汽轮机轴位移装置的故障特征及处理

冶金动力MFRALLURGICALPOWER2011年第2期总第L44期汽轮机轴位移装置的故障特征及处理陈式献新余钢铁股份公司第一动力厂，江西新余338001【摘要】汽轮机组在进行检修后出现轴向位移检测不准。叙述了轴向位移监测保护装置的重要性及结构特点，分析了原因，采取了相应措施处理。【关键词】汽轮机；轴位移；故障特征；处理措施【中图分类号】TK26【文献标识码】B【文章编号】10066764201102004003FAILUREFEATURESOFAXIALDISPLACEMENTUNITFORSTEAMTURBINEANDDISPOSALCHENSHIXIAN01POWERPLANT，XINYUIRONSTEEZCO，LTD，XINYU,JIANGXI338001，CHIN【ABSTRACT】ITFOUNDOUTTHATAFTERMAINTENANCEOFTHETURBOSET，AXIALDISPLACEMENTCOULDNOTBECORRECTLYMEASUREDSIGNIFICANCEANDSTRUCTURALFEATURESOFTHEAXIALDISPLACEMENTPMTECTIONUNITFORMEASUREMENTWEREPRESENTEDTHECAUSESWEREANALYZEDANDTHERELATEDMEASURESWEREADOPTED【KEYWORDS】STEAMTURBINE；AXIALDISPLACEMENT；FAILUREFEATURE；DISPOSALMEASURE1前言新钢公司一动力厂8汽轮鼓风机为陕鼓集团公司生产的AV5614轴流压缩机。驱动用原动机为杭州汽轮机股份有限公司生产的NK4O56工业汽轮机，额定功率为18370KW，汽轮机工作转速为5940RMIN。汽轮机转子由两个轴承座支撑，由一级复速级和二十级压力级组成，轴承座座落在汽轮机汽缸上。机组于2003年5月份完成整套机组的启动调试并投人正常运行。2008年1月7日，机组在运行过程中突然发生跳闸停机故障，检查机组运行趋势图记录，各轴承振动、轴承温度、润滑油压等参数均在正常范围内。在重新启动开机过程中轴向位移达到0793MM，机组轴向位移保护动作停机，经检查发现汽轮机推力瓦块磨损。机组揭盖检修及更换汽机推力瓦后，在机组检修回装调校轴向间隙之时，出现现场打表测出的轴向间隙与控制室后台显示的数值不符。打表测出轴向间隙为05MM，后台轴向位移显示只有028MM。轴位移装置已不能有效保证汽轮机安全运行。2轴位移装置的作用及特点汽轮机运行过程中，蒸汽汽流在其通道中流动时会产生相当大的轴向推力。因此在汽轮机上均设有推力轴承平衡这一轴向推力，并由它来维持汽轮机通流部分正常的动静轴向间隙。在机组运行中，汽轮机转子轴的推力盘依靠油膜支持在推力轴承的乌金瓦上。轴向推力增大的因素常有1负载增加，则主蒸汽流量增大，各级整齐压差随之增大，使机组轴向推力增大。2主蒸汽参数降低，各级的反动度都将增大，使机组轴向推力增大。3隔板气封磨损，漏气量增加，使级间压差增大。4机组通流部分因蒸汽品质不佳而结垢时，相应级的叶片和叶轮前后压差将增大，使机组的轴向推力增加。5发生水冲击事故时，机组的轴向推力将明显增大。无论何种原因导致轴向推力增大，当轴向推力过大破坏了推力瓦油膜时，就会造成推力瓦磨坏或汽轮机动静部分碰擦等严重事故。因此，汽轮机都装有轴向位移保护装置。当轴向位移达到一定值时，发出报警信号；当轴向位移达到危险值时，切断进汽，紧急停机。轴向位移I贝0量是指转子的推力盘相对于轴承座的轴向位置，用来监测推力方向和推力轴承瓦块的磨损。轴向位移保护装置常用的种类有液压式和电磁式。我厂8汽轮鼓风机的机组轴位移检测报警装2011年第2期总第144期冶金动力ME1ALLURGICALPOWER41置采用本特利BENTLY3500系统。BENTLY3500监测系统是当今最新的机器检测系统，此系统能够通过多种传感器采集数据作为一个系统，提供连续、在线监测功能，适用于机械保护应用，它是本特利内华达采用传统框架形式的系统中功能最强、最灵活的系统，具有其他系统所不具备的多种性能和先进功能。BENTLY3500监测保护系统由传感器探头、延长电缆、前置器就地电缆和监视器框架、计算机和软件组成。汽轮机轴向位移测量装置装在前轴承箱内，轴位移承载装置F包括转子轴头、调节螺母、连接套、支架、螺帽、位移探头1、前置器、轴位移显示控制器、PLC控制系统依次连接，支架内前端设有位移探头；支架外部后端设有螺帽。只要探头靠近被测对象，在传导材料中就能生成涡流当探头与被测对象问的间隙距离最小时产生的涡电流最强，吸收的能量大，这样就造成回电的信号小，电压低。