汽轮机进汽方式改变对转子运行的影响

汽轮机进汽方式改变对转子运行的影响

由于汽车转辙执行位置的变化，轴瓦的温度和电机振动的变化直接影响到机组的安全运行。旋转位置变化的原因之一是机组的进给方式的变化。所以机组确定一种稳定的进汽方式是很重要的。1对跳机负荷的调整国华热电分公司共有2台ABB生产的双缸双排、凝汽式供热机组,发电机额定输出功率为199.750MW,每台机组有4个筒型瓦,4个高压调节汽门(见图1),机组安装了本特利振动与温度监测系统(见图2)。1号机于1999年投入运行,2004年7月21日1号机负荷为140MW,调度要求9:00全厂负荷涨至200MW,运行人员开始按给定负荷曲线升负荷,8:46,1号机负荷升至180MW,汽机发出停机信号,自动主汽门关闭,1、2号炉灭火。对跳机原因进行分析。经过分析初步断定为电调保护动作导致跳机,经验判定故障为3号高压调门在升负荷过程中出现卡涩,导致指令与反馈偏差过大,引起电调发出保护命令,汽机主保护动作。为此对高压调门开启程序进行修改,第一次将3号高压调门实际开度限制在18.16mm,3、4号高压调门反馈全开后如继续涨负荷,1号高压调门开启。带负荷后发现3号高压调整门仍存在卡涩现象,进行了第二次修改,将3号高压调整门开度改为0mm,即全关状态,1号高压调整门参与负荷调整。机组在这3种情况下运行,机组的振动和瓦温有了很大的变化,通过这种现象看出机组的进汽方式对振动和瓦温都有很大影响。2截止阀和蒸汽源高压调节汽门是与阀壳整体化在一起的并且浇铸在汽轮机外缸上,按照所需要的转速或出力来控制进入汽轮机高压缸的蒸汽流量。在不充许运行的条件下,控制系统截断蒸汽源与截止阀。1号调门规格为D160mm、2号调门为D112mm、3号调门为D140mm、4号调门为D125mm,调门的开启程度不同意味着机组进汽方式发生变化,并同时影响着机组的轴振与瓦温(见图2)。2.1轴类瓦轴扬度测量第1种进汽方式为1号调门关闭,2号调门全开,用3、4号调门进行调节,不带生产抽汽,具体参数见表1。第1种进汽方式低频振动基本上在15μm,通频振动最大为60μm,瓦温在负荷180MW时第3点温度为94°C,这主要与2003年小修时对扬度做调整有关,小修时测量1、2号瓦轴颈扬度、轴承箱扬度与安装记录比较变化比较大,认为这一变化可能与基础不均匀沉降密切相关。对前箱扬度(连带1号瓦轴颈扬度)进行了反复细致的调整(调整前箱8只象脚螺栓),使之基本达到设计要求。调整过程中前箱整体降低1.50mm左右。2.1.1前轴承箱的垂直向上倾斜度调整具体参数见表2。2.1.2前，四台滑动框架板的接触面积得到了改善前箱台板4块滑动面板拆检,总体接触良好,即右前侧一块接触面积60%,经反复调整,接触面积达90%以上,其他3块接触面积100%。2.1.3油藏1号中心调整具体参数见表3。2.1.41.2号轴承颈悬度调整具体参数见表4。2.1.5翻瓦检查与正常振动明显减小,但1瓦第3点温度偏高,针对这一点2004年10月10日对1瓦进行了翻瓦检查,上下瓦正常。说明瓦温在94°C运行是可行的(在机组正常运行范围内)。2.2系统中的节流系统以5月2日第2种进汽方式为3号调门设定在60%全开,2号调门全开,用4、1号调门进行调节,具体参数见表5。这是全周进汽方式,通频振动为68μm,低频振动也很小,为12μm,瓦温也处在正常范围,但1、3、4号调门的节流造成压损的增加是很不经济的。从间隙电压上看,是转子运行的位置离开温度测点较远,而X方向没有温度测点。2.3转子振动原因分析第3种进汽方式为3号调门全关,用1、2、4号调门进行调节,带生产抽汽,具体参数见表6。从第三种进汽方式的瀑布图(见图3)看出低频分量增加很多,为42μm,导致机组通频振动增大到82μm。在汽轮机组上产生低频振动的原因,除轴瓦自激振动外,还有分谐波共振和汽流激振。汽流激振特征:(1)振动频率低于转子工作频率;(2)振动有良好的再现性;(3)只在大容量汽轮机高压转子上发生。发生的主要原因:(1)由于安装、运行中汽缸跑偏、转子径向位移等原因,转子相对于汽缸将发生偏移,造成蒸汽在转子上做的功径向分布不平衡,引起转子涡动;(2)汽封腔室内压力周向变化引起的激振力。当转子发生径向位移,出口齿通流面积的相对变化比入口通流面积相对变化要大,如果转子径向位移使该方向轴封间隙增大,则出口齿面积与入口齿面积之比也比静止时的增大了,蒸汽流出量大于流入量,轴封腔室内压力降低;反之,则会增高。由于转子的惯性作用,转子位移和压力变化不是同步的,即转子向上位移到最高位置时,上部间隙为最小,但此时腔室内压力不是最高的;当转子从上部回到静止位置附近时,上部腔室内压力才是最高的。这样转子上下就会形成一个压差,促使转子从静止位置上离开。在转子继续向下运行的过程中,这种惯性滞后作用使下部腔室压力又开始增加,这种汽体压差将促使转子产生位移,形成涡动。改变这种状态的手段之一是改变调速汽门开启次序,以此避免转子在单侧蒸汽力作用下发生明显的径向偏移和在转子上产生不平衡力矩。2.4轴振正常的情况第4种进汽方式为1号调门全关,2号调门全开,用3、4号调门进行调节,带生产抽汽,具体参数见表7。带生产抽汽,轴振正常,但瓦振偏高。实际上第四种进汽方式与第1种进汽方式是相同的,只不过带生产抽汽时瓦温要比不带生产抽汽时瓦温要低几度,轴振也很好。3系统运行效果从以上的几种运行工况可以看到:全周进汽方式,机组振动小,瓦温低,但全周进汽方式是压损最大,最不经济的运行方式。3号调门关闭的部分进汽方式引起低频分量的增大导致振动通频值的增大,给机组长期运行带来了安全隐患。实际上应是第1种运行方式最为经济,通过一年的运行后将一瓦进行了检查,确认轴瓦状况很好,瓦温虽然有些偏高,但并没有对瓦造成损伤,说明在此工况下运行是可行的。该厂的同型号机组在这4年里基本上是在1号调门关闭、2号调门100%、用3、4号调门做调整方式运行,说明这种机组运行方式最有利于机组安全经济运行。随着电力工业的发展和汽轮发电机组单机组容量的增大,振动问题对机组的影