汽輪機(jī)組運(yùn)行中動靜部件碰磨的預(yù)防與消除

王楊華,劉恒

(安陽鋼鐵集團(tuán)有限公司，河南安陽455004)

汽輪機(jī)組運(yùn)行中動靜部件碰磨的預(yù)防與消除

王楊華,劉恒

(安陽鋼鐵集團(tuán)有限公司，河南安陽455004)

分析了汽輪機(jī)組動靜部件產(chǎn)生碰磨的原因，提出有效合理的控制方式來避免或消除早期碰磨，對汽輪機(jī)組安全運(yùn)行有重要意義。

汽輪機(jī)；碰磨；控制

1 前言

汽輪機(jī)組動靜部件產(chǎn)生碰磨一般是由動靜間隙消失和機(jī)組振動過大引起的。一旦產(chǎn)生碰磨引起較大振動而處理不及時往往會引起大軸彎曲等惡性事故。據(jù)統(tǒng)計轉(zhuǎn)軸彎曲事故86%是由轉(zhuǎn)軸碰磨引起的。對機(jī)組動靜間隙和振動的控制顯得尤為重要，對防止汽輪機(jī)惡性事故有著重要意義。

2 動靜間隙的控制

汽輪機(jī)組動靜間隙主要包括軸向和徑向間隙，在設(shè)備安裝達(dá)到工藝要求的前提下，只要運(yùn)行人員合理地控制好機(jī)組各個階段的參數(shù)就能很好的避免動靜間隙的消失。主要從以下幾個方面著手：

（1）動靜部件加熱或冷卻時，膨脹或收縮要均勻。金屬部件的溫升和溫降速度控制在1～3℃/min，首先機(jī)組并網(wǎng)后帶負(fù)荷切忌過快，因?yàn)閹ж?fù)荷如過快轉(zhuǎn)子溫度會急劇升高，轉(zhuǎn)子內(nèi)應(yīng)力會加速釋放而產(chǎn)生較大熱彎曲引起振動碰磨。其次脹差控制要合理，范圍在+2～-1 mm之間，尤其碰到水沖擊應(yīng)果斷停機(jī)避免出現(xiàn)較大負(fù)脹差而產(chǎn)生嚴(yán)重碰磨；前軸承箱左右膨脹偏差應(yīng)小于0.35 mm。

（2）做好系統(tǒng)監(jiān)視及調(diào)整。一是對軸承潤滑系統(tǒng)嚴(yán)密監(jiān)視，防止軸承斷油少油以及油膜振蕩等事故；二是嚴(yán)密監(jiān)視軸向位移及監(jiān)視段壓力，避免長時間超負(fù)荷運(yùn)行，防止推力軸承損壞；三是加強(qiáng)對轉(zhuǎn)動部件的監(jiān)視。固定在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、聯(lián)軸器、變速器齒輪軸上的某些轉(zhuǎn)動零件松弛、變形或者位置移動，引起回轉(zhuǎn)體的重心位置改變加劇振動碰磨等等。

（3）盡量減少轉(zhuǎn)子的殘余熱彎曲，上下缸溫度之差嚴(yán)禁超50℃。無論是熱態(tài)還是冷態(tài)，轉(zhuǎn)子必須連續(xù)盤車2個小時以上才可以沖轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，切忌不可在彎曲較大時強(qiáng)行沖轉(zhuǎn)。一般晃度控制在0.010 mm以內(nèi)。

（4）嚴(yán)控機(jī)組初參數(shù)與終參數(shù)等，避免運(yùn)行參數(shù)與要求值偏差太大。蒸汽參數(shù)一定要與金屬溫度相匹配，包括軸封供汽溫度與轉(zhuǎn)子溫度相匹配。新蒸汽參數(shù)偏差過大而未及時調(diào)整，使汽輪機(jī)部件熱膨脹及熱應(yīng)力變化劇烈而產(chǎn)生碰磨；排汽缸溫度過高引起汽缸變形等等，都可能引起部件損壞脫落或動靜間隙消失。

（5）運(yùn)行暖機(jī)時機(jī)組應(yīng)避開臨界轉(zhuǎn)速，暖機(jī)要充分。一般機(jī)組轉(zhuǎn)速應(yīng)避開共振轉(zhuǎn)速200 r/min。避免蒸汽參數(shù)變化而使機(jī)組落入共振區(qū)域或機(jī)組運(yùn)行轉(zhuǎn)速離實(shí)際臨界轉(zhuǎn)速太近使部件或汽輪機(jī)發(fā)生共振。過臨界前汽缸膨脹應(yīng)不小于3～3.5 mm，帶負(fù)荷時汽缸膨脹應(yīng)不小于4.0～5.0 mm，小機(jī)組取低值，大機(jī)組取高值。負(fù)荷接帶多少要與汽缸溫度及膨脹相匹配。

（6）機(jī)組盡量避免長時間在低負(fù)荷下運(yùn)行。因?yàn)榈拓?fù)荷時調(diào)節(jié)節(jié)流使調(diào)節(jié)后蒸汽溫度急劇降低，一般空負(fù)荷時可以使調(diào)節(jié)級前和調(diào)節(jié)級后蒸汽溫度相差100℃。當(dāng)機(jī)組從滿負(fù)荷狀態(tài)快速減負(fù)荷時，將會出現(xiàn)金屬壁溫度急劇變化，產(chǎn)生較大熱應(yīng)力及變形，或出現(xiàn)較大負(fù)脹差及排汽溫度上升引起碰磨振動。在負(fù)荷較低時，應(yīng)適當(dāng)降低蒸汽壓力以增大調(diào)節(jié)閥開度。

