電廠50MW背壓機(jī)組軸封漏氣系統(tǒng)運(yùn)行分析

侯曉捷

摘 要：背壓機(jī)組是熱電聯(lián)合生產(chǎn)運(yùn)行的機(jī)組，熱電聯(lián)產(chǎn)使能源得到合理利用，是節(jié)約能源的一項(xiàng)重要措施。在眾多的汽輪發(fā)電機(jī)組中，背壓機(jī)由于消除了凝汽器的冷源損失，在熱力循環(huán)效率方面是最高的。但在運(yùn)行中設(shè)備故障也就應(yīng)運(yùn)產(chǎn)生了。因此，判斷出設(shè)備故障癥結(jié)所在，并以最經(jīng)濟(jì)的手段解決故障應(yīng)該是一名檢修鉗工追求的目標(biāo)。同時(shí)，本著“具體問題具體分析”的原則，以下以50MW汽輪機(jī)組軸封漏氣原因分析及處理為例，對(duì)相關(guān)內(nèi)容予以總結(jié)。

關(guān)鍵詞：50 MW背壓機(jī)組 軸封漏氣 運(yùn)行

中圖分類號(hào)：TK2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（c）-0067-01

汽輪機(jī)軸封漏氣一直以來都是困擾各個(gè)電廠的一個(gè)難題，而且一旦出現(xiàn)機(jī)組軸封漏氣現(xiàn)象發(fā)生，一是影響機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性，給運(yùn)行人員帶來安全隱患；二是會(huì)影響機(jī)組潤(rùn)滑油油質(zhì)，進(jìn)而影響調(diào)速系統(tǒng)，直接影響機(jī)組安全運(yùn)行。因此，機(jī)組軸封漏氣系統(tǒng)改造，對(duì)火電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行，有著重要的作用和意義。

1 汽輪機(jī)發(fā)電工作的原理

首先，具有一定壓力、溫度的蒸汽，進(jìn)入汽輪機(jī)，流過噴嘴并在噴嘴內(nèi)膨脹獲得很高的速度。高速流動(dòng)的蒸汽流經(jīng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子上的動(dòng)葉片做功，當(dāng)動(dòng)葉片為反動(dòng)式時(shí)，動(dòng)葉帶動(dòng)蒸汽在動(dòng)葉中發(fā)生膨脹產(chǎn)生的反動(dòng)力亦使動(dòng)葉片做功，動(dòng)葉帶動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，按一定的速度均勻轉(zhuǎn)動(dòng)。這就是汽輪機(jī)最基本的工作原理。從能量轉(zhuǎn)換的角度講，蒸汽的熱能在噴嘴內(nèi)轉(zhuǎn)換為汽流動(dòng)能，動(dòng)葉片又將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，反動(dòng)式葉片，蒸汽在動(dòng)葉膨脹部分，直接由熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是用聯(lián)軸器連接起來的，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子以一定速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，由于電磁感應(yīng)的作用，發(fā)電機(jī)靜子線圈中產(chǎn)生電流，通過變配電設(shè)備向用戶供電。

2 機(jī)組運(yùn)行特征

50 MW背壓機(jī)組投產(chǎn)以來，經(jīng)過運(yùn)行、檢修人員細(xì)心觀察總結(jié)，發(fā)現(xiàn)了該機(jī)組的一個(gè)運(yùn)行特征：暖機(jī)時(shí)間一定要充分，氣缸和轉(zhuǎn)子膨脹位移5 mm以上，氣缸內(nèi)上下左右6個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，缸壁溫度達(dá)200 ℃以上，他們相差不能大于35 ℃，而且還要根據(jù)開機(jī)方式是額定參數(shù)啟動(dòng)或者滑參數(shù)啟動(dòng)，當(dāng)時(shí)的蒸汽壓力、氣溫，機(jī)組的冷態(tài)、溫態(tài)和熱態(tài)程度，疏水情況及環(huán)境溫度的不同做出不同的暖機(jī)時(shí)間，不然機(jī)組轉(zhuǎn)子升速過一階臨界轉(zhuǎn)速和二階臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，軸承振動(dòng)值分別增大，并且還有上升趨勢(shì)，此時(shí)必須立即打閘停機(jī)。沒能按照制造廠商提供的運(yùn)行操作規(guī)程進(jìn)行操作：低速（300～500 r/min）暖機(jī)20 min，中速（1000～1200 r/min）暖機(jī)60 min，然后按每分鐘300 r/min速度升速，進(jìn)而迅速而平穩(wěn)過臨界轉(zhuǎn)速。

