、中壓轉(zhuǎn)子。這五個(gè)Magin取小值作為整臺機(jī)組應(yīng)力控制限制值。第5頁1.2溫度裕度（Margin）

第6頁1.2溫度裕度（Margin）

汽缸部件溫差計(jì)算及顯示軸部件溫度計(jì)算及顯示第7頁1.3最佳主、再熱汽溫計(jì)算

計(jì)算最佳主、再熱汽溫目標(biāo)是盼望進(jìn)入汽機(jī)主、再熱蒸汽溫度既能滿足機(jī)組做功要求，又盡也許減少高壓轉(zhuǎn)子或中壓閥體等部件溫度擾動，從而減少熱應(yīng)力，達(dá)成減緩部件壽命消耗目標(biāo)。最佳主汽溫度把高壓轉(zhuǎn)子中心溫度＋高壓轉(zhuǎn)子最大溫差允許上限×1.7，再按一定速率進(jìn)行變動限制，再進(jìn)行上、下限限制。

第8頁1.3最佳主、再熱汽溫計(jì)算

第9頁1.4汽機(jī)熱應(yīng)力限制原理

高壓主汽門裕度中壓轉(zhuǎn)子裕度高壓轉(zhuǎn)子裕度高壓調(diào)門裕度高壓缸缸體裕度WTFmin升速率OFBN降負(fù)荷率UFBP降速率UFBN升負(fù)荷率OFBP轉(zhuǎn)速速率設(shè)定塊負(fù)荷變動率設(shè)定塊汽輪機(jī)五個(gè)主要厚重金屬部件裕度取小值作為整臺機(jī)組熱應(yīng)力控制輸入值。溫差裕度模件WTF將該裕度轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)速變化率和最大允許負(fù)荷變動率，分別作用于轉(zhuǎn)速速率限制以及負(fù)荷升降速率限制，從而達(dá)成控制熱應(yīng)力目標(biāo)。該功能在OM畫面上允許投入或切除。若切除TSEINFL子環(huán)，汽機(jī)啟動順控SGCSTEAMTURBINE子組將不允許啟動。假如所有部件溫差裕度都大于30K，則汽機(jī)以600ｒ/min２最大速率進(jìn)行升速。其他情況下升速率＝600÷30×最小溫差裕度值。汽機(jī)升速率不允許手動設(shè)定。最大允許負(fù)荷變動率計(jì)算與此大體相同。只是此時(shí)負(fù)荷變動率還要與手動設(shè)定值取大小。升負(fù)荷率是取小，降負(fù)荷率是取大（負(fù)數(shù)）第10頁二、變溫度準(zhǔn)則（X準(zhǔn)則）第11頁變溫度準(zhǔn)則（簡稱X準(zhǔn)則）就是根據(jù)金屬部件不一樣溫度，確定不一樣蒸汽溫度，并使之與與汽輪機(jī)金屬部件溫度匹配，溫差控制在TSE差值內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)在啟動過程中熱應(yīng)力控制，并使啟動時(shí)間最小，最佳。X準(zhǔn)則在汽機(jī)啟動下列過程中起作用：?打開主蒸汽管道上主汽門并對閥體預(yù)熱，順控第13步（X1、X2）?打開汽輪機(jī)調(diào)門，汽機(jī)沖轉(zhuǎn)。順控第20步（X4、X5、X6）?汽輪機(jī)升速到額定轉(zhuǎn)速，順控第第23步（X7A、X7B）?發(fā)電機(jī)并網(wǎng)帶負(fù)荷，順控第第29步（X8）根據(jù)功能劃分：?最低蒸汽溫度限定，避免熱部件無須要冷卻（X1、X5、X6）?蒸汽與金屬部件溫差，限制熱應(yīng)力（X7A、X7B、X8、X2）?在汽輪機(jī)用蒸汽沖轉(zhuǎn)之前過熱度限定（X4）目前X1準(zhǔn)則在寧電項(xiàng)目已不做要求2.1變溫度（X）準(zhǔn)則介紹

第12頁2.2X2準(zhǔn)則

用公式表達(dá)：θSatSt<θmCV+X2目標(biāo)：假如在主汽門打開后主蒸汽管道被預(yù)熱，蒸汽在閥體凝結(jié)迅速達(dá)成飽和蒸汽溫度。凝結(jié)時(shí)熱傳遞非常高。為了在主汽門打開時(shí)保持在允許TSE差值內(nèi)，在打開主汽門前，必須為主蒸汽飽和溫度和壓力設(shè)定一種上限。此準(zhǔn)則用于汽機(jī)啟動順控第13步。假如X2不滿足，往往也許是主汽壓力過高，能夠合適減少燃料量。

θSatSt：主汽壓力對應(yīng)飽和溫度 θmCV：高壓調(diào)門壁溫第13頁2.3X4準(zhǔn)則

用公式表達(dá)：θMS>θSatSt+X4目標(biāo)：確保了主汽過熱度。此準(zhǔn)則用于汽機(jī)啟動順控第20步。

θMS 最小值 高壓主汽門前蒸汽溫度 θSatSt 最大值 主汽壓力對應(yīng)飽和溫度第14頁2.4X5準(zhǔn)則

用公式表達(dá)：θMS>θmHPS+X5

目標(biāo)：確保主汽溫度比高壓轉(zhuǎn)子溫度高X5，從而確保蒸汽通入汽機(jī)后不會冷卻內(nèi)部金屬部件。用于順控第20步確認(rèn)。θMS：高壓主汽門前蒸汽溫度（左右兩支路）及高壓旁路前蒸汽溫度（左右兩支路）θmHPS：高壓轉(zhuǎn)子溫度及高壓缸壁溫第15頁2.5X6準(zhǔn)則

用公式表達(dá)：θRS>θmIPS+X6目標(biāo)：確保再熱汽溫度比中壓轉(zhuǎn)子溫度高X6，從而確保蒸汽通入汽機(jī)后不會冷卻內(nèi)部金屬部件。用于順控第20步確認(rèn)。

θRS：中壓主汽門前蒸汽溫度（左右兩支路）及低壓旁路前蒸汽溫度（左右兩支路） θmIPS：中壓轉(zhuǎn)子溫度第16頁2.7X7準(zhǔn)則

用公式表達(dá)：θMS<θmHPS+X7AθMS<θmHPC+X7B目標(biāo)：確保機(jī)組在升至額定轉(zhuǎn)速前，已經(jīng)暖機(jī)充足，主汽溫度與高壓轉(zhuǎn)子或高壓缸溫差在限定范圍內(nèi)。θMS:高壓主汽門前蒸汽溫度(左右兩支路)及高壓旁路前蒸汽溫度(左右兩支路)θmHPC：高壓缸壁溫第17頁2.7X8準(zhǔn)則

用公式表達(dá)：θRS<θmIPS+X8。作用：由于汽機(jī)停運(yùn)后，中壓缸冷卻比高壓缸快很多，因此中壓轉(zhuǎn)子金屬溫度變化較高壓轉(zhuǎn)子愈加劇