邱巍玲

（廈門華夏國際電力發(fā)展有限公司，廈門 361026）

汽輪機(jī)在開機(jī)升速過程中，受熱不均或重力等原因易造成轉(zhuǎn)子偏心值過大。偏心就是轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)中心偏離轉(zhuǎn)子幾何中心，偏心大說明轉(zhuǎn)子有彎曲。運(yùn)行人員通過觀察偏心測量值的變化去分析轉(zhuǎn)子是否有彎曲。開機(jī)停機(jī)過程中盲目升速或降速，易引起轉(zhuǎn)子受熱不均，同時(shí)造成轉(zhuǎn)子彎曲。因此，偏心是運(yùn)行人員在開機(jī)停機(jī)過程中重要的監(jiān)視參數(shù)。

目前，華夏電力公司四臺機(jī)組的汽輪機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)（Turbine Supervisory Instrumentation）(以下簡稱TSI系統(tǒng)）均采用本特利公司的3500系統(tǒng)對汽輪機(jī)的偏心、鍵相、振動(dòng)、軸向位移、差脹等重要參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視。偏心探頭與鍵相探頭安裝在汽輪機(jī)前軸承箱油泵小軸自由端最前端，偏心探頭垂直地面安裝，兩個(gè)鍵相探頭與偏心探頭成45°夾角，鍵相探頭與偏心探頭安裝位置較接近，測量數(shù)值有一定的參考價(jià)值。偏心探頭采用本特利公司3500系統(tǒng)推薦使用的8mm電渦流探頭，型號為330103-00-04-10-02-00。8mm探頭與型號330180-90-00的前置器及型號330130-080-00-00延伸電纜構(gòu)成一個(gè)完整的偏心測量系統(tǒng)。

四臺機(jī)組在汽輪機(jī)高低壓缸通流改造前，TSI系統(tǒng)對偏心的測量都很正常，未出現(xiàn)過偏心旁路現(xiàn)象。四臺機(jī)組在汽輪機(jī)高低壓缸通流改造后，汽輪機(jī)偏心先后在運(yùn)行中間斷出現(xiàn)旁路現(xiàn)象。在啟停機(jī)過程中也經(jīng)常出現(xiàn)偏心通道旁路現(xiàn)象，偏心測量數(shù)值無顯示，造成運(yùn)行人員無法對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子偏心進(jìn)行正常監(jiān)視，無法正常進(jìn)行汽輪機(jī)啟停操作，只能采取延長轉(zhuǎn)子盤車時(shí)間、調(diào)整探頭間隙等臨時(shí)措施，汽輪機(jī)啟停操作不當(dāng)極易造成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子永久彎曲，造成重大損失。，因此，人們積極查找偏心通道旁路原因，以盡快解決問題。但因這問題涉及汽機(jī)專業(yè)和熱工專業(yè)，且偏心探頭安裝在汽輪機(jī)前軸承箱內(nèi)，汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)無法進(jìn)行直觀的檢查，只能通過測量間隙電壓和檢查測量回路，進(jìn)行初步判斷；進(jìn)一步檢查只能等汽輪機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，打開前軸承箱上蓋或人孔門檢查，查找原因需較長時(shí)間。

表1 偏心間隙電壓的代表性數(shù)值

1 收集資料及分析原因

人們對四臺機(jī)都進(jìn)行資料收集，以下以#2機(jī)收集的資料為例，進(jìn)行原因分析。#2機(jī)于2012年進(jìn)行汽輪機(jī)高低壓通流改造。改造前偏心測量顯示正常，未出現(xiàn)過異常狀況，改造后即出現(xiàn)偏心運(yùn)行中旁路、偏心測量數(shù)值無顯示現(xiàn)象。經(jīng)過兩年多次收集#2機(jī)開機(jī)前、升速過程、檢修安裝、正常運(yùn)行帶不同負(fù)荷及停機(jī)后，偏心間隙電壓具有代表性數(shù)值如表1所示。

