600MW汽轮机轴向位移大故障处理.pdf

第 1 2 卷( 2 0 1 0 年 第 6 期 ) 电 力 安 全 技 术 J 6 0 0 W 汔粘机轴徊位移 悻处理 陈强 ( 广 东粤华发 电有限责任 公司，广 东 广 州 5 1 0 7 3 1 ) 摘 要汕尾 电厂 2号机组在检修后的启动过程中发生轴向位移超过遮断值造成跳机的事故。通过对 通流间隙的分析和对高胀的预估计，并咨询厂家设计人 员，对轴向位移遮断定值进行 了修改，以稳定机组运 行；同时，在机组大修过程 中对推 力瓦进行 了处理 ，解决 了轴向位移大的问题 。 关键词轴向位移；高压胀差；通流间隙 ；推 力瓦 某 电厂 2 号机是东方 日立超临界 6 0 0MW 汽 轮机。2 0 0 7年底通过 1 6 8 h试运行 ，并正式投入商 业运行。 l T S I 汽轮机安全监视系统介绍 根据 6 0 0 MW 汽轮机组监视参数的要求， T S I 系统对转速、轴振动、瓦振动、轴位移、胀差、偏 心、鉴相、汽缸热膨胀、超速保护等进行监测 ，并 能输出报警及停机逻辑信号和模拟信号( 4 mA2 0 mA或 0 1 0V) 。所有监测数据均可以通过通讯的 方式在 D E H或 DC S系统的画面上显示 ，供机组运 行人员监视 。 1 1 高中压及低压缸胀差测量 测试模块 由2 套 P R6 4 2 6 0 0 一 C S型涡流传感器 和 1 块MMS 6 2 1 0 型监测器组成 ，主要测量高 中压及 低压缸转子和汽缸的相对膨胀值。 高中压胀差( D E HI ) 运行 限制值 ：正常运行范围 为 一 5 3 mmD E HI + 1 0 3 I i l I I 1 ，报警范围为 - 6 6 mm D E HI 5 3 mm 和 +1 0 3 mm D E HI +1 1 6 mm。遮断值为 DE HI- 6 6 mm和 DE HI +1 1 6 mm。其中，高中压转子胀差 一转子膨胀 量 一汽缸膨胀量。 1 2 轴向位移测量 测试模块由2 套 P R 6 4 2 4 0 1 - C S型涡流传感器 和 1 块MMS 6 2 1 0 型监测器组成 ， 主要对大轴的窜动 量进行监测 ，并给出 “ 与”逻辑停机信号。 轴 向位移( SP) 运行 限制值 ：正常运行范 围 为 一1 0 5 HI 1 T I S P+ 0 6 mm，报警范围为 一 1 6 5 ml T l S P -1 0 5 H i m 和 + 0 6 mm S P +1 2 ml F i 。遮断值为S P1 6 5 mi l l 和S P+1 2 mHi。 其中，正值表示大轴向机头方向窜动，负值表示大 轴向机尾方向窜动。 2 汽轮机本体结构设计与轴向推力关系介绍 汽轮机采用高中压合缸对流布置 ，用 以减少轴 向推力 ；转子叶轮上设置有平衡孔，以减少压力及 前后压差 ，减少轴向推力；同时，在 中轴承箱 内设 置推力轴承， 用于平衡汽轮机作功过程的轴向推力。 低压转子 自身采用对流布置设计 ，基本上可互相抵 消轴 向推力。 机组开机过程 中，采用中压缸启动方式。这决 定了机组在开机过程中轴向推力方向是指向机尾的。 随着机组切缸 、投入高压缸运行后，指向机头的轴 向推力渐渐变大 ；当高压缸侧指向机头侧的轴向力 大于中压缸侧指向机尾的轴向力时，轴向合力最终 指向机头侧。正常负荷运行状态下，两侧推力瓦机 头方向侧的推力瓦的温度高 ，可以说明机组运行后 最终的轴向力是指向机头侧的。 轴向位移测点安装在 2号瓦和 3号瓦之间，在 中轴承箱内。轴向位移主要监视转子窜动 ，防止转 子轴向窜动过大，引起汽轮机动静碰磨，而最终导 致事故发生 。 根据高 中压缸对称布置 ，汽轮机静叶在前、动 叶在后的特点 ，以及轴 向位移监测点的位置 ，可以 得出： ( 1 )当机组轴向力指向机头时，中压缸内的轴 向动静间隙趋 向变小 ； ( 2 )当机组轴向力指向机尾时，高压缸内的轴 向动静间隙趋 向变小。 