振幅小；相反，当探头与被测物体之问的距离最大时，产生的涡流弱，吸收的能量少，这样就造成回电的信号强，电压高振幅大。这个电压通过计算机运算后作为轴向位移保护动作的控制讯号，当轴向位移达到危险数值时，控制回路使磁力断路油门F电磁阀1动作，关闭主汽门和调速汽门。3轴位移装置故障原因分析该汽轮鼓风机是在生产运行过程中突然跳闸停机，重新启动开机发生转子轴位移超标而自动停机的，结合检修中发现的实际情况分析轴位移装置故障的原因可能有以下几个方面。1BENTLY3500监测保护系统在设备检修拆装过程中可能发生连接问题。从传感器探头到监测器的电缆拆装时松动或短路、监测器或传感器之间的回装连接不正确。2BENTLY3500组态软件在检修调校过程中修改引起检测器或I0模块方面的问题。3轴位移监测探头、延长电缆、前置器、就地电缆和监视器出现故障或损坏。4在检修拆装过程中转子轴头、调节螺母、连接套、支架等紧固不牢，出现松动。5探头与电缆连接时，接头处有油污或水，使得探头的电特性改变。6轴位移检测用的发讯盘在长期运行中出现磁化现象，引起轴位移检测不准。4故障处理及调试1检查BENTLY3500轴位移监测保护系统回装情况。拆开汽轮机前轴承座端盖，对检修拆装过的各部件进行梳理确认，轴位移探头、调节螺母、连接套、支架等重新调整紧固，系统连接重新清理紧固，保证连接及安装参数正确。然后，现场打百分表进行轴向间隙检测对比，确认后台轴向位移显示值与现场表计不符，轴位移装置故障现场未得到消除。F21排除法检查轴位移装置陛能。通过更换轴位移探头、延长电缆、前置器、监测器进行性能对比，检测结果表明BENTLR3500轴位移监测保护系统的各部件L生能正常。排除了轴移位装置相关部件存在性能缺陷的问题。F31轴位移检测发讯盘的磁化性能检验。拆开机组联轴器护罩，在后轴承座改装一套轴位移探头支架，轴位移探头移至后轴承箱内。现场打百分表进行轴向问隙检测对比，静态检测现场表与后台轴向位移显示值一致。调整机组轴位移报警及停机值。汽轮机轴向位移报警值为一056叶056RAM，汽轮机轴向位移停机值为一080080RAM。开机进行热态性能试验，由于受汽轮机胀差影响，在机组启动升速过程中，轴位移保护动作停机。4检查处理轴承座架、瓦架等连接件的刚性。NK4056工业汽轮机后轴承座支承在汽轮机排汽缸上，并且后轴承座的面上装有调整元件用于调整其高低位置，最后用螺栓压紧。而前支座采用了两只偏心导柱来固定。这些部件都是通过螺栓连接，机组经多年运行后，螺栓紧固的预紧力消失，造成连接件的刚性变差。为消除连接件的刚性变差影响，现场打二块百分表，一块百分表架设在轴位移探头支架上，检测时能保证现场表与后机显示表计一致，另一块表架设在前轴承座上口图1所示，用于检测轴承座的弹性变形量。通过以上措施，静态调试时，现场表计与后台显示的轴向间隙达到了一致。机组开机热态检测结果也恢复正常，目前机组运行时轴向位移显示值在028MM左右。图1现场百分表架设42冶金动力METAILURGICALPOWER2011年第2期总第L44期5结束语轴向位移保护是确保大型高速旋转设备安全运转的重要保障，轴位移在设备运行中出现异常必须认真分析原因和尽快解决，这次我们在处理轴位移装置异常时做了很多工作，在调校轴位移时必须注意消除承轴座架、瓦架等连接件的弹性变形影响。收修改稿日期201011一O2作者简介陈式献1964一，男，毕业于南昌航空工业学院机械与电气自动化专业，高级工程师，现从事设备技术及管理工作。上接第39页会直接加热轻油喷嘴和燃油三通阀，造成喷嘴和阀门内的结焦。以上设计上的缺陷，构成了机组轻吹系统的不受控，增加了人为判断的难度。5轻吹系统改进措施针对轻吹阀控制上的不受控性，提出如下改进措施1将轻吹阀VA191出口的压力开关改为压力变送器，利用该变送器监测雾化空气压力，如果出现轻吹阀泄漏，而且雾化空气压力降到接近于CPD压力，需要机组停机或者机组切换到轻油运行。压力变送器设置3个，MARKVI系统取中值，该中值与CPD压力比较，如果轻吹空气压力减去CPD压力低于1BAR，需要直接停机处理或者机组切换到轻油状态运行。2轻吹阀VA191加装位置开关。目前轻吹阀的OEM英国HALEHAMILTON公司已经推出带位置开关的轻吹阀。带位置开关后可以很容易判断VA191的阀位状态。3机组发生紧急脱扣，CPD压力开始下降，当转速降到2500转后，CPD压力不足以打开轻吹阀VA191，使其立即关闭，而燃烧室内仍有高温存在，该状态需要加上外围全厂仪用气来控制VA191，在机组停机或者紧急脱扣时，VA191能确保常开，以保证燃油三通阀的持续吹扫和冷却。6结论燃