3 軸封漏氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及性能

軸封漏氣系統(tǒng)是汽輪機(jī)制造廠在設(shè)計(jì)汽輪機(jī)時(shí)根據(jù)汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)及性能設(shè)計(jì)的，而軸封的漏氣將影響電廠的安全性及經(jīng)濟(jì)性，電廠對(duì)此一般都在汽封結(jié)構(gòu)和間隙上考慮的較多，很少懷疑軸封漏汽系統(tǒng)。事實(shí)證明通過對(duì)軸封漏氣系統(tǒng)進(jìn)行合理的改造，同樣可以消除軸封的漏氣，提高汽輪機(jī)的使用壽命。

汽輪發(fā)電機(jī)組為多層次的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的發(fā)電裝備，要求其具有比較高的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和安全性。尤其是汽輪發(fā)電機(jī)組一旦啟動(dòng)，它往往工作時(shí)間很長(zhǎng)。與此同時(shí)，要求的維修時(shí)間很短。若某一級(jí)的葉片發(fā)生故障或者是其他零部件發(fā)生故障，得不到及時(shí)而準(zhǔn)確的維修，很可能會(huì)影響到大片區(qū)域的居民和工業(yè)用電，間接的影響到了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。而且汽輪機(jī)維修性的好壞，也會(huì)影響到它的壽命周期的維護(hù)費(fèi)用。因此在汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)階段也要充分的考慮其維修性。

另外，汽輪機(jī)熱力試驗(yàn)結(jié)果也需要將試驗(yàn)時(shí)的運(yùn)行參數(shù)修正到額定值。與汽輪機(jī)的運(yùn)行初參數(shù)相比，背壓變化對(duì)汽輪機(jī)熱經(jīng)濟(jì)性的影響是比較大的。因此，如何準(zhǔn)確地確定出背壓變化對(duì)汽輪機(jī)熱經(jīng)濟(jì)性的影響，是設(shè)計(jì)與運(yùn)行人員普遍關(guān)注的問題。此外，確定凝汽器的合理清掃周期、循環(huán)水泵的經(jīng)濟(jì)調(diào)度等問題中，也往往需要首先確定出背壓變化對(duì)汽輪機(jī)熱經(jīng)濟(jì)性的影響。

4 軸封磨損原因分析

50 MW背壓機(jī)組在超過規(guī)定值的振動(dòng)力作用下，機(jī)組動(dòng)靜部分產(chǎn)生摩擦，會(huì)造成軸瓦烏金破裂，轉(zhuǎn)子變形、彎曲、斷裂，葉片損壞等現(xiàn)象。背壓機(jī)組由于多次開停機(jī)出現(xiàn)的大振動(dòng)，使轉(zhuǎn)子汽封片于氣缸的汽封環(huán)碰摩，間隙偏大，沒有密封住余汽。汽流順著轉(zhuǎn)子軸向進(jìn)入軸承室，使?jié)櫥秃?，?jīng)過油循環(huán)、轉(zhuǎn)子軸瓦擠壓，潤(rùn)滑油惡化，油膜破壞或不穩(wěn)定。潤(rùn)滑油質(zhì)量好壞，對(duì)汽輪機(jī)組運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性有著密切關(guān)系。

