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汽轮机轴向位移与胀差

来源:用户分享 时间:2025/5/23 4:06:55 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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另一方面是循环水温度降低使真空升高,排气温度降低,缸温下降。经观察,在不同负荷下,变化规律是一样的。在同一负荷下,冬季跟夏季低压胀差相差 15%。

6.摩擦鼓风的影响在机组启动和低负荷阶段,蒸汽流量较小,而高中低压级内产生较大的鼓风摩擦损失(与转速三次方成正比),损失产生的热量被蒸汽吸收,使其温度升高。 由于叶轮直接与蒸汽相摩擦,因此转子温度比汽缸温度高,故出现正胀差。随着转速升高,转子摩擦鼓风损失产生的热量相应加大,但此时由于流量增加,使产生的 鼓风损失的级数相应减少,因此每千克蒸汽吸收摩擦鼓风损失产生的热量先随转速升高而增大,使高中低压缸正胀差增大,后又随转速升高而相应减少,对胀差的影 响逐渐减少。 3、轴向位移和胀差的危害

1.泊桑效应影响机组低压胀差约10%,所以开机冲转前,低压胀差应保证10%以上。在停机过程中尽量减少低压胀差(最好控制在90%以下),当低压胀差超过110%,必须紧急停机,这时随着转速下降,低压胀差会超过120%,在低转速区可能会有动静摩擦。

2.在冬季低压胀差过高时,要注意轴封气母管压力,若压力过高可适当调低,也可用降低真空方法来减少低压胀差。冬季减少开窗的地方,这是冬季减少低压胀差有效措施。

3.极热态启动时,轴封供气尽量选择高温气源,辅气作为气源时,必须保证其温度控制在270℃左右,若温度太低,将造成高压轴封段大轴急剧冷却收缩,有可能导致前几级动静摩擦。

4.冷态启动时,轴封气源高于大轴金属温度,大轴将局部受热伸长,出现较大的正胀差。因此要选择与轴封金属温度相匹配的气源,不拖延启动时间。低压胀差过大,可采用降低真空来调节,尽量提前冲转升速。机组启动阶段低压正胀差超过限值时,可破坏真空停轴封气,待胀差正常后重新启动。

5.机组倒缸前,主蒸汽气温至少比高压缸金属温度高50℃以上,倒缸前应考虑轴向位移对高压胀差影响。

6.机组启停阶段胀差变化幅度大,影响因素多,调整难度大,因此要严格按规程操作,根据汽缸金属温度选择适当的冲转参数,适当的升温升压曲线,确定合适升温速度,控制升速和暖机时间,带负荷后根据具体情况,及时分析和采取有效方法,才能有效控制胀差。 4、机组启动时胀差变化的分析与控制

汽轮机在启停过程中,转子与汽缸的热交换条件不同。因此,造成他们在轴向的膨胀也不一致,即出现相对膨胀。相对膨胀通常也称为胀差。胀差的大小表明了汽轮机轴向动静间隙的变化情况。监视胀差是机组启停过程中的一项重要任务。为避免轴向间隙变化而使动静部分发生摩擦,不仅应对胀差进行严格的监视,而且胀差对汽轮机运行的影响应该有足够的认识。

受热后汽缸是从“死点”向机头方向膨胀的,所以,胀差的信号发生器一般安装在汽缸相对基础的“死点”位置。胀差发信器安装在前轴承箱座上。

机组的启动按启动前汽轮机金属温度水平分为:冷态启动(金属温度150—180度)温态启动(180度—350度)热态启动(350度—450度)极热态启动(450度以上)。现仅就常见的冷态启动和热态启动时机组胀差的变化与控制进行简单分析:

在机组冷态启动过程中,胀差的变化和对胀差的控制大致分为以下几个阶段: 1、汽封供汽抽真空阶段。

从汽封供汽抽真空到转子冲转前胀差值是一直向正方向变化的。因为在加热或冷却过程中,转子温度升高或降低的速度都要比汽缸快,相应的膨胀或收缩的速度也要比汽缸快。在我们投入均压箱对汽封供汽时,汽封套受热后向两侧膨胀,对整个汽缸的膨胀影响不大。而与汽封相对应的转子主轴段受热后则使转子伸长。汽封供热对转子伸长值的影响是由供汽温度来决定的,但加热时间也有影响。所以,冷态启动时5#机均压箱的压力不宜过高,一般

应保持在0.1MPA以下,而温度则应在200摄氏度左右。当抽气系统投入并开始抽真空后,如果胀差向正值变化过快,可以采取降低均压箱压力或适当提升凝汽器真空的方法,因为通过提升真空可以减少蒸汽在汽封中的滞留时间。

