汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子大軸彎曲計(jì)算方法探討

王東東

摘 要：火力發(fā)電廠最重要的三大主力設(shè)備：鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)，其中汽輪機(jī)起到中間的銜接作用，接收鍋爐產(chǎn)生的高壓高溫蒸汽，沖動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。作為銜接的汽輪機(jī)內(nèi)部最重要的便是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，因此轉(zhuǎn)子的檢查就尤為重要。

本片論文綜述了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子檢查的一個(gè)重要指標(biāo)：汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子大軸彎曲檢查。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)，轉(zhuǎn)子，大軸彎曲，檢查

1緒論

1.1汽輪機(jī)簡(jiǎn)介

汽輪機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)能機(jī)械，主要用作發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)。

汽輪機(jī)起源于公元1世紀(jì)，當(dāng)時(shí)的汽轉(zhuǎn)球，是最啊哦的反動(dòng)式汽輪機(jī)雛形，目前世界各國(guó)都在進(jìn)行大容量、高參數(shù)汽輪機(jī)的研究和開(kāi)發(fā)。

中國(guó)汽輪機(jī)發(fā)展起步比較晚。1955年上海汽輪機(jī)廠制造出第一臺(tái)6MW汽輪機(jī)。1964年哈爾濱汽輪機(jī)廠第一臺(tái)100MW機(jī)組在高井電廠投入運(yùn)行；1972年第一臺(tái)200MW汽輪機(jī)在朝陽(yáng)電廠投入運(yùn)行；1974年第一臺(tái)300MW機(jī)組在望亭電廠投入運(yùn)行；1987年采用引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的300MW機(jī)組在石橫電廠投入運(yùn)行；1989年采用引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的600MW機(jī)組在平圩電廠投入運(yùn)行；2000年從俄羅斯引進(jìn)兩臺(tái)超臨界800MW機(jī)組在綏中電廠投入運(yùn)行。

1.2汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子概括

汽輪機(jī)是由轉(zhuǎn)動(dòng)部分和靜止部分組成。轉(zhuǎn)動(dòng)部分包括主軸、葉輪、動(dòng)葉片和聯(lián)軸器等；靜止部分包括進(jìn)汽部分、汽缸、隔板和靜葉柵、汽封及軸承等。

針對(duì)安裝過(guò)程中對(duì)轉(zhuǎn)子要進(jìn)行相應(yīng)的檢查，包括轉(zhuǎn)子外觀、轉(zhuǎn)子軸徑不柱度和橢圓度、轉(zhuǎn)子端面飄偏以及轉(zhuǎn)子大軸彎曲等等，轉(zhuǎn)子大軸彎曲是汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組惡性事故中最為突出的事故，必須引起足夠重視。特別是大容器量汽輪機(jī)由于缸內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得汽缸的熱膨脹和熱變形變得復(fù)雜，增大了汽輪機(jī)大軸彎曲的可能性。因此安裝過(guò)程中對(duì)轉(zhuǎn)子大軸彎曲測(cè)量尤為重要。

2轉(zhuǎn)子大軸彎曲

2.1汽輪機(jī)大軸彎曲原因

（1）通流部分產(chǎn)生動(dòng)靜摩擦，使轉(zhuǎn)子本身局部過(guò)熱。此時(shí)摩擦部分的屈服極限τ降低，并且局部過(guò)熱產(chǎn)生的熱膨脹在周偉材料的限制下會(huì)產(chǎn)生極大的應(yīng)力τ1，當(dāng)時(shí)τ1>τ，會(huì)發(fā)生塑性變形，當(dāng)轉(zhuǎn)子溫度逐漸均勻后，此部位會(huì)呈現(xiàn)凹面，即永久性變形。

（2）汽缸內(nèi)部進(jìn)去冷氣或冷水。當(dāng)因某種原因發(fā)生此現(xiàn)象時(shí)，轉(zhuǎn)子和汽缸會(huì)因?yàn)樯舷赂诇夭钸^(guò)大，產(chǎn)生很大的熱變形，造成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子大軸彎曲，甚至?xí)?dǎo)致盤(pán)車中斷使其變成永久性變形。

（3）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在生產(chǎn)過(guò)程中由于某種原因使其內(nèi)部存在較大的內(nèi)應(yīng)力。轉(zhuǎn)子在一定的環(huán)境下運(yùn)行一段時(shí)間，其內(nèi)應(yīng)力會(huì)逐漸的釋放出來(lái)，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子變形彎曲。

（4）轉(zhuǎn)子上部件偏斜、卡澀和產(chǎn)生相對(duì)位移；汽輪機(jī)震動(dòng)強(qiáng)力等原因使部件與轉(zhuǎn)子發(fā)生位移，均可以使轉(zhuǎn)子變形彎曲。

