辛金明

摘 要：電站汽輪發(fā)電機(jī)組是火力發(fā)電主要設(shè)備，安全運(yùn)行關(guān)系整個(gè)機(jī)組問題。轉(zhuǎn)子是汽輪發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵組成部件，其狀態(tài)關(guān)系著發(fā)電機(jī)組的整體運(yùn)行狀態(tài)，轉(zhuǎn)子的熱彎曲將導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行故障。對(duì)此，本文就汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子熱彎曲故障特征、原因及具體處理措施展開分析。

關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電組；轉(zhuǎn)子；故障

中圖分類號(hào)：TU996.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）05-0149-01

轉(zhuǎn)子熱彎曲將對(duì)汽輪發(fā)電組正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，因此對(duì)轉(zhuǎn)子熱彎曲故障的形成原因進(jìn)行分析，并針對(duì)具體的故障類型，制定相應(yīng)的處理措施就顯得尤為重要。

1 汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子熱彎曲故障特征診斷分析

因?yàn)槠啓C(jī)組轉(zhuǎn)子客觀存在溫度、材質(zhì)、受力等不平衡因素，所以轉(zhuǎn)子熱不平衡問題幾乎不可避免，由熱不平衡引起的經(jīng)典故障就是汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)子的熱彎曲。轉(zhuǎn)子熱彎曲故障特征因具體情況而有所區(qū)別，且當(dāng)轉(zhuǎn)子熱彎曲故障發(fā)生后，機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)也將發(fā)生改變，從而進(jìn)一步改變轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特征。

汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)組轉(zhuǎn)子熱彎曲發(fā)生于機(jī)組啟動(dòng)過程中以及運(yùn)行過程中。熱彎曲發(fā)生于啟動(dòng)過程中往往是因?yàn)闄C(jī)組暖機(jī)不充分或參數(shù)不穩(wěn)定，出現(xiàn)上下缸溫差；運(yùn)行過程中的熱彎曲則通常是由于轉(zhuǎn)子受熱不均衡或受到較強(qiáng)的軸向力。

2 汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子熱彎曲原因

造成汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子熱彎曲的原因多種多樣，并且可能發(fā)生于機(jī)組啟動(dòng)或運(yùn)行的任何階段，通過大量項(xiàng)目實(shí)例的分析，筆者認(rèn)為導(dǎo)致汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)子熱彎曲的原因如下：

（1）轉(zhuǎn)子制造階段問題。如果汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在制造階段所用材質(zhì)不均勻，將直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)子各部分的膨脹系數(shù)不同，從而使轉(zhuǎn)子在汽輪機(jī)的高溫工作環(huán)境中產(chǎn)生不同程度的膨脹，進(jìn)而產(chǎn)生轉(zhuǎn)子的熱彎曲故障。盡管大部分轉(zhuǎn)子材質(zhì)均勻，但轉(zhuǎn)子在毛培鍛造過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力卻幾乎是不可避免的，需要通過“時(shí)放”或“熱跑”釋放殘余應(yīng)力后再進(jìn)行加工。若轉(zhuǎn)子的殘余應(yīng)力沒有進(jìn)行有效釋放就進(jìn)行加工，那么轉(zhuǎn)子就會(huì)在汽輪機(jī)組運(yùn)行過程中會(huì)不斷釋放應(yīng)力，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子彎曲。

（2）轉(zhuǎn)子熱不平衡。導(dǎo)致轉(zhuǎn)子發(fā)生熱不平衡的原因主要有以下5個(gè)方面：①汽輪機(jī)組啟動(dòng)階段由于各項(xiàng)參數(shù)還不穩(wěn)定而產(chǎn)生上下缸溫差，從而引起轉(zhuǎn)子熱彎曲?？梢酝ㄟ^在汽輪機(jī)組運(yùn)行前進(jìn)行充分暖機(jī)進(jìn)行合理控制進(jìn)行預(yù)防；②轉(zhuǎn)子中心孔進(jìn)油。當(dāng)轉(zhuǎn)子在高轉(zhuǎn)速的運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)，中心孔的油受離心力的作用被甩向內(nèi)腔壁。因?yàn)檗D(zhuǎn)子中心孔和轉(zhuǎn)軸中心不重疊，導(dǎo)致內(nèi)腔壁上油膜厚度不均。由于轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)軸方向客觀存在溫差，所以油液必將在中心孔內(nèi)進(jìn)行熱交換，但是內(nèi)腔壁上油膜的厚度不均將導(dǎo)致熱交換的傳遞不均，從而進(jìn)一步導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)不對(duì)稱的溫差，并且此不對(duì)稱的程度與有功負(fù)荷成正比變化；③汽輪機(jī)組在啟動(dòng)時(shí)必須進(jìn)行充分暖機(jī)，否則轉(zhuǎn)子將因?yàn)槭軣岵痪鶆驅(qū)е聼岵黄胶?，從而進(jìn)一步演變成熱彎曲。大型汽輪機(jī)組通常規(guī)定連續(xù)盤車時(shí)間不低于四小時(shí)；④轉(zhuǎn)軸存在軸向不對(duì)稱漏氣，將導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸收到不均勻的加熱或冷卻，產(chǎn)生徑向的不對(duì)稱溫差，并且溫差隨漏氣量同方向變化；⑤轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上的套裝部件失去緊力，轉(zhuǎn)軸將出現(xiàn)很大的不對(duì)稱溫差，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子熱彎曲。

