300MW汽轮机低压缸和低压轴承标高变化规律的试验研究.docx

300m w 汽轮机低压缸和低压轴承标高变化规律的试验研究李录平1 ,晋风华1 ,卢绪祥1 ,胡幼平2(1 . 长沙理工大学 ,湖南 长沙410077 ; 2 . 湘潭电厂 ,湖南 湘潭411100)国产某种型号的 300 m w 汽轮机 ,低压缸 3 号和4 号轴承坐落在排汽缸上 ,低压缸和凝汽器通过一个 半圆形的波形节实现弹性连接 。该型机组在运行过程 中 ,已有多台出现过低压转子和低压轴承振动过大且振动不稳定的现象 ,严重影响机组的安全 、稳定运行 。 引起机组异常振动的原因之一是 ,低压缸刚度低 ,使低 压缸某阶固有频率与工作转速接近 ; 另一个主要原因 是 ,低压轴承坐落在低压汽缸上 ,轴承的动态标高随低 压缸的标高变化而变化 ,从而引起低压轴承的载荷发生变化 ,低压转子的支承刚度和轴承的阻尼力也发生 变化 。本文通过对该型机组在凝汽器通循环水 、抽真空 、 机组升速 、带负荷过程中低压轴承的绝对标高变化和低压汽缸下沉量的测量 ,掌握机组在开机和运行过程 中 ,低压缸下沉量和低压轴承标高的变化规律 ,为机组 在大修时正确调整轴系扬度提供依据 ,并为机组运行 提供指导性意见 。发电机前轴承 ( 5 号轴承) 的动态标高进行测量 ,传感器和测量仪器及相应的测试系统见图 1 。图 1 轴承标高测量装置1 . 2低压缸下沉量的动态测量在低压缸底部 、凝汽器喉部波纹节以上的 4 个角 上分别布置一个电涡流位移传感器 ,传感器的安装方 向垂直向下 ,安装位置见图 2 。利用 cra s 随机信号 分析仪连续测量低压缸的下沉量 。1 现场试验方案2试验结果1 . 1轴承动态标高变化量测量在试验过程中 ,涡流传感器安装在专门设计的绝 对标高测量支架上 , 同时对低压后轴承 ( 4 号轴承) 和现场试验是在一次机组冷态起动过程中进行的 ,参考工况为 :机组的金属温度与环境温度一致 ,凝汽器收稿日期 : 2003 04 15作者简介 :李录平 ( 1963 ) ,男 ,湖南邵阳县人 。博士 ,教授 ,现任长沙理工大学 ( 原长沙电力学院) 动力工程系主任 ,主要从事大型汽轮机组状态检测与故障诊断 、振动理论和振动控制技术的教学与研究 。热力发电2003 (12) 摘 要 通过现场测试 ,研究了国产 300 m w 汽轮机在运行过程中低压缸和低压轴承标高的动态变化 规律 。研究结果表明 ,真空和排汽温度是影响低压缸和低压轴承动态标高的主要因素 。真空和排汽温度 越高 ,轴承标高降低得越多 。该型机组低压缸和低压轴承的标高变化规律基本一致 。 关键词 300 m w 机组 ;轴承 ;汽轮机 ;低压缸 ;轴承标高 ;机组振动 中图分类号 t k263 . 6 + 4 文献标识码 a 文章编号 1002 3364 (2003) 12 0021 04技术交流在这段时间内 ,低压缸整体趋势是向上抬的 。图3 ( b) 为 1 号测点处标高变化规律 ,低压缸在 1 号测点 处的最大上抬量约 70 m 。其它 3 个测点处的标高变 化规律与 1 号测点相似 ,只是最大变化量略小一点 。2 . 2 抽真空过程中标高变化规律2 月 9 日上午 ,机组开机 。8 : 25 ,轴封送汽 ; 8 : 35 , 凝汽器抽真空 , 至 9 : 30 时真空已达到 90 k pa 。9 : 02 时 ,真空已达 80 k pa ,之后 ,真空提高的速度明显变缓(图 4 (a) ) 。但是 ,由于随着加热蒸汽流量的增加和汽 缸金属温度的提高 ,排汽温度几乎呈线性增加趋势 ( 图4 ( b) ) 。在这 个 过 程 中 , 4 号 轴 承 的 标 高 一 直 是 降 低 的 ;5 号轴承的标高在抽真空的初期是下降的 ,而后标 高则上升 ,见图 5 (a) 。在这段时间内 ,2 个轴承的动态标高相对变化量达到 300 m 。图 2 低压缸下沉量测点布置未通入循环水 ,真空度为零 。由于用涡流传感器来测量标高的变化量 ,且所有的涡流传感器都是垂直向下 安装的 ,因此 ,得到的标高变化值 (相对于参考工况) 大于零表示标高下降 ,小于零表示标高上升 。试验工作从 2003 年 2 月 8 日开始 ,2 月 11 日结束 。2 . 1通入循环水过程中标高的变化规律2 月 8 日 20 : 40 ,凝汽器开始通入循环水 ,从该时 刻开始 ,4 号轴承标高逐步下降 ,而 5 号轴承的标高变化趋势恰好相反 。4 号轴承标高最大下降量约 51m 。 在 22 :00 ,4 号轴承标高的下降量为 50 m 。在这段时间内 ,4 号和 5 号轴承动态标高相对变化量达到约 70m 。见图 3 (a) 。图 4 抽真空过程中真空和排汽温度的变化规律从低压缸的标高变化看 ,降低的幅度更大 ,最大达1 000m。这是符合排汽缸与凝汽器“软”连接的规律的 。 从 10 :50 开始 ,因锅炉汽包人孔门泄漏而停机 。此时 ,虽然凝汽器真空变化不大 ,但低压缸排汽温度迅速下降 ,4 号轴承标高和低压缸标高均有明显的上升趋势 。 比较图 4 ( b) 和图 5 可以清楚地看出 ,4 号轴承的标高下降变化趋势与低压缸下沉变化趋势完全吻合 ,两者的变化趋势与低压缸排汽温度的变化趋势也有明图 3 通循环水过程中的标高变化规律热力发电2003 (12)技术交流显的相似之处 。图 6机组起动过程中真空与低压缸左侧排汽温度变化规律图 5 抽真空过程中的标高变化规律2 . 3 真空 、排汽温度和标高之间的变化关系在消除汽 轮 机 主 蒸 汽 疏 水 管 缺 陷 后 , 2 月 10 日16 :49 再次冲转 。本次冲转前 ,锅炉一直在运行 ,旁路 投运 ,凝汽器维持较长时间的真空 。18 : 42 机组并网 , 此时凝汽器真空值为 91 k pa 。20 : 10 机组负荷为 250m w ,随 后 负 荷 略 有 降 低 ; 至 20 : 25 机 组 负 荷 为 223m w ,真空为 97 k pa 。在这段时间的试验过程中 ,获得了真空 、排汽温度 和标高的变化规律 。在机组冲转 、升速 、升负荷过程 中 ,凝汽器真空发生了波动 ,低压缸的排汽温度也发生 了波动 ,两者波动的方向恰好相反 。