张家口#1号机组膨胀不畅分析与研究

1、张家口1号机组(jz)膨胀不畅分析与研究 冯敏慧(mn hu)共三十四页第一章 引言(ynyn)1.1 课题(kt)的研究背景及意义1.2 论文的主要工作共三十四页1.1 课题(kt)的研究背景及意义 张家口发电厂#1机组的汽轮机，是东方汽轮机厂生产的亚临界、中间再热、三缸两排汽凝汽式汽轮机，型号为N300-16/537/ 537。自投运以来，该机组在启停及运行中，表现出汽缸严重的膨胀、收缩不畅，不但使机组的每次启、停机时间要比同类机组大大延长，降低了机组的经济性和灵活性，而且(r qi)严重威胁着机组的安全运行。 共三十四页1.2 论文的主要(zhyo)工作1、汽缸热胀位移测量方法与研究；2

2、、设计工况及实际工况管道应力应变的 计算；3、管道应力应变的测量方法与研究；4、测试与计算结果综合分析；5、改造(gizo)方案与实施。共三十四页第二章 邹县发电厂#5主蒸汽(zhn q)管道及支吊架存在的问题及分析2.1 汽轮机的主要技术参数及设备概况 2.2 #1机组(jz)存在的主要问题及初步分析共三十四页2.1汽轮机的主要技术参数及设备(shbi)概况 2.1.1汽轮机的主要技术参数 该汽轮机是东方汽轮机厂生产的亚临界、单轴、三缸二排汽、高中压分缸、低压双流(shun li)、一次中间再热凝汽式汽轮机。 型号N300-16/537/537。共三十四页2.1.2汽轮机设备及运行(ynxn

3、g)概况 本汽轮机的高压缸为双层结构，额定工况下内、外缸设计(shj)最大温差为25，压差为6.7MPa；中压缸为单层缸结构；低压缸为双层缸结构，内外缸设计温差为24。 汽轮机转子共有五个支持轴承，高、中压转子为三支承结构，#2轴承为支持-推力联合轴承，其余均为球面椭圆轴承。共三十四页共三十四页2.2 #1机组(jz)存在的主要问题及初步分析2.2.1机组存在的主要问题（1）高、中压缸膨胀(png zhng)不畅。 （2）高压缸跑偏。 （3）汽缸结合面和轴端汽封漏汽、油中进水。（4）轴系振动明显。 共三十四页2.2.2存在问题的原因的初步分析（1）#1、#2轴承箱滑动受阻导致了机组膨胀不畅；

4、（2）管道对汽缸的不平衡推力可能(knng)使汽缸发生膨 胀不畅和跑偏； （3）汽封的非正常磨损和卡涩导致了汽封漏汽量 增大； （4）汽缸膨胀不畅、轴封漏汽使轴系热态中心不 稳定，导致轴系振动。 共三十四页第三章 热胀位移、管道应力(yngl)应变测量及计算 3.1 测量方案的确定3.2 测量结果及分析(fnx) 3.3 设计工况及实际工况管道应力计算 3.4 测试与计算结果综合分析共三十四页3.1测量方案(fng n)的确定 3.1.1汽缸热胀位移测量方案测试目的：精确测量冷态下高压主汽门和中压联合汽门的位置，以及(yj)启动过程中高、中压缸缸体，高、中压汽门，前轴承箱，#2轴承箱，#3轴承

5、箱的横、轴向位移。测试部位及内容：（1）冷态工况下，测量高压主汽门的位置，中压联合汽门的位置。采用垂直固定架设立测量基准线，拉钢丝测量冷态下汽门位置。（2）启动过程中，测量高压缸进汽侧猫爪等的横、轴向位移。采用就地膨胀测量装置，测量启动过程中相应部位的膨胀值。共三十四页3.1.3应力应变测试方法及原理 电测法的测试(csh)对象是构件表面上指定点的应变，是通过一定的传感元件把所测的机械量（应变变化）转换成电量（电阻变化） ，经处理后，再按机械量（应变）给出指示。优点：灵敏度高；可以测量复杂的应力状态；可在高温、低温、高压、液下等比较复杂的环境下进行应变测量；仪器、元件使用方便，测试方法较易掌握

6、。共三十四页 应变片是利用电阻合金丝的应变效应这一物理现象而工作的。应变效应就是电阻丝的电阻值随着它本身的机械变形（伸长或缩短）而改变。当应变不超过一定范围时，电阻丝的电阻相对变化R/R与其线应变成线形关系，用公式表示(biosh)为： 式中，Ks为比例常数，称为电阻丝应变灵敏系数共三十四页 应变片在高温下的应变测量(cling)，应对以下问题 进行考虑： 应变灵敏系数的修正 热输出的修正 输出的热滞后 瞬时热输出 极限工作温度的零点飘移 极限工作温度的机械滞后 极限工作温度的蠕变共三十四页点号测试位置布片方向测试内容1中压缸右进汽管前后轴向M，N2中压缸左进汽管前后轴向M，N3高压缸右下进汽