（3）轉(zhuǎn)子受到較大阻力。膨脹受阻，主要由間隙不合適或不均勻引起。機(jī)組負(fù)荷的不斷增加使轉(zhuǎn)子各部件之間形成了暫態(tài)溫度場，由于轉(zhuǎn)軸和套裝部件之間的溫度變化速度不一致（通常表現(xiàn)為套裝部件的膨脹程度大于轉(zhuǎn)軸），所以如果套裝部件和轉(zhuǎn)軸之間的間隙不合適就會(huì)出現(xiàn)頂死現(xiàn)象，產(chǎn)生很大的軸向作用力，進(jìn)而使轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲故障?？赡苡膳蛎浭茏枰鸬霓D(zhuǎn)子熱彎曲故障可以通過定期檢查輪轂和其他部件與軸凸臺(tái)之間的間隙是否存在積灰、銹蝕來進(jìn)行預(yù)防。

動(dòng)靜摩擦，主要發(fā)生于轉(zhuǎn)子和靜止部件間的間隙消失時(shí)。一旦產(chǎn)生動(dòng)靜摩擦，轉(zhuǎn)子和靜止部件接觸處溫度升高，從而使轉(zhuǎn)子溫度分布不均勻，產(chǎn)生熱彎曲。另外，如果動(dòng)靜摩擦過大，將對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生軸向力，加劇轉(zhuǎn)子熱彎曲程度?？梢酝ㄟ^嚴(yán)格按照升速曲線進(jìn)行發(fā)電機(jī)組操作，將軸封溫度控制在規(guī)定范圍之內(nèi)來預(yù)防動(dòng)靜摩擦問題的出現(xiàn)。

3 結(jié)論與總結(jié)

造成汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)子熱彎曲的原因多種多樣，針對(duì)不同原因引起的熱彎曲故障必須采用不同的處理方法，盡量將轉(zhuǎn)子熱彎曲引起的故障損失降低到最少。

（1）由于轉(zhuǎn)子自身原因?qū)е碌臒釓澢鷨栴}，應(yīng)當(dāng)在投入使用之前進(jìn)行動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)，若多次動(dòng)平衡的結(jié)果不符合預(yù)期，可以采取更換轉(zhuǎn)子的措施進(jìn)行處理，直到新更換轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)符合預(yù)期。

（2）由轉(zhuǎn)子熱不平衡造成的熱彎曲處理措施應(yīng)當(dāng)視具體情況進(jìn)行具體分析：轉(zhuǎn)子與靜止部件之間的動(dòng)靜摩擦引起的熱彎曲可以采取控制轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子磨合到適當(dāng)?shù)拈g隙后再升速帶負(fù)荷的措施進(jìn)行處理，這樣就能避免摩擦-熱彎曲-更嚴(yán)重的摩擦的惡性循環(huán)；由中心孔進(jìn)油引起的轉(zhuǎn)子熱彎曲應(yīng)當(dāng)立即放出多余的油，并且重新進(jìn)行轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)；轉(zhuǎn)子存在軸向不對(duì)稱漏氣則應(yīng)當(dāng)立即檢查漏氣部位并進(jìn)行調(diào)整修補(bǔ)；由于套裝部件失去緊力而造成的熱彎曲在查明故障原因后對(duì)相應(yīng)套裝部件進(jìn)行緊固或更換，并修復(fù)損壞部位，最后進(jìn)行動(dòng)平衡再次檢查。

（3）如果膨脹受阻是導(dǎo)致轉(zhuǎn)子熱彎曲的原因，則應(yīng)當(dāng)檢查汽輪機(jī)葉輪的輪轂或軸上其他套裝部件與軸凸臺(tái)之間的間隙中是否存在積灰或銹蝕現(xiàn)象；如果動(dòng)靜摩擦是導(dǎo)致轉(zhuǎn)子熱彎曲的原因，應(yīng)立即修補(bǔ)磨損部位，調(diào)整轉(zhuǎn)子和靜止部件之間的間隙。

參考文獻(xiàn)

[1]曹根芝.汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子熱彎曲故障研究與分析[D].華北電力大學(xué)，2014.

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