即真空升高 ,则排汽温度降低 ;真空降低 ,排汽温度升高 ,见图 6 。4 号轴承和低压缸标高变化规律见图 7 ,两者的变 化规律基本一致 ,同时 ,与低压缸排汽温度的变化规律极为相似 。从图 7 (a) 可知 ,汽轮机本次冲转后 ,4 号轴承的标高在波动过程中呈整体上升趋势 ;带负荷后 ,标 高降低量由 250 m 减至 100 m 。而 5 号轴承的标高 呈下降趋势 ,但变化不大 。这个过程中 ,2 轴承相对标 高差别缩小约 200 m 。图 7 机组起动过程中的标高变化规律在机组带上稳定负荷约 14 h 后 ,对低压轴承和低压缸标高的变化情况进行了一段时间的连续测量 。试 验发现 :在机组带上负荷并稳定运行一段时间后 ,随着2 . 4机组带上稳定负荷后低压缸和低压轴承的标高变化情况热力发电2003 (12)技术交流机组部件金属温度的提高 ,4 号轴承的标高继续上抬 ,当金属的热状态趋于稳定时 , 4 号轴承的标高也趋于 稳定值 ;4 号轴承在稳定热状态下的标高比初始状态 下的标高低 (1520)m ;而在机组热状态趋于稳定的 过程中 ,5 号轴承的标高是逐步下降的 ,最后的稳定值 比初始值降低约 140 m ;低压缸 1 号测点处的标高降 低约 405 m ,4 个测点的平均标高降低约 340 m 。因此 ,低压缸标高变化是引起低压轴承标高变化的主要原因 。(2) 影响低压缸和低压轴承动态标高的重要因素 之一是凝汽器真空 。在冲转前向轴封送汽抽真空的过 程中 ,4 号轴承和低压缸的标高变化较大 。当真空达 到 90 k pa 左 右 时 , 低 压 缸 标 高 下 降 最 大 可 达 1 000 m ,4 号轴承标高下降 ( 300320)m 。这是符合凝汽 器与低压缸弹性连接的规律的 。(3) 排汽温度的大小是影响低压缸和低压轴承动 态标高的另一个重要因素 。排汽温度越高 ,则两者的 标高下降 ;反之亦然 。当排汽温度产生波动时 ,两者的 动态标高也产生波动 。排汽温度对标高的影响分析认 为 :由于低压缸是一个质量非常大 、外形尺寸也非常大 的壳体 ,本身刚度较小 ,且其刚度容易受温度的影响 。 排汽温度升高时 ,排汽缸金属温度也升高 ,刚度下降 , 低压缸在重力作用下向下变形 ,引起低压缸标高降低 , 而低压轴承因坐落在低压缸上 ,其标高也随之降低 ;反 之亦然 。(4) 在排汽缸的工况发生剧烈变化的过程中 ( 如 排汽温度剧烈波动 、真空波动等) ,低压缸和低压轴承 的标高亦发生剧烈波动 。因此 ,机组在运行过程中 ,应 避免真空和排汽温度的大幅 、快速波动 ,并尽可能降低 排汽温度 。(5) 在机组带上负荷并稳定运行一段时间后 ,4 号 轴承的标高比初始状态下的标高降低约 ( 1520)m ,5 号轴承标高降低约 140 m 。根据试验结果 ,建议在 对机组找中心时汽机侧的对轮比电机侧的对轮低 ( 0 . 10 . 15) mm ( 圆周偏差 ( 0 . 20 0 . 30) mm) , 否则将可 能导致机组带稳定负荷运行过程中 ,出现 5 号轴承载 荷偏轻而 4 号轴承载荷偏重的问题 。(6) 发电机氢压在小范围变化时 ,5 号轴承的标高 变化很小 。(7) 本文研究结果 , 为机组轴承静态标高的调整 和机组稳定运行 ,提供了参考依据 。2 . 5 氢压变化时 5 号轴承标高的变化情况2 月 11 日上午 ,发现机组夜间带负荷运行期间 ,4号 、5 号轴承标高变化均较大 ,怀疑是发电机充氢过程 中氢压变化引起 。上午 10 :00 开始进行发电机氢压试 验 ,氢压由 0 . 298 m pa 降至 0 . 277 m pa ,热氢温度 36,冷氢温度 26 . 1 , 试 验 结 束 时 热 氢 温 度 为 36 . 1,10 : 06 氢压恢复正常 , 10 : 13 试验过程全部结束 。 试验结果见图 8 。 参考文献 李录平 ,黄志杰 ,邹新元 ,等 . 轴承动态标高变化引起的转 子油膜失稳的试验研究 j . 汽轮机技术 ,2003 ,45 ( 1) : 311图 8 氢压变化时标高变化规律33 .2唐委校 . 300 m w 汽轮机轴承座振动分析 j . 重型机械 ,2000 (1) :39 41 .3结论3宋斌 , 许 怀 志 . 东 方 300 m w 机 组 异 常 振 动 故 障 的 处 理j . 振动 、测试与诊断 ,1998 ,18 (3) :179 183 .(1) 低压轴承的标高变化规律与低压缸的标高变化规律基本一致 , 且前者比后者在数值上要小一些 。热力发电2003 (12)t h ermal po w er gen era t ion vol . 32no . 12dec. 2003co ntent s & abst ract sa survey of current situatio n and d evelopment trend fo r d iesel - generato r sets l i ming ( 2)the advantages , current sit uatio n , and develop ment t rend of diesel - generato r set s have been expo unded , pointing o ut t he main p ro blems existing in ho me- made diesel - generato r set s. new techniques and new technology are reco mmended to use , so as to enhance t he integral level of ho me - made diesel en2 gines and generato rs. the develop ment and p ro ductio n of elect ro nic and elect ric devices and co mpo nent s sho uld be taken serio usly and st