檢修后第二次停機(jī)15d后，開前軸承箱檢查，測量偏心間隙電壓14.76V，用塞尺測量間隙2.10mm。鍵相間隙電壓12.77V，用塞尺測量間隙1.83mm。停機(jī)33d后，省電力調(diào)度中心通知啟動(dòng)#2機(jī)組發(fā)電。投盤車運(yùn)行后，運(yùn)行人員告知分散控制系統(tǒng)上偏心無顯示。測量偏心間隙電壓18.95V，通道旁路，鍵相間隙電壓15.34V，通道正常。此后多次測量偏心間隙電壓，均為19V左右，通道旁路。經(jīng)與領(lǐng)導(dǎo)技術(shù)協(xié)商，決定停盤車，開前軸承箱人孔門，調(diào)整偏心間隙，滿足開機(jī)時(shí)對偏心的要求。調(diào)整前：測量偏心間隙電壓18.33V，用塞尺測量間隙2.55mm。鍵相間隙電壓14.79V，用塞尺測量間隙2.10mm。調(diào)整后：偏心間隙電壓16.06V，間隙2.25mm，通道正常。鍵相間隙不變。不能將偏心探頭間隙調(diào)小太多的原因是擔(dān)心汽輪機(jī)運(yùn)行中間隙會(huì)逐漸變小，間隙太小可能引起探頭與轉(zhuǎn)子測量面磨擦，造成探頭損壞。

根據(jù)收集資料、幾次調(diào)整偏心間隙和檢修全面檢查，筆者初步排除了偏心測量裝置本身有問題，造成測量值擺動(dòng)大，數(shù)值無法讀取的原因。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，偏心與鍵相在高轉(zhuǎn)速時(shí)同時(shí)電壓變小，低于卡件門檻電壓，偏心通道旁路，說明探頭與轉(zhuǎn)子測量面實(shí)際間隙變?。辉谵D(zhuǎn)速降至600～200r/min時(shí)電壓逐漸升高，高于卡件門檻電壓，通道正常；在停機(jī)后開汽輪機(jī)前軸承箱檢查，測量偏心探頭間隙，與其電壓值線性對應(yīng)。經(jīng)分析，筆者認(rèn)為偏心旁路主要原因是探頭與軸測量面之間的間隙過大或過小，導(dǎo)致間隙電壓過大或過小，高于或低于TSI 3500框架模件的門檻電壓（2.5～17.5V），引起偏心旁路。得出初步結(jié)論，熱工TSI系統(tǒng)偏心測量裝置測量準(zhǔn)確，偏心旁路是機(jī)械問題。

引起探頭與軸測量面之間的間隙過大或過小分析可能存在的原因有：一是汽輪機(jī)軸系運(yùn)行中熱膨脹大，導(dǎo)致軸與探頭間隙變小；二是由于探頭支架固定在汽缸前軸承箱上，汽缸前軸承箱熱膨冷縮幅度比軸大，導(dǎo)致探頭與軸測量面間隙變化范圍變大。

2016年#2機(jī)檢修期間，汽機(jī)專業(yè)檢查主油泵端蓋，測量其與軸之間的間隙，確認(rèn)軸系不存在熱膨脹過大問題。針對原因二，汽機(jī)專業(yè)在檢修檢查時(shí)（冷態(tài)），用塞尺測量前軸承箱缸體墊片間隙，發(fā)現(xiàn)與上次檢修的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，各墊片間隙發(fā)生變化。同時(shí)在機(jī)組運(yùn)行時(shí)（熱態(tài)），還發(fā)現(xiàn)汽缸前軸承箱熱膨脹幅度較通流改造前大，各墊片間隙測量值明顯擴(kuò)大，前軸承箱有輕微向上翹起現(xiàn)象。汽機(jī)專業(yè)咨詢上海汽輪機(jī)廠，對汽機(jī)前軸承箱缸體的熱膨脹較大問題，目前暫無解決措施。因此，偏心旁路問題需由熱工專業(yè)采取相應(yīng)的技術(shù)措施探討解決。