3 轴向位移大事故 2号机组 C级检修完毕后于 2 0 0 8 0 6 3 0 并网， 一 一 J 电 力 安 全 技 术 第 1 2 卷( 2 0 1 0 年 第 6 期 ) 机组负荷为 8 5 Mw 时，轴向位移达到1 6 6 4 mm ( 轴向位移报警定值为 一1 0 5 mm，跳机保护定值 为一1 6 5 mm) ， T S I 轴向位移遮断保护动作跳机。 机 组再次启动并网后，负荷为 1 2 0 MW 时，轴向位移 仍一直偏大( 为 一1 3 4 mm左右) ， 故机组没有继续升 负荷。根据表 1 所示汽轮机高 中压缸轴向通流间隙 数据可知 ，本汽轮机轴 向动静最小通流间隙为 3 5 mm( 位置处于中压缸末级) ，热态下高中压缸和高中 转子的整体胀差约为 4 8 4 mm。假设转子和汽缸是 均匀膨胀的情况下，以轴向位移测量处为零点，则 从零点至中压末级这段长度内，高压胀差约为 1 3 mm( 1 3 +1 7 5 = 3 0 5 ， 3 0 5 3 5 ) 。如果末级处的胀 差值和轴 向位移量之和小于最小通流间隙值，机组 就不会发生动静碰磨。在咨询汽轮机厂家设计人员 的意见 以后 ，将轴 向位移跳机保护定值修改放大 为 一 1 8 5 mm。机组继续升负荷至6 0 0 MW ，此时汽 轮机轴向位移稳定在 一1 7 5 mm。 表 1 轴向通流间隙表 mm 4 产生轴向位移大的原因分析 ( 1 )在 2号汽轮机 C级检修中，测量到推力间 隙为0 9 6 mm( 原安装值为 0 4 9 mm， 标准值为 0 4 5 mm0 5 1 mm) ， 但未及时处理 ，消除过余问隙以使 推力盘 问隙恢复到标准值。启机后将此过余间隙带 人轴向位移。 ( 2 )2 号汽轮机在机械推轴确定好测量零位后 ， 安装轴向位移测量探头。经检查设备检修和运行历 史记录 ， 安装调整完毕后约3 h轴向位移值从 0 跳变 到 0 4 5 mm。在此期间无人员对转子或测量装置 做任何操作，可判断汽轮机推轴确定零位时推力瓦 一 9一 体同时随转子移动较大 ，但推力瓦体并未在外加推 力消除后马上复位，而是过了一段时间后才释放应 力 、复位 ，造成轴向位移值跳变。机组检修完毕投 入汽轮机盘车后 ，轴向位移值即超过了报警值 ，达 到1 2 9 mm。 ( 3 )2 0 0 9 0 1 1 0 开始对 2 号机进行大修，并对 推力瓦进行了以下检查 ： 测量推力间隙过程中， 发现球面的轴向位移 为 0 2 5 ml T l ，超过设计范围值( 0 1 3 mm) 。 测得球面 间隙为 0 0 7 mm，设计范围是 ： 0 0 2 5 1T i m 。 测得推力 间隙为 0 9 6 mm，设计范围是 ： 0 45 m m 0 51 mm 。 5 处理过程 ( 1 )测量推力问隙过程 ： 转子位置决定后，盖上半轴承推力瓦体，最 终在装配状态测量 。 千分表均应在左 、右侧安装。 在只有汽轮机转子时，用4 9 R N的推力推动 转子以测量推力间隙 ；在汽轮发电机组连接时，用 9 8 k N推力推动转子以测量推力间隙。通过正、反向 垫环加工调整推力问隙至设计范围，作上述测量时 球面的轴向位移不超过 0 1 3 mm。 ( 2 )根据高中压通流间隙重新调整推力瓦零点， 并将推力问隙调整至设计范围。通过重新装配正、 反向调整垫环 ，最终测量推力间隙为 0 4 6 mm。 ( 3 )调整球面间隙至设计范围。通过调整球面 中分面垫片将球面间隙调整至 一 0 0 2 i i l m。 ( 4 )球面的轴向位移大，主要是因为球面间隙 过大 ，使球面在瓦套 内的移动范围变大。球面间隙 调整至设计范围后 ，测量推力间隙过程中球面位移 为 0 1 l mm。 6 结束语 2 0 0 9 0 3 1 0 大修结