rengt hened , heighten2 ing t heir technical indices , reliabilit y and service life .a new method fo r calcul ating the three - d imentio nal tube - wall temperature of superheater in util ity boil ers l i bing et al ( 6)on t he basis of fo r merly u . s. s. r stardard , a new met ho d fo r calculating t he t hree - dimensio nal t ube - wall temperat ure of super heater has been sug2 gested. this met ho d co nsiders co mp rehensively many facto rs afecting t he t ube - wall temperat ure , such as t he flue gas temperat ure deviatio n , t he flow rate deviatio n , and t he heat t ransfer coefficient etc . , p roviding valuable info r matio n fo r p redicting t he t ube life of super heater , and fo r p reventing t he t ube of super2 heater f ro m blast . the said new met ho d has already been widely utilized in p ractice .infl uence of as h d epositio n o n co nvective heating surface in util ity boil ers upo n the system perfo r2mance l ian chen - zhou et al ( 8)taking t he boiler no . 11 in taiyan no . 1 ther mal power plant as an o bject , t he influence of ash depo sitio n o n co nvective heating surface upo n t he first super2heater , as well as up o n t he dist ributio n ratio bet ween heat abso rptio n capacit y of t he super heated steam and t hat of t he reheated steam has been analysed.taking t he dist ributio n ratio of heat absoptio n capacit y co ncerning different heating surfaces as fo uling characteristic parameter o r auxiliary o ne , a basis has been p rovided fo r f urt her imp roving t he ash depo sitio n mo nito ring mo del .study o n pressure behavio r in ho rizo ntal fl ue gas d uct of tangentially fired boil er after biasing s h panels chen da - wei et al ( 12)biasing sh panels can o bvio usly imp rove t he p ressure dist ributio n deviatio n o n bot h sides in ho rizo ntal flue gas duct , eliminating t he influence of reskleual rotat2 ing gas resulted f ro m tangentially fired boiler , and making t he flow resistance not to be co mparatively increased. hence , t he existing equip ment s sho uldnt be changed to make t he equip ment sco st to be heightened. the experiment shows t hat t he new met ho d to be simple , effective , and feasible . at t he same time ,it can effectively enhance t he safe and eco no mic level in operatio n of t her mal power plant s wit h high - capacit y unit s.test and study o n tube - wall o ver - temperature probl em d uring the start - up co urse of pul ver2izing mills yang xiang - hang ( 16)the test s and st udy result s fo r t ube - wall over - temperat ure p ro blem during t he start - up co urse of p ulverizing mills o n boiler no . 