总体上来说,冷态开机,汽封来汽温度和压力应该低一些,真空应该提升的快一点,在确保安全的前提下尽早达到冲转的条件。

2、暖机升速阶段。

从冲转到定速,胀差基本上继续上升。在这一阶段,蒸汽流量小,蒸汽主要在调节级内做功。中速暖机以后再升速时,胀差值才会有减小的趋势。这主要是因为随着转速的升高,离心力增大,轴向的分力也增大了,而使转子变粗缩短。同时汽缸温度逐渐上升,气缸的膨胀速度也在上升,相对迟滞了转子的膨胀值。对于5#机来说,在冲转时,蒸汽的压力和温度都应适当低一些,但是温度要保持一定的过热度,冲转速率要低。在冲转过程当中要密切注意缸温的变化,此时如果胀差正值过高应稳定转速,或者降低真空,让蒸汽在汽缸中的滞留时间长一些,充分暖机。有时在暖机升速过程中,如果汽缸本体疏水调节不当也会影响到胀差,所以,开机时应当注意控制汽缸本体疏水。为了防止胀差表数据失真,我们还应当密切观察机组热膨胀和轴向位移的变化,通过热膨胀,轴向位移的对比来进一步判断胀差变化。同时严密监视机组振动情况,特别是跨越临界转速时更为重要。

3、定速和并列带负荷阶段。 由于从升速到定速的时间较短,蒸汽温度和流量几乎不变化,对胀差的影响在定速后才能反映出来。定速后,胀差增加的幅度较大,持续的时间较长,特别是在发电机并网以后。在低负荷暖机阶段,蒸汽对转子和汽缸的加热比较剧烈。并网后,随着调节汽阀的开大,调节级的温度上升比较快,调节汽门的开启速度对胀差的影响比较大,因此,5#机在并网后要缓慢开启调节汽门,并注意调节级的温度变化。

也就是说,为了防止胀差变化过快,并网后应但在低负荷状态下暖机一段时间,具体的低负荷暖机时间由汽缸上、下壁温度,调节级温度和胀差的变化趋势来定。只有胀差值出现下降趋势而且比并网时的数值下降10%以后才能开始逐步提负荷,一旦胀差又出现上涨并且达到并网时的数值时就应当适当的减缓升负荷速度甚至停止升负荷继续暖机。这样一直到机组负荷升至额定值。 总的来说,影响机组胀差的因素主要有以下几点:暖机时间的长短,凝汽器真空的变化,轴封供汽温度的高低和供汽时间的长短,主蒸汽的温升、温降率,负荷变化的影响等。 而冷态启动机组简单的说就是要做到:“调真空,稳供汽,缓升速,慢暖机。低负荷,不要急,缸温上,再去提”。

5、汽轮机推力瓦温度的防控热

摘 要:文章就推力瓦温度升高的原因进行了分析,并提出了二种具体表现,这对保证

在机组运行中,影响推力瓦温度的原因很多,笔者针对以下几方面主要原因来阐述其原理及防控对策。

1

润滑油系统异常包括润滑油压力降低、润滑油温度升高及润滑油质恶化等内容。从推力轴承的工作原理可以看出,润滑油压力降低,进入推力轴承的油量必然要减少,这样就不可能在推力盘与工作、非工作瓦块之间建立良好的油膜,使推力轴承工作出现异常,导致推力瓦温度升高。而润滑油温度升高,一方面因为润滑油从推力轴承中带出的热量减少,使推力轴承工作中产生的大量热量散不出去,造成推力瓦温度升高。润滑油温度升高,还会使透平油的粘度下降,对推力轴承油膜的形成造成很大的影响。但润滑油温度也不能过低,因为润

滑油温度下降,粘度会增加,当润滑油的粘度增大到一定的程度,也会对油膜的形成产生影响。润滑油质恶化有杂质,会造成油的粘度降低,进入推力轴承油量不足,使推力轴承油膜破坏。

以上润滑油系统异常都会造成推力轴瓦温度升高,所以在正常运行中对润滑油参数的监视是非常重要的。要严格控制润滑油温度、压力在规定范围。一旦超限,要立即进行调整,保证系统正常用油。如润滑油压力下降经采取措施无效达极限值时应立即停止机组运行,防止事故扩大。另外还应定期对润滑油质进行化验,发现油质恶化应及时进行处理。 2 轴向位移增大

引起轴向位移增大的原因主要有以下几方面:

