汽輪機組運行中動靜部件碰磨的預防與消除

王楊華,劉恒

(安陽鋼鐵集團有限公司，河南安陽455004)

汽輪機組運行中動靜部件碰磨的預防與消除

王楊華,劉恒

(安陽鋼鐵集團有限公司，河南安陽455004)

分析了汽輪機組動靜部件產生碰磨的原因，提出有效合理的控制方式來避免或消除早期碰磨，對汽輪機組安全運行有重要意義。

汽輪機；碰磨；控制

1 前言

汽輪機組動靜部件產生碰磨一般是由動靜間隙消失和機組振動過大引起的。一旦產生碰磨引起較大振動而處理不及時往往會引起大軸彎曲等惡性事故。據統計轉軸彎曲事故86%是由轉軸碰磨引起的。對機組動靜間隙和振動的控制顯得尤為重要，對防止汽輪機惡性事故有著重要意義。

2 動靜間隙的控制

汽輪機組動靜間隙主要包括軸向和徑向間隙，在設備安裝達到工藝要求的前提下，只要運行人員合理地控制好機組各個階段的參數就能很好的避免動靜間隙的消失。主要從以下幾個方面著手：

（1）動靜部件加熱或冷卻時，膨脹或收縮要均勻。金屬部件的溫升和溫降速度控制在1～3℃/min，首先機組并網后帶負荷切忌過快，因為帶負荷如過快轉子溫度會急劇升高，轉子內應力會加速釋放而產生較大熱彎曲引起振動碰磨。其次脹差控制要合理，范圍在+2～-1 mm之間，尤其碰到水沖擊應果斷停機避免出現較大負脹差而產生嚴重碰磨；前軸承箱左右膨脹偏差應小于0.35 mm。

（2）做好系統監視及調整。一是對軸承潤滑系統嚴密監視，防止軸承斷油少油以及油膜振蕩等事故；二是嚴密監視軸向位移及監視段壓力，避免長時間超負荷運行，防止推力軸承損壞；三是加強對轉動部件的監視。固定在汽輪機轉子、聯軸器、變速器齒輪軸上的某些轉動零件松弛、變形或者位置移動，引起回轉體的重心位置改變加劇振動碰磨等等。

（3）盡量減少轉子的殘余熱彎曲，上下缸溫度之差嚴禁超50℃。無論是熱態還是冷態，轉子必須連續盤車2個小時以上才可以沖轉轉子，切忌不可在彎曲較大時強行沖轉。一般晃度控制在0.010 mm以內。

（4）嚴控機組初參數與終參數等，避免運行參數與要求值偏差太大。蒸汽參數一定要與金屬溫度相匹配，包括軸封供汽溫度與轉子溫度相匹配。新蒸汽參數偏差過大而未及時調整，使汽輪機部件熱膨脹及熱應力變化劇烈而產生碰磨；排汽缸溫度過高引起汽缸變形等等，都可能引起部件損壞脫落或動靜間隙消失。

（5）運行暖機時機組應避開臨界轉速，暖機要充分。一般機組轉速應避開共振轉速200 r/min。避免蒸汽參數變化而使機組落入共振區域或機組運行轉速離實際臨界轉速太近使部件或汽輪機發生共振。過臨界前汽缸膨脹應不小于3～3.5 mm，帶負荷時汽缸膨脹應不小于4.0～5.0 mm，小機組取低值，大機組取高值。負荷接帶多少要與汽缸溫度及膨脹相匹配。

（6）機組盡量避免長時間在低負荷下運行。因為低負荷時調節節流使調節后蒸汽溫度急劇降低，一般空負荷時可以使調節級前和調節級后蒸汽溫度相差100℃。當機組從滿負荷狀態快速減負荷時，將會出現金屬壁溫度急劇變化，產生較大熱應力及變形，或出現較大負脹差及排汽溫度上升引起碰磨振動。在負荷較低時，應適當降低蒸汽壓力以增大調節閥開度。

3 振動值的控制

汽輪機組碰磨不僅在機組啟動過程中會發生，在工作轉速下也會發生，根據大量實況記錄，往往在啟停過程中容易發生碰磨現象，尤其當轉軸碰磨引起的不平衡與臨界轉速結合，會產生強烈共振，嚴重時會引起彎軸或軸系破壞等事故。為此在機組過臨界前應詳細全面記錄并跟蹤機組振動，尤其是機組1#、2#軸承振動，嚴控振動數值。主要從以下幾個方面著手：