1 hi rizho u powerplant , shando ng province , have been p resented. the causes leading to t ube - wall over - temperat ure of reheater and super heater during t he start - up co urse of reheater and super heater during t he start - up co urse of p ulverizing mills being analysed , and co ncrete measures fo r solving t he said p ro blem beingp ut fo rward. the test result s have certain guiding significance fo r solving t he t ube - wall over - temperat ure p ro blems exsisting widely during t he start - up co urse of p ulverizing mills fo r wall - t ype co mbustio n boilers.study and eval uatio n o n suitabil ity of burning s henhua coal in huaneng dal ian power pl ant tan yi - n ing et al ( 19)thro ugh understanding t he co mbustio n sit uatio n , t he suitabilit y of burning shenhua coal fo r boilers in first - and seco nd - p hase of huaneng dalian powerplant has been analysed and evaluated f ro m many aspect s , such as design of t he equip ment s , eco no mic issue of co mbustio n , safet y and enviro nmental p rotectio n etc . , co ming to a co nclusio n of t hat t he shenhua coal can safely be burnt in t he said power plant , and giving o ut so me p ropo sals fo r f urt her st udying.test and study o n el evatio n changing regul arity of l p cyl ind er and l p bearings fo r a300mw steamturbine l i lu - ping et al ( 21)thro ugh test s in t he field , t he dynamic elevatio n changing regularit y of low p ressure (l p) cydinder and l p bearings in operatio n co urse of a 300 m w steamt urbine has been st udied. result s of st udy show t hat t he vacuum and exhaust steam temperat ure are main facto rs influencing upo n t he dynamic elevatio n of l p cylinder and l p bearings of said unit . the higher t he vacuum is , t he mo re t he evelatio n lowers ; t he higher t he exhaust steam temperat ure is , t he mo re t he ele2 vatio n lowers. the elevatio n changing regularit y of l p cylinder and l p bearings of t his t ype unit s is basically co nsistent .appl icatio n of flow - refracting stem heat exchanger in heat regeneratio n system of thermal power pl ant l ai xue - jiang et al ( 25)act ual examples fo r applicatio n of t he flow - ref racting stem heat exchanger in low - p ressure heaters and clo sed coolers of a t her mal power plant have been analysed. the system af ter ret rofit ting has goo d heat t ransfer effectiveness , st rengt hening anti - seismic abilit y. the expense fo r ret rofit can be ret rieved in a co mparatively sho rt t une , enhancing t he safet y of unit s operatio n .measurement and analysis of hot - state stress fo r main steam pipel ine of unit no. 10 in nanchang power pl ant zho u yu et al ( 28)measurement of t he main steam pipeline st ress fo r unit no . 