2.1 主汽参数不合格,汽轮机通流部分过负荷汽轮机过负荷,主、再热蒸汽参数超过了设计值,高、中压缸轴向推力相应增大而造成轴向位移增大。汽轮机加负荷过快,大量的高参数蒸汽进入高压缸,使高压转子前几级在进汽和出汽瞬间形成很大的压差,从而在高压转子上形成巨大的负推力,把高压转子推向前箱侧,这样巨大的推力使推力瓦的非工作瓦迅速磨损。为什么这么大的负推力没有得到平衡呢?在通常情况下,设计上已通过将高、中压缸进汽对称布置和通流部件的设计使汽轮机转子上产生的轴向推力大部分被平衡掉,而不会存在过大的剩余推力,且剩余的轴向推力为正推力。然而由于高、中压缸调整汽门瞬间开大或全开,大量蒸汽急剧地作用在高、中压缸前几级上,在级后尚未建立正常压力的情况下,高压前几级的前后压差大大高于中压缸前几级的前后压差,(高、中压缸进汽压力约为6∶1的关系) 机组在正常运行中,要严格控制主汽参数不得超限,且机组不得超负荷运行。一旦发现主汽参数、负荷及监视段压力超限,要立即通知锅炉尽快恢复,如在规定时间内不能恢复,应减负荷运行。 2.2

汽轮机通流部分严重结垢,造成汽轮机汽耗增加,导致汽轮机轴向推力增大,影响汽轮机正常运行。在机组运行中,一定要保持汽水品质合格。通流部分损坏的主要原因是启停或运行方式不合理、保温质量不良、法兰螺栓加热不当等。动静部分在轴向和径向方向发生磨损的原因很难绝对分开,但仍然有所区别。轴向磨损的主要原因是在启停、工况变化时或法兰加热装置投入不当时,使胀差超过正负极限值,致使轴向间隙消失而磨损;也有可能由于汽轮机进水、蒸汽低参数、叶片结垢、超出力等原因使轴向推力过大,使推力轴承过载毁坏而引起动静体碰磨。径向磨损的主要原因是汽缸和转子热变形的结果,也可能是由于机组振

2.3 汽轮机水击,使轴向位移增大,推力瓦温度升高,差胀减小或出现负差胀

汽轮机发生水冲击时要破坏真空紧急停机,这是因为水的密度比蒸汽大得多,随蒸汽通过喷嘴时[CM(22]被蒸汽带至高速,但速度仍低于正常蒸汽速度,高速的水以极大的冲击力打击叶片背部,使叶片应力超限而损坏,水打击叶片背部本身就造成轴向推力大幅度升高。此外,水有较大的附着力,会使通流部分阻塞,使蒸汽不能连续向后移动,使各级叶片前后压力差增大,并使各级叶片反动度猛增,产生巨大的轴向推力,使推力轴承烧坏,并使汽轮机动静之间摩擦碰撞损坏机组。为防止机组严重损坏,汽轮机发生水冲击时,要果断的破坏真空紧急停机。

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多缸汽轮机设计高、中压缸进汽对称布置来平衡轴向推力,而多缸汽轮机单缸进汽,就会破坏这一平衡,引起正向或负向轴向推力增大,导致推力轴承烧瓦,产生动静摩损。所以在机组运行中禁止汽轮机单缸进汽,如果运行中发现任一汽缸主汽门、调整汽门关闭,应迅速查找原因并设法开启,恢复机组正常运行。否则因立即打闸停机。

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汽轮机设计中采取了高、中压缸进汽对称布置,低压缸采用了分流布置等方法来平衡轴向推力,其余的轴向推力由推力轴承来平衡。一旦推力轴承损坏,无法平衡其余的轴向推力,汽轮机的轴向位移就会增大,造成动静部分摩擦。

如果运行中发现推力轴承损坏,应停止机组运行,进行检修。 5 任意调速汽门门头脱落 汽轮机调节汽门门关脱落,会使调节汽门所在汽缸进汽量减少,造成轴向位移相应增大。汽轮机任意调节汽门门头脱落,应立即设法使其恢复,并注意监视窜轴、推力轴承金属温度、回油温度及胀差等参数变化情况。如参数超限,应停止机组运行,待缺陷消除后重新启动。 6

汽轮机在运行中旁路系统误动作,会造成高、中压缸进汽量突变,轴向推力急剧变化,使推力轴承烧毁。旁路系统误动作,应立即减负荷,同时设法关闭旁路系统,恢复机组正常运行。

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在现场运行中,影响推力轴瓦温度的原因很多,要控制推力轴瓦温度,不单要掌握理论

推力轴瓦温度升高,必须以实际现场为准,综合考虑,分析原因,采取对策,将推力轴瓦温度控制在规定范围之内。

[1] 汽轮机运行技术问答[M].北京:中国电力出版社,2003. [2] 20万千瓦汽轮机的运行[M].北京:中国电力出版社,1997.

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