7、管前后轴向；45、135M，MK4高压缸左下进汽管前后轴向；45、135M，MK5高压缸右排汽管前后轴向（稍偏）M，N6高压缸左排汽管前后轴向（稍偏）M，N7高压缸右上进汽管上端左右轴向M7 下高压缸右上进汽管下端45、135MK8高压缸左上进汽管上端45、135MK8 下高压缸左上进汽管下端左右轴向M9回油管前后轴向M，N10高压缸猫爪侧面水平N11高压缸猫爪侧面水平N12中压缸猫爪侧面水平N13中压缸猫爪侧面水平N表3-1 应变(yngbin)片布置情况详表 共三十四页图3-1 测点位置布置点共三十四页 3.2测量(cling)结果及分析3.2.1测量数据整理 机组(jz)热胀位移及应力测

8、试结果（表3-23-17）； 进行图表趋势分析，详见附图119。共三十四页共三十四页共三十四页共三十四页共三十四页3.2.2测量(cling)结果分析 （1）汽缸的轴向膨胀状况反映(fnyng)存在的问题；（2）回油管的受力状态反映存在的问题；（3）中压缸及相关连接管道的受力状态反映存在的问题；（4）高压缸及相关连接管道的受力状态反映存在的问题；（5）汽缸横向膨胀及轴承箱横向位移反映存在的问题。共三十四页3.3 设计工况及实际(shj)工况管道应力计算3.3.1计算方法 本文采用了管道应力计算程序V3.1版本，计算步骤主要有： （1）绘制计算管道布置(bzh)的单线立体图；（2）选取基准坐标系

9、(右手直角坐标系OXYZ)；（3）划分管道分支；（4）元件划分。计算管道中的元件，按其性质， 形式，形状和管子规格来划分；（5）构成原始数据表；（6）将数据表按照格式输入软件计算；（7）整理,分析数据结果。共三十四页3.3.2管道应力计算结果与分析（1）设计工况管道应力计算结果 （见表3-183-20）（2）现场实测工况仿真计算结果 （见表3-21）（3）计算结果分析 由以上表可看出，运行及冷态下管道对本体的推力和力矩的数量级不高，不会对本体安全运行产生大的影响。 可以判断：管道的原始设计还是比较合理的， 管道的实际布置对机组的故障(gzhng)有较大的影响。 共三十四页3.4测试与计算结果综

10、合(zngh)分析 （1）轴承箱滑动受阻导致机组膨胀不畅。（2）管道(gundo)对汽缸的不平衡推力使汽缸发生膨胀不畅和跑偏。 （3）高、中压主汽阀和调速汽阀设计为弹性的浮动式阀座部分失效，刚度过大，使得管道对汽缸的推力较大，阻碍高、中压缸的膨胀。 （4）由于l、#2轴承箱滑动受阻，使得2、#3轴承箱受力过大，发生变形。 共三十四页 4.1改造(gizo)措施 4.2改造效果第四章 改造(gizo)措施及效果共三十四页（1）仿引进型300/600MW机组，将2轴承座处的推拉结构改为定中心梁推拉结构。将2轴承(zhuchng)箱改为焊接结构。（2）采用1、2轴承座和基架的摩擦付为不同金属组成的摩

11、擦付，并在摩擦付上加润滑油槽。 另外，1、2轴承座下立销和轴承座处的摩擦付也采用为不同金属组成的摩擦付，且要有一定的硬度。4.1改造(gizo)措施 共三十四页（3）在回油管道上加装膨胀节，并适当调整离2轴承箱最近处的支吊架刚度。（4）按照设计尺寸，适当调整高压左右主汽门和中压缸右进汽门的位置，并检查、调整支撑杆和支吊架刚度。（5）修整滑销系统，检查立销、纵销、横销是否受损以及(yj)各自的间隙，并加以修整。（6）改善启动工况，减小左右缸温度差。共三十四页4.2改造(gizo)效果 （1）彻底消除了机组(jz)的膨胀不畅现象。 （2）汽缸跑偏现象消失。 （3）轴封漏汽得到根治。 （4）由于轴封

12、漏汽引起的透平油系统进水 问题得到了彻底解决。 （5）应用情况及效果：机组各种运行工况 基本达到了设计要求。 共三十四页第五章 结 论 通过对汽缸热位移测试、管道应力应变测试和管道应力应变计算，找出： （1）轴承箱滑动受阻导致机组膨胀不畅； （2）管道对汽缸的不平衡推力使汽缸发生膨胀不畅和跑偏 ； （3）高、中压主汽阀和调速汽阀设计为弹性的浮动式阀座部分失效，刚度过大，使得管道对汽缸的推力较大(jio d)，阻碍高、中压缸的膨胀 ； （4）l、#2轴承箱滑动受阻，使得2、#3轴承箱受力过大，及2、#3轴承箱设计刚度不足发生变形。是造成机组膨胀不畅的主要原因。 共三十四页第五章 结 论 根据(gnj)机组实际情况提出改造方案并实施后。机组膨胀不畅问题和轴系振动以及油中进水问题得到解决之后，确保了机组运行的安全稳定，同时也显著改善了机组的冷热态启动性能和调峰性能。取得了较明显的经济效益和社会效益。共三十四页致 谢共三十四页内容摘要张家口1号机组膨胀不畅分析与研究。2、设计工况及实际工况管道应力应变的。型号N300-16/537/537。（2）管道对汽缸的不平衡推力可能使汽缸发生膨。（4）汽缸膨胀不畅、轴封漏汽使轴系热态中心不。3.3 设计工况及实际工况管道应力计算。采用垂直固定架设立测量(cling)基准线，拉钢丝