（1）氣溫過高或過低。汽封片在高溫情況下，金屬機(jī)械性能很快惡化，沖擊韌性、強(qiáng)度降低，汽封片受氣流沖刷，形成測(cè)倒摩擦。氣溫過低，局部?jī)?nèi)應(yīng)力和熱變形造成動(dòng)靜部件摩擦，軸向推力增大。

（2）蒸汽品質(zhì)不良，造成汽輪機(jī)通流部分部分噴嘴、葉片積鹽結(jié)垢，通過截面減少，級(jí)內(nèi)焓降增加，推力增大，使軸封漏氣壓力增加，加大了漏氣量，軸封漏氣第一道腔室壓力從0.25 MPa增至到0.36 MPa。所以，汽輪機(jī)組的汽封片間隙越來越大，漏氣也逐漸增大的根本原因就在于以上兩種情況的出現(xiàn)。

5 不良后果分析

（1）因油質(zhì)惡化，對(duì)機(jī)組潤(rùn)滑部分不能起到良好的潤(rùn)滑作用，致使軸承烏金熔化受損，機(jī)組軸承下瓦產(chǎn)生裂紋，上瓦局部脫落；（2）油質(zhì)不好造成傳動(dòng)部分腐蝕，動(dòng)作遲滯、卡澀及零部件生銹，使調(diào)速系統(tǒng)及保護(hù)裝置失靈。（3）油品乳化，粘度降低，軸承內(nèi)楔形油膜的動(dòng)力不穩(wěn)定，激發(fā)起機(jī)組的低頻自激震蕩。油膜震蕩引起轉(zhuǎn)子振動(dòng)，而轉(zhuǎn)子振動(dòng)造成軸封動(dòng)靜之間碰摩，導(dǎo)致間隙偏大，產(chǎn)生漏氣，形成惡性循環(huán)。

6 結(jié)語

汽輪機(jī)的起停過程，從熱傳導(dǎo)來說是一個(gè)不穩(wěn)定導(dǎo)熱過程，實(shí)質(zhì)上就是對(duì)汽輪機(jī)各部件的加熱和冷卻過程，在這個(gè)過程中，要使機(jī)組各部分的熱應(yīng)力、熱變形、轉(zhuǎn)子與氣缸的膨脹差以及傳動(dòng)部件的振動(dòng)，均要維持設(shè)備工藝要求的允許范圍內(nèi)。不同的汽輪機(jī)有著不同的特征，由于設(shè)備結(jié)構(gòu)、制造技術(shù)、運(yùn)行參數(shù)、功率、熱力系統(tǒng)的差異，媒體汽輪機(jī)均有各自的運(yùn)行規(guī)律。在機(jī)組的起停過程中，汽輪機(jī)各部件以及管道的應(yīng)力和溫度狀態(tài)都要產(chǎn)生很大的變化，一些對(duì)設(shè)備最危險(xiǎn)，最不利的工況，往往都是發(fā)生在起停過程中。背壓式機(jī)組結(jié)構(gòu)膨脹系數(shù)是客觀存在的，只要我們高度重視，抓住設(shè)備的規(guī)律屬性，嚴(yán)格控制蒸汽溫升速度、氣缸金屬溫升速度、上下缸溫差、螺栓溫度，節(jié)能降耗，減少損失，并密切注意汽缸于轉(zhuǎn)子膨脹差別、動(dòng)靜間隙、軸承溫度、溫差、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)值等。實(shí)踐證明，在處理機(jī)組設(shè)備故障中，要根據(jù)不同機(jī)組的不同特性，做到具體問題具體分析，根據(jù)掌握的情況做出最優(yōu)化處理，在確保設(shè)備工作安全可靠性前提下，力爭(zhēng)達(dá)到合理利用、充分發(fā)揮機(jī)組熱效率和熱經(jīng)濟(jì)。

參考文獻(xiàn)

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