3 振動值的控制

汽輪機(jī)組碰磨不僅在機(jī)組啟動過程中會發(fā)生，在工作轉(zhuǎn)速下也會發(fā)生，根據(jù)大量實(shí)況記錄，往往在啟停過程中容易發(fā)生碰磨現(xiàn)象，尤其當(dāng)轉(zhuǎn)軸碰磨引起的不平衡與臨界轉(zhuǎn)速結(jié)合，會產(chǎn)生強(qiáng)烈共振，嚴(yán)重時會引起彎軸或軸系破壞等事故。為此在機(jī)組過臨界前應(yīng)詳細(xì)全面記錄并跟蹤機(jī)組振動，尤其是機(jī)組1#、2#軸承振動，嚴(yán)控振動數(shù)值。主要從以下幾個方面著手：

（1）不穩(wěn)定的和穩(wěn)定的不平衡，碰磨引起的不穩(wěn)定不平衡，能引起顯著的軸瓦振動，其它振動故障一般不會引起明顯的軸瓦振動。為此過臨界前軸瓦振動應(yīng)不大于0.030 mm波動小于0.010 mm，軸振應(yīng)不大于0.080 mm波動小于0.020 mm。若在(0.7～0.9)n(n為實(shí)測臨界轉(zhuǎn)速),軸瓦振動波動和軸振波動都小于規(guī)定值，但個別軸瓦振動大于0.030 mm，說明轉(zhuǎn)子存在較大的不平衡建議消除后再過臨界。

（2）過臨界前，無論是熱態(tài)還是冷態(tài)，在轉(zhuǎn)速1200 r/min應(yīng)對1#、2#瓦振及軸振進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，且監(jiān)測時間不應(yīng)小于2 min，若出現(xiàn)較大振動波動，說明轉(zhuǎn)軸存在碰磨，這時無論振動如何，都不允許通過轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速。這時應(yīng)進(jìn)行降速處理，直到振動波動小于規(guī)定方（表明轉(zhuǎn)軸無碰磨或原來碰磨已經(jīng)消除）可升速。

（3）過臨界時，若軸瓦振動突增0.050 mm時且沒有明顯下降趨勢應(yīng)立即打閘停機(jī)。如振動增加雖未達(dá)到0.050 mm，但振動異常（機(jī)組有響聲或機(jī)內(nèi)聲音異常）時，也應(yīng)停機(jī)進(jìn)行檢查。

（4）若碰磨是由上下缸溫差過大、脹差超限等引起的，可以采取相應(yīng)對策加以消除；如果是軸封間隙過小，一般不采取揭缸重調(diào)軸封間隙來消除，而采用磨大軸封間隙的辦法。磨大軸封間隙的關(guān)鍵是通過振動監(jiān)視，控制轉(zhuǎn)速及振動，將轉(zhuǎn)軸碰磨控制在早期，借助轉(zhuǎn)軸與軸封摩擦和擠壓，使軸封間隙擴(kuò)大。

4 轉(zhuǎn)子永久彎曲

防止轉(zhuǎn)子發(fā)生碰磨事故，主要控制各個環(huán)節(jié)，避免動靜間隙的消失以及出現(xiàn)較大的振動。一旦發(fā)生碰磨，首要的應(yīng)能及時發(fā)現(xiàn)并控制和消除早期碰磨，避免碰磨進(jìn)入中后期。碰磨一旦進(jìn)入后期，振動速率會成幾倍甚至幾十倍的增長。如果監(jiān)視不到位，保護(hù)動作遲緩，往往會造成轉(zhuǎn)軸永久彎曲事故。轉(zhuǎn)子永久彎曲的明顯特征：一是大軸晃擺值經(jīng)過4 h連續(xù)盤車不能復(fù)原；二是臨界轉(zhuǎn)速下振動較以前會顯著增大。

轉(zhuǎn)子臨界下振動增大，不一定就是轉(zhuǎn)子永久彎曲所致，還可能由于轉(zhuǎn)子殘留熱彎曲、轉(zhuǎn)軸與水接觸、轉(zhuǎn)軸徑向碰磨、轉(zhuǎn)動部件損壞飛脫等引起。前三個故障引起的是不穩(wěn)定不平衡，后兩個故障引起的是穩(wěn)定不平衡，通過多振動觀察是否穩(wěn)定就可以首先排除前三個故障。再結(jié)合通過連續(xù)2個小時以上盤車后，測取大軸晃擺值之差，若小于0.030 mm，說明轉(zhuǎn)子無明顯彎曲。由此來判斷大軸是否產(chǎn)生永久彎曲。

5 結(jié)束語

防止汽輪機(jī)組動靜部件產(chǎn)生碰磨，重要的應(yīng)在啟停過程中，只要措施具體、明確，對運(yùn)行人員來說在勞動強(qiáng)度、精力消耗、技術(shù)水平等方面是足以勝任的。

[1]王志偉.汽輪機(jī)運(yùn)行[M].北京∶中國電力出版社,2007年.

[2]施維新.汽輪發(fā)電機(jī)組振動及事故[M].北京∶中國電力出版社,1999年.

Prevention and Elimination of Impact-Rubbing of Rotor and Stator Parts during Operation of Steam Turbine Unit

Wang Yanghua,Liu Heng
(Anyang Iron&Steel Group Co.,Ltd,Anyang,Henan 455004,China)

s】In this paper,the causes of impact-rubbing of rotor and stator parts in steam turbine units are analyzed and effective and appropriate control mode to avoid impactrubbing or eliminate early impact-rubbing is put forward,bearing important significance to the safe operation of steam turbine units.

steam turbine;impact-rubbing;control

TK26

B

1006-6764（2014）06-0060-02

2014-02-18

王楊華（1982-），男，2006年畢業(yè)于蘭州理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事于汽輪機(jī)運(yùn)行技術(shù)工作。