（5）運(yùn)行人員在機(jī)組啟動(dòng)或運(yùn)行中由于未嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程規(guī)定的啟動(dòng)條件、緊急停機(jī)規(guī)定等，硬撐硬頂也會(huì)造成大軸彎曲。

2.2防止安裝過(guò)程中汽輪機(jī)大軸彎曲措施

（1）記錄轉(zhuǎn)子原始彎曲的最大晃度值，最大轉(zhuǎn)子大軸彎曲點(diǎn)的軸向位移和相位。

（2）記錄轉(zhuǎn)子的軸向通流間隙和徑向通流間隙數(shù)據(jù)。

（3）記錄汽輪發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)運(yùn)行情況下各軸的振動(dòng)值。

（4）記錄投盤(pán)車時(shí)電流和電壓的擺動(dòng)值。

（5）記錄正常停機(jī)使轉(zhuǎn)子的惰走曲線和緊急破壞真空使機(jī)組停機(jī)的惰走曲線。

（6）記錄在停機(jī)以后缸體主要部件的溫度下降曲線。

這些記錄要在機(jī)組安裝和調(diào)試過(guò)程中進(jìn)行，并且在投運(yùn)后要對(duì)其進(jìn)行核對(duì)、修正。

2.3汽輪機(jī)大軸彎曲的計(jì)算方法

針對(duì)汽輪機(jī)大軸彎曲的計(jì)算方法網(wǎng)絡(luò)上有很多種不同的算法，本論文大軸彎曲計(jì)算是將轉(zhuǎn)子平均取八個(gè)方位（00、400、900、1350、1800、2250、2700、3150、3600），在某一時(shí)間段、轉(zhuǎn)子的某一方位架設(shè)多個(gè)百分表，百分表調(diào)零后對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行均速盤(pán)動(dòng)，記錄八個(gè)方位的百分表讀數(shù)，得到八組數(shù)據(jù)，然后對(duì)角相減得四組數(shù)據(jù)，畫(huà)出其曲線圖，若百分表足夠多即可得出同一方位的無(wú)窮多個(gè)數(shù)據(jù)，那么就可以畫(huà)出此方位轉(zhuǎn)子大軸的彎曲變化情況，其對(duì)角偏離零位的兩個(gè)絕對(duì)值最大點(diǎn)相加，（例如00-1800）：

取四組數(shù)據(jù)最大值，即汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子大軸最大彎曲值。

3轉(zhuǎn)子大軸彎曲計(jì)算

3.1轉(zhuǎn)子大軸彎曲基本要求

根據(jù)DL 5190.3-2012 《電力建設(shè)施工技術(shù)規(guī)范 第3部分-汽輪發(fā)電機(jī)組》規(guī)定：六級(jí)以上的套裝葉輪轉(zhuǎn)子中部的最大彎曲度差值應(yīng)小于0.06mm。

3.2轉(zhuǎn)子大軸彎曲計(jì)算過(guò)程

本工程為北京XX區(qū)域能源中心項(xiàng)目，汽輪發(fā)電機(jī)組型號(hào)，

下面以汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子為例進(jìn)行轉(zhuǎn)子大軸彎曲計(jì)算。

（1）原始記錄數(shù)據(jù)

測(cè)量時(shí)間：2017-04-15下午（16：00）氣溫：31°C狀態(tài)：0°朝下

（2）將轉(zhuǎn)子平均取八個(gè)方位，并架設(shè)百分表，如圖1所示：

（3）轉(zhuǎn)子進(jìn)行均速盤(pán)動(dòng)，記錄八個(gè)方位的百分表讀數(shù)，見(jiàn)表1。

（5）畫(huà)出轉(zhuǎn)子大軸彎曲曲線圖

（6）由（5）轉(zhuǎn)子大軸彎曲曲線圖可以算出：（單位：0.01mm）

因此低壓轉(zhuǎn)子大軸彎曲為4.5，朝0°方向彎曲。

（7）結(jié)論

因?yàn)?，所以此汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子符合技術(shù)規(guī)范，滿足安裝要求。

4結(jié)束語(yǔ)

汽輪機(jī)大軸彎曲是導(dǎo)致汽輪機(jī)惡性事故最典型的一種現(xiàn)象，破壞性極其嚴(yán)重，因此對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行安裝前檢查是尤為重要的，對(duì)不合格的設(shè)備要進(jìn)行確認(rèn)，嚴(yán)重的返廠處理，在運(yùn)行過(guò)程中，操作人員更要掌握安裝過(guò)程中的基礎(chǔ)技術(shù)資料，做好基礎(chǔ)技術(shù)工作，更重要的是在操作過(guò)程中不要誤操作，這樣才可以有效的預(yù)防轉(zhuǎn)子大軸彎曲。

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