（2）中压缸启动：冲转时，高压缸不进汽冲动转子，处于暖缸状态，主蒸汽 经高压旁路进入再热器，当再热蒸汽参数达到机组冲转要求的数值后，开中压 主汽门，用中调门控制进汽冲转，待转速升至2500～2600rpm或并网带一定负荷 后，再切换为高、中压缸同时进汽。这种启动方式可使再热蒸汽参数容易达到 冲转要求，同时高压缸在暖缸过程中可以提高金属温度水平使进汽时金属温度与 主蒸汽温度匹配，解决了汽轮机启动冲转时主蒸汽、再热蒸汽温度与高、中 压缸金属温度难以匹配问题，具有降低高、中压转子的寿命损耗，改善汽缸 热膨胀和缩短启动时间等优点。但要求启动参数的选择合理，以避免高压缸进汽 时产生较大的热冲击。
汽轮机的运行
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汽轮机主要零部件的热应力、热膨 胀和热变形
一、汽轮机部件内的热应力
热变形 汽轮机启停机或变负荷过程中，其零部件由于温度变化而产生膨胀
或收缩变形。
热应力
热变形受到外部约束或内部金属纤维间的约束时，在零件内部产生 应力，这种由于温度或温差引起的应力称为温度应力或热应力。
汽轮机启停概述
机组状态变化最为剧烈的运行工况是启停工况。
温度、应力的变化
疲劳、蠕变损伤，机组的寿命损耗
一、 启动方式分类
汽轮机启动方式大致可分为三类：
额定参数启动 整个启动过程中电动主闸门前的蒸汽 参数（压力、温度）始终保持额定
1．按新汽参数分类
真空法启动
滑参数启动 压力法启动 冲转参数高，机炉分开启动，启动时间长
为减少冷态启动时进汽初始阶段，金属与蒸汽温度的失配，可以采 用盘车预暖：在盘车状态下用阀门控制小汽量加热（中压缸通常从 轴封处进汽），可避免金属温升率过大，直到到高压内缸壁温度大 于150℃再冲转。 为避免蒸汽过早进入湿蒸汽区，也为防止锅炉操作不当使蒸汽进入饱 和区，造成凝结放热使放热系数增大甚至水冲击，蒸汽过热度不小于 50 ℃。 应采用低压微过热蒸汽
汽轮机主要零部件的热应力、热膨 胀和热变形
启动时汽缸应连续均匀的胀出。
2汽缸和转子的相对胀差
质面比： 汽缸、转子的重量分别与它们接触蒸汽的表面积（即金属
的受热面积）之比。质面比的大小代表蓄热量的大小
大容量汽轮机汽缸的质面比>转子的质面比
（通常高压汽缸的质量是转子质量的3-4倍，而汽缸与蒸汽的接触面积仅 是转子的1/5左右）
高压过热蒸汽 6280-8370 kJ /(m2 h ℃)
对流换热 湿蒸汽 12560 kJ /(m2 h ℃)
低压微过热蒸汽 328-837 kJ /(m2 h ℃)
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汽轮机启停概述
为了减少热冲击，冲转时汽温选择应保证调节级汽温与高压内缸内壁 温度的合理匹配，一般规定主汽门前汽温应比高压内缸缸壁温度高50 -100℃。
对汽温、汽压要求严格，对机炉的运行操作要求密切配合，操作比较 缺点：复杂，而且低负荷运行时间较长，对锅炉的燃烧与水循环有不利的一
面。
高中压缸启动
2．按冲转时进汽方式分类 中压缸启动
高压缸启Th动e Department Of power engineering
汽轮机启停概述
（1）高中压缸启动：启动时，高压主汽阀控制高压缸进汽、中压调节阀控 制中压缸进汽冲转转子、升速达2850-2900rpm时，高压缸进汽切换为高调阀 控制，升速到3000rpm后并网带负荷。要求配臵高低压两级串联旁路。国产 机组常配臵35%BMCR左右容量的旁路系统，热态启动时，再热汽温常偏低。
优点：1.安全性好。 对于汽轮机，进入汽轮机的是低温、低压蒸汽，容积流量较大，
而且汽温是从低逐渐升高，所以，汽机各部件加热均匀，温升迅速， 避免产生过大的热应力与膨胀差。
对于锅炉，低温低压蒸汽通流量增加，过热器可得到充分冷却， 并促进水循环，减少汽包壁的温差，使各部件均匀膨胀。 2.经济性好。 锅炉产生的蒸汽能得到充分利用，减少热量与工质损失，缩短启动时 间，减少燃料消耗。
二、冲转时参数的选择 1 启动参数的选择
启动参数的选择，主要考虑金属部件的热应力，而热应力的大小取 决于蒸汽与金属部件之间的温差和放热系数。
凝结放热(冷态 膜状凝结（汽缸） 蒸汽对金属的放热分为两种方式： 启动进汽初期)
珠状凝结（转子） 对流放热主要形式
不同放热形式的换热系数
膜状凝结 17000-63000kJ /(m2 h ℃) 珠状凝结是膜状凝结的15-20倍
汽轮机主要零部件的热应力、热膨 胀和热变形
三、汽轮机部件内的热变形
当转子或汽缸周向温度不均、膨胀量不同时，产生热变形。迫使汽缸拱曲 和椭圆变形、转子弯曲，使汽封的径向间隙变化。
1 上下汽缸温差引起的热变形
汽轮机在启动、停机过程中，上下汽缸往往出现温差，即上缸温度高于 下缸温度，其主要原因如下： （1）上下汽缸质量和散热面积不同。下缸比上缸质量大，且下缸布臵 有回热抽汽管道和疏水管道，散热面积大，因而，在同样保温、加热或 冷却条件下，上缸温度比下缸温度高；