（1）不穩定的和穩定的不平衡，碰磨引起的不穩定不平衡，能引起顯著的軸瓦振動，其它振動故障一般不會引起明顯的軸瓦振動。為此過臨界前軸瓦振動應不大于0.030 mm波動小于0.010 mm，軸振應不大于0.080 mm波動小于0.020 mm。若在(0.7～0.9)n(n為實測臨界轉速),軸瓦振動波動和軸振波動都小于規定值，但個別軸瓦振動大于0.030 mm，說明轉子存在較大的不平衡建議消除后再過臨界。

（2）過臨界前，無論是熱態還是冷態，在轉速1200 r/min應對1#、2#瓦振及軸振進行連續監測，且監測時間不應小于2 min，若出現較大振動波動，說明轉軸存在碰磨，這時無論振動如何，都不允許通過轉子臨界轉速。這時應進行降速處理，直到振動波動小于規定方（表明轉軸無碰磨或原來碰磨已經消除）可升速。

（3）過臨界時，若軸瓦振動突增0.050 mm時且沒有明顯下降趨勢應立即打閘停機。如振動增加雖未達到0.050 mm，但振動異常（機組有響聲或機內聲音異常）時，也應停機進行檢查。

（4）若碰磨是由上下缸溫差過大、脹差超限等引起的，可以采取相應對策加以消除；如果是軸封間隙過小，一般不采取揭缸重調軸封間隙來消除，而采用磨大軸封間隙的辦法。磨大軸封間隙的關鍵是通過振動監視，控制轉速及振動，將轉軸碰磨控制在早期，借助轉軸與軸封摩擦和擠壓，使軸封間隙擴大。

4 轉子永久彎曲

防止轉子發生碰磨事故，主要控制各個環節，避免動靜間隙的消失以及出現較大的振動。一旦發生碰磨，首要的應能及時發現并控制和消除早期碰磨，避免碰磨進入中后期。碰磨一旦進入后期，振動速率會成幾倍甚至幾十倍的增長。如果監視不到位，保護動作遲緩，往往會造成轉軸永久彎曲事故。轉子永久彎曲的明顯特征：一是大軸晃擺值經過4 h連續盤車不能復原；二是臨界轉速下振動較以前會顯著增大。

轉子臨界下振動增大，不一定就是轉子永久彎曲所致，還可能由于轉子殘留熱彎曲、轉軸與水接觸、轉軸徑向碰磨、轉動部件損壞飛脫等引起。前三個故障引起的是不穩定不平衡，后兩個故障引起的是穩定不平衡，通過多振動觀察是否穩定就可以首先排除前三個故障。再結合通過連續2個小時以上盤車后，測取大軸晃擺值之差，若小于0.030 mm，說明轉子無明顯彎曲。由此來判斷大軸是否產生永久彎曲。

5 結束語

防止汽輪機組動靜部件產生碰磨，重要的應在啟停過程中，只要措施具體、明確，對運行人員來說在勞動強度、精力消耗、技術水平等方面是足以勝任的。

[1]王志偉.汽輪機運行[M].北京∶中國電力出版社,2007年.

[2]施維新.汽輪發電機組振動及事故[M].北京∶中國電力出版社,1999年.

Prevention and Elimination of Impact-Rubbing of Rotor and Stator Parts during Operation of Steam Turbine Unit

Wang Yanghua,Liu Heng
(Anyang Iron&Steel Group Co.,Ltd,Anyang,Henan 455004,China)

s】In this paper,the causes of impact-rubbing of rotor and stator parts in steam turbine units are analyzed and effective and appropriate control mode to avoid impactrubbing or eliminate early impact-rubbing is put forward,bearing important significance to the safe operation of steam turbine units.

steam turbine;impact-rubbing;control

TK26

B

1006-6764（2014）06-0060-02

2014-02-18

王楊華（1982-），男，2006年畢業于蘭州理工大學機械設計制造及其自動化專業，助理工程師，現從事于汽輪機運行技術工作。