王楊華,劉恒

(安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限公司，河南安陽(yáng)455004)

汽輪機(jī)組運(yùn)行中動(dòng)靜部件碰磨的預(yù)防與消除

王楊華,劉恒

(安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限公司，河南安陽(yáng)455004)

分析了汽輪機(jī)組動(dòng)靜部件產(chǎn)生碰磨的原因，提出有效合理的控制方式來(lái)避免或消除早期碰磨，對(duì)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(dòng)靜部件產(chǎn)生碰磨一般是由動(dòng)靜間隙消失和機(jī)組振動(dòng)過(guò)大引起的。一旦產(chǎn)生碰磨引起較大振動(dòng)而處理不及時(shí)往往會(huì)引起大軸彎曲等惡性事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)轉(zhuǎn)軸彎曲事故86%是由轉(zhuǎn)軸碰磨引起的。對(duì)機(jī)組動(dòng)靜間隙和振動(dòng)的控制顯得尤為重要，對(duì)防止汽輪機(jī)惡性事故有著重要意義。

2 動(dòng)靜間隙的控制

汽輪機(jī)組動(dòng)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(gè)階段的參數(shù)就能很好的避免動(dòng)靜間隙的消失。主要從以下幾個(gè)方面著手：

（1）動(dòng)靜部件加熱或冷卻時(shí)，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(guò)快，因?yàn)閹ж?fù)荷如過(guò)快轉(zhuǎn)子溫度會(huì)急劇升高，轉(zhuǎn)子內(nèi)應(yīng)力會(huì)加速釋放而產(chǎn)生較大熱彎曲引起振動(dòng)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(duì)軸承潤(rùn)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(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)行，防止推力軸承損壞；三是加強(qiáng)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)零件松弛、變形或者位置移動(dòng)，引起回轉(zhuǎn)體的重心位置改變加劇振動(dòng)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(wú)論是熱態(tài)還是冷態(tài)，轉(zhuǎn)子必須連續(xù)盤(pán)車(chē)2個(gè)小時(shí)以上才可以沖轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，切忌不可在彎曲較大時(shí)強(qiáng)行沖轉(zhuǎn)。一般晃度控制在0.010 mm以?xún)?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(guò)大而未及時(shí)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(guò)高引起汽缸變形等等，都可能引起部件損壞脫落或動(dòng)靜間隙消失。

（5）運(yùn)行暖機(jī)時(shí)機(jī)組應(yīng)避開(kāi)臨界轉(zhuǎn)速，暖機(jī)要充分。一般機(jī)組轉(zhuǎn)速應(yīng)避開(kāi)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(guò)臨界前汽缸膨脹應(yīng)不小于3～3.5 mm，帶負(fù)荷時(shí)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(zhǎng)時(shí)間在低負(fù)荷下運(yùn)行。因?yàn)榈拓?fù)荷時(shí)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(shí)可以使調(diào)節(jié)級(jí)前和調(diào)節(jié)級(jí)后蒸汽溫度相差100℃。當(dāng)機(jī)組從滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài)快速減負(fù)荷時(shí)，將會(huì)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(dòng)。在負(fù)荷較低時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低蒸汽壓力以增大調(diào)節(jié)閥開(kāi)度。

3 振動(dòng)值的控制

汽輪機(jī)組碰磨不僅在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中會(huì)發(fā)生，在工作轉(zhuǎn)速下也會(huì)發(fā)生，根據(jù)大量實(shí)況記錄，往往在啟停過(guò)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(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈共振，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起彎軸或軸系破壞等事故。為此在機(jī)組過(guò)臨界前應(yīng)詳細(xì)全面記錄并跟蹤機(jī)組振動(dòng)，尤其是機(jī)組1#、2#軸承振動(dòng)，嚴(yán)控振動(dòng)數(shù)值。主要從以下幾個(gè)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(dòng)，其它振動(dòng)故障一般不會(huì)引起明顯的軸瓦振動(dòng)。為此過(guò)臨界前軸瓦振動(dòng)應(yīng)不大于0.030 mm波動(dòng)小于0.010 mm，軸振應(yīng)不大于0.080 mm波動(dòng)小于0.020 mm。若在(0.7～0.9)n(n為實(shí)測(cè)臨界轉(zhuǎn)速),軸瓦振動(dòng)波動(dòng)和軸振波動(dòng)都小于規(guī)定值，但個(gè)別軸瓦振動(dòng)大于0.030 mm，說(shuō)明轉(zhuǎn)子存在較大的不平衡建議消除后再過(guò)臨界。