2 解決方案

通過原因分析可知，汽輪機(jī)改造后，因汽缸熱膨冷縮幅度擴(kuò)大，運(yùn)行中探頭與軸測量面之間的間隙變化量已經(jīng)超過原來偏心8mm探頭0.25～2.3mm的測量范圍。根據(jù)本特利探頭的特性，要解決這一問題，需做到以下三點(diǎn)：一是電渦流探頭的線性量程范圍應(yīng)將探頭與軸測量面之間的間隙變化量極限值包含在內(nèi)；二是安裝位置滿足探頭要求的最小靶面尺寸或最小軸直徑的要求；三是探頭能測量轉(zhuǎn)子偏心電壓峰-峰值。

大量查閱本特利相關(guān)產(chǎn)品資料，筆者終于找到一款11mm電渦流探頭型號330703-00-04-10-02-00滿足以上要求。于是，制定出偏心探頭具體更換方案，提出將偏心探頭由8mm探頭（線性電壓7.87V/mm，測量間隙范圍0.25～2.3mm）更換為11mm探頭330703-00-04-10-02-00（線性電壓3.94V/mm，測量間隙范圍0.5～4.1mm），擴(kuò)大間隙測量范圍。同時(shí)，將原前置器和延伸電纜更換為能與11mm電渦流探頭匹配的前置器330780-90-00及延伸電纜330730-080-00-00。重新加工探頭支架，支架應(yīng)有足夠的剛性，支架的自振頻率應(yīng)大于機(jī)組自振頻率的10倍，以避免或減少被測物體振動(dòng)時(shí)支架受到自激振動(dòng)。探頭支架安裝孔螺紋與11mm電渦流探頭相匹配，且應(yīng)保證安裝孔中心線與安裝支架弧形半徑重合。安裝探頭支架時(shí)，應(yīng)確保探頭支架弧形與測量軸同心度滿足要求。筆者將偏心測量裝置更換方案提交本特利公司審核，讓該公司幫忙論證是否可行。更換方案很快得到美國本特利公司的認(rèn)可，經(jīng)報(bào)批技術(shù)部及公司領(lǐng)導(dǎo)后，購買探頭、前置器和延伸電纜，并繪制圖紙加工安裝支架。

3 實(shí)施效果

前期準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備就序后，利用2017年上半年#1、#2機(jī)檢修，更換了#1、#2機(jī)偏心探頭支架，對#1、#2機(jī)偏心探頭及前置器、延伸電纜進(jìn)行了更換。偏心探頭安裝間隙電壓10.5V，用塞尺測量間隙2.7mm。較8mm探頭相同間隙電壓下，偏心探頭與軸測量面之間的間隙已擴(kuò)大近一倍，可供汽缸前軸承箱熱膨冷縮幅度也擴(kuò)大一倍。偏心探頭重新安裝后，#1、#2已開停機(jī)多次并穩(wěn)定運(yùn)行半年以上，偏心從開機(jī)到穩(wěn)定運(yùn)行再到停機(jī)過程中，測量的間隙電壓值在5～15V，未超出TSI 3500框架模件的門檻電壓（2.5～17.5V），未再出現(xiàn)旁路的現(xiàn)象，且開停機(jī)時(shí)偏心測量數(shù)量顯示正常。事實(shí)證明，汽輪機(jī)通流改造后，偏心運(yùn)行中旁路已被徹底解決。#3、#4機(jī)偏心探頭也將于2018年檢修期間更換。

4 結(jié)語

本次對汽輪機(jī)通流改造后偏心運(yùn)行中旁路問題的解決，打破了本特利公司偏心測量的固有配置，創(chuàng)造性地采用11mm的電渦流探頭及其他配套設(shè)備，開拓了思路，也為其他熱工測量問題的解決提供借鑒和經(jīng)驗(yàn)。

[1]何洪流.本特利3500在600MW超臨界機(jī)組的應(yīng)用[J].貴州電力技術(shù)，2012，（2）：19-20.

[2]肖玲.本特利3500系統(tǒng)在大型機(jī)組中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2012，（11）：53-54.