严格控制温升速度
启动过程 高加滑启 保证汽缸疏水畅通
维修方面
采用较好的保温结构和选用优质保温材料， 并可适当加厚保温层
加曲
当汽缸法兰内壁温度高于外壁温度时，内壁金属伸长较多，外壁 金属伸长较少，这样就会使法兰在水平面内产生热弯曲。
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下汽缸底部动静部分径向间隙减少
调节级处上下汽缸温差，每增加 10℃，该处径向间隙变化0.1~0.15 毫米左右。汽轮机启动时，上下 汽缸温差一般要求控制在35~50℃范 围以内
内缸
外缸
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汽轮机主要零部件的热应力、热膨 胀和热变形
为控制上下汽缸温差
交变热应力 低周疲劳
启动
汽缸
停机
汽缸内壁面 汽缸外壁面 汽缸内壁面 汽缸外壁面
热压应力 热拉应力
热拉应力
转子易出现裂纹
热压应T力he Department Of power engineering
汽轮机主要零部件的热应力、 热膨胀和热变形
二 、汽轮机部件内的热膨胀 1．热膨胀
蒸汽参数或负荷发生变化时，汽缸内蒸汽温度相应变化，汽缸和转子被加热 或冷却，使其产生膨胀或收缩。
3．按启动前汽轮机金属温度水平分类
高压缸启动时按调节级处金属温度划分；中压缸启动时按中压第一压力级 处金属温度划分
(1)冷态启动：金属温度低于满负荷时金属温度的40%左右或150～180℃ 以下称为冷态启动。 (2)温态启动：金属温度在满负荷时金属温度的40%-80%之间或低于 180～350℃之间称为温态启动。 (3)热态启动：金属温度高于满负荷时金属温度的80%或在350℃以上，称 为热态启动。
不常用 转，并随蒸汽参数的逐渐升高而升速、带负荷。全部启动过程 由锅炉进行控制。
优点: 减少蒸汽对汽轮机部件的热冲击，能量利用充分
缺点：1.仅适用于冷态启动。2.抽真空容积达，抽真空时间长。 3.疏水困难。4.过热度低，易引起水冲击。5.锅炉热惯性大，转 速不易控制
压力法启动
汽轮机真空只抽到高压主汽阀,根据启动前汽轮机的最高金属温度 来确定冲转时的蒸汽参数(过热度不小于50℃ ), 冲转时主汽门前
转子径向以支持轴承支撑、定位；轴向以推力轴承定位，使转子与汽缸同心； 转子以推力轴承为相对死点，相对汽缸进行膨胀，留有轴向膨胀间隙；
与汽缸相连的管道要有“U”形或Z”形弯，或伸缩节，尽可能减少作 用在汽缸上的力，使之不影响汽缸膨胀。
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4．按冲转时的控制进汽阀分类
1.调节汽阀启动：冲转前，电动主闸门和自动主汽门全开，由调节汽 阀控制进汽。 2.自动主汽门或电动主闸门(或旁路阀)启动：冲转前，调节汽阀全开， 由电动主闸门（或旁路阀）或自动主汽门控制进汽。
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汽轮机启停概述
均匀受热
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产生热应力 的根本原因：
汽轮机主要零部件的热应力、热膨 胀和热变形
零部件内温度分布不均匀或零部件变形受到约束。
热压冷拉
启动
转子
停机
转子表面
热压应力
转子中心孔表面 热拉应力
转子表面
热拉应力
转子中心孔表面 热压应力
（2）汽缸内部因温度较高的蒸汽上升，凝结放热大于凝结水下流的 放热，而蒸汽凝结的疏水流至下缸经疏水管排出，疏水水膜降低了下 缸受热条件。
（3）停机后汽缸内形成空气对流，温度较高的空气聚集在上缸， 下缸内的空气温度较低，使上下汽缸的冷却条件产生差异，从而增 大了上下汽缸的温差；
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（3）高压缸启动。机组启动冲转时，高、低压旁路阀门关闭，中压主汽阀和 调节阀全开，由高压主汽阀和调节阀控制进汽冲转、升速、并网、带负荷。在
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汽轮机启停概述
机组冲转前，再热器无蒸汽流过，处于“干烧”状态，要求再热器管束采用允许干 烧的材料，而且冲转时再热器受到冷冲击。若要保护再热器，需打开高压旁路， 再热器出口对空排汽，增加工质损失。另外，在热态启动时难以保证再热蒸汽 温度与中压缸金属温度匹配，仅能用于冷态或温态启动。
由于相对速度较大，蒸汽对转子的放热系数大于蒸汽对汽缸的放热系数
受热时期
转子的平均温升速度>汽缸的平均温升速度 正胀差
汽轮机停机或减负荷时 转子的温降速度>汽缸的温降速度 胀差的大小表明了汽轮机轴向动静间隙的变化情况