（2）過(guò)臨界前，無(wú)論是熱態(tài)還是冷態(tài)，在轉(zhuǎn)速1200 r/min應(yīng)對(duì)1#、2#瓦振及軸振進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，且監(jiān)測(cè)時(shí)間不應(yīng)小于2 min，若出現(xiàn)較大振動(dòng)波動(dòng)，說(shuō)明轉(zhuǎn)軸存在碰磨，這時(shí)無(wú)論振動(dòng)如何，都不允許通過(guò)轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速。這時(shí)應(yīng)進(jìn)行降速處理，直到振動(dòng)波動(dòng)小于規(guī)定方（表明轉(zhuǎn)軸無(wú)碰磨或原來(lái)碰磨已經(jīng)消除）可升速。

（3）過(guò)臨界時(shí)，若軸瓦振動(dòng)突增0.050 mm時(shí)且沒(méi)有明顯下降趨勢(shì)應(yīng)立即打閘停機(jī)。如振動(dòng)增加雖未達(dá)到0.050 mm，但振動(dòng)異常（機(jī)組有響聲或機(jī)內(nèi)聲音異常）時(shí)，也應(yīng)停機(jī)進(jìn)行檢查。

（4）若碰磨是由上下缸溫差過(guò)大、脹差超限等引起的，可以采取相應(yīng)對(duì)策加以消除；如果是軸封間隙過(guò)小，一般不采取揭缸重調(diào)軸封間隙來(lái)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(guò)振動(dòng)監(jiān)視，控制轉(zhuǎn)速及振動(dòng)，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(gè)環(huán)節(jié)，避免動(dòng)靜間隙的消失以及出現(xiàn)較大的振動(dòng)。一旦發(fā)生碰磨，首要的應(yīng)能及時(shí)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(dòng)速率會(huì)成幾倍甚至幾十倍的增長(zhǎng)。如果監(jiān)視不到位，保護(hù)動(dòng)作遲緩，往往會(huì)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(guò)4 h連續(xù)盤(pán)車(chē)不能復(fù)原；二是臨界轉(zhuǎn)速下振動(dòng)較以前會(huì)顯著增大。

轉(zhuǎn)子臨界下振動(dòng)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(dòng)部件損壞飛脫等引起。前三個(gè)故障引起的是不穩(wěn)定不平衡，后兩個(gè)故障引起的是穩(wěn)定不平衡，通過(guò)多振動(dòng)觀(guān)察是否穩(wěn)定就可以首先排除前三個(gè)故障。再結(jié)合通過(guò)連續(xù)2個(gè)小時(shí)以上盤(pán)車(chē)后，測(cè)取大軸晃擺值之差，若小于0.030 mm，說(shuō)明轉(zhuǎn)子無(wú)明顯彎曲。由此來(lái)判斷大軸是否產(chǎn)生永久彎曲。

5 結(jié)束語(yǔ)

防止汽輪機(jī)組動(dòng)靜部件產(chǎn)生碰磨，重要的應(yīng)在啟停過(guò)程中，只要措施具體、明確，對(duì)運(yùn)行人員來(lái)說(shuō)在勞動(dòng)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(guó)電力出版社,2007年.

[2]施維新.汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)及事故[M].北京∶中國(guó)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(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事于汽輪機(jī)運(yùn)行技術(shù)工作。