10 in nanchang power plant under operatio n co nditio n has been carried o ut by lining high - tem2 perat ure st rain gauge , t he aim of measurement being to make clear t he act ual st ress sit uatio n of t he said steam pipeline in t he start - up co urse of t he unit , as well as befo re and af ter adjust ment of suppo rt s and hangers fo r t he said pipeline . analysis of t he measured result s shows t hat t he st ress level of entire pipeline system has been o bvio usly lowered , verif ying t he effectiveness of adjusting t he suppo rt s and hangers fo r t he said pipeline , p roviding a scientific basis fo r guidingt he adjust ment of suppo rt s and hangers fo r t he pipeline system , as well as fo r deter mining t he key point s fo r supervisio n o n t he pipeline system.d esign of low - positio ned atmosp heric thermal d eaerato rs y e xiao - fang ( 33)in o rder to p revent indust rial boilers f ro m o xygen co rro sio n , t he at mo sp hevic t her mal deaerato rs are co mmo nly used. owing to t he fact t hat t he at mo sp herict her mal deaerato rs sho uld be highly po sitio ned , t he applicatio n of t hem o n indust rial boilers has been limited. but t he low - po sitio ned ato mo sp heric t her mal deaerato rs can overco me t he limit created by t he at mo sp heric t her mal deaerato rs which must be highly po sitio ned , making t he applicatio n of at mo sp heric t her2 mal deaerato rs to be widened , and being co nvenient to install , debug and repair .retrofitting flow passage of 50mw extractio n steam turbine in yo ngj i thermal power pl ant wang ming - yue et al ( 36)during t he time of majo r over haul fo r steam t urbine no . 4 in yo ngji ther mal power plant , ret rofit of t he flow passage fo r said unit had been carried o ut byusing mo dem techniques , such as f ull t hree - dimensio nal flow field design , and vo rtex - co nt rolled met ho d etc . , making t he safet y and eco no mic aspect s of t he said steam t urbine in operatio n to be o bvio uly enhanced.study o n appl icatio n of fussy co ntrol based o n neural netwo r in main steamtemperature co ntrol system at thermal power pl ants d ing ke - ke( 38)the self - learning f uzzy p ropo rtio nal - integral - differential ( p id) co nt rol based o n neural net wo r k can bring t he superio rit y of t wo co nt rol techniques , namely neural net wo r k co nt rol and f uzzy logic co nt rol , into f ull play. thro ugh co nt roller created by co mbinatio n of t