攸縣網(wǎng)嶺鎮(zhèn)大唐華銀攸縣能源有限公司 湖南 株洲 412307

1 引言

現(xiàn)代電廠汽輪機(jī)逐漸向著超臨界、超超臨界機(jī)組負(fù)荷發(fā)展，汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)也變得更加復(fù)雜，另外汽輪機(jī)的運(yùn)行環(huán)境相對(duì)比較嚴(yán)苛。另外，隨著隨著電網(wǎng)需求的復(fù)雜多變，使得電廠需要進(jìn)行不斷得調(diào)峰以滿足需求。因機(jī)組的汽輪機(jī)和轉(zhuǎn)子存在結(jié)構(gòu)、材質(zhì)的差別，使得其質(zhì)面比存在差別。質(zhì)面比即轉(zhuǎn)子和汽缸的質(zhì)量與熱交換面積的比值，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量小，其質(zhì)面比小，汽缸的質(zhì)量大，質(zhì)面比也大。在機(jī)組升溫和冷卻的過(guò)程中，轉(zhuǎn)子升溫的速度比汽缸快，降溫過(guò)程也是此種情況。導(dǎo)致熱變形過(guò)程存在差脹，轉(zhuǎn)子膨脹過(guò)程大于汽缸，即正差脹，反之，則為負(fù)差脹。差脹過(guò)程如果嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致機(jī)組的振動(dòng)。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行下容易出現(xiàn)振動(dòng)異常情況，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理汽輪機(jī)的振動(dòng)異常，會(huì)極大影響整個(gè)機(jī)組的安全運(yùn)行，因此本文對(duì)差脹導(dǎo)致振動(dòng)情況進(jìn)行分析，并對(duì)相對(duì)應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行說(shuō)明，為汽輪機(jī)的運(yùn)行提供實(shí)踐參考。

2 機(jī)組概況

該機(jī)組為為哈爾濱汽輪機(jī)有限責(zé)任公司制造的CLN660-24.2/566/566型超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、單軸、雙背壓、凝汽式汽輪機(jī)。

機(jī)組膨脹的絕對(duì)死點(diǎn)在#1低壓缸的中心，汽輪機(jī)膨脹時(shí)，#1低壓缸中心保持不變，它的后部通過(guò)定位中心梁推動(dòng)#2低壓缸沿機(jī)組軸向向發(fā)電機(jī)端膨脹。#1低壓缸的前部通過(guò)定位中心梁推著中軸承箱、高中壓缸、前軸承箱沿機(jī)組軸向向調(diào)速器端膨脹。

3 機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)

機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)，機(jī)組轉(zhuǎn)子和汽缸的溫度相對(duì)較低，由于啟動(dòng)前，機(jī)組已進(jìn)行數(shù)小時(shí)的盤車操作，其設(shè)備的膨脹情況基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)的差脹可以參考初始值1.3mm。

機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)子和汽缸均受蒸汽的作用影響，由于轉(zhuǎn)子和汽缸存在質(zhì)面比的差別，使得轉(zhuǎn)子的膨脹高于汽缸。待轉(zhuǎn)速升至3000時(shí)，機(jī)組運(yùn)行溫度不斷提升，轉(zhuǎn)子的膨脹速度一直高于汽缸，此時(shí)的差脹從1.3升高至1.9，機(jī)組升高至3000轉(zhuǎn)速高保持穩(wěn)定運(yùn)行，轉(zhuǎn)子的膨脹趨于平緩，因汽缸的膨脹存在時(shí)間差，導(dǎo)致汽缸在轉(zhuǎn)子膨脹結(jié)束后繼續(xù)膨脹，待差脹達(dá)到最大值2.3后，開始向負(fù)方向移動(dòng)。

機(jī)組進(jìn)行并網(wǎng)過(guò)程中，蒸汽溫度與流量不斷提升，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子和汽缸的溫度不斷提升，而由于轉(zhuǎn)子的升溫超前于汽缸，最終導(dǎo)致差脹繼續(xù)向正差脹方向移動(dòng)。而隨著運(yùn)行的平穩(wěn)，轉(zhuǎn)子基本溫度達(dá)到固定值，而汽缸繼續(xù)升溫，導(dǎo)致差脹向反方向移動(dòng)；機(jī)組升負(fù)荷過(guò)程存在蒸汽和流量的不斷變化，導(dǎo)致差脹產(chǎn)生上下波動(dòng)的情況。

機(jī)組跳閘導(dǎo)致蒸汽輪機(jī)甩負(fù)荷運(yùn)行，轉(zhuǎn)子受到靜止部分的加熱作用而膨脹，差脹往正差脹方向發(fā)展且變化較為劇烈。機(jī)組打閘后轉(zhuǎn)速下降至盤車轉(zhuǎn)速，差脹回歸到初始值。

4 機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)

機(jī)組帶大負(fù)荷運(yùn)行后停機(jī)，缸內(nèi)溫度較高，盤車數(shù)小時(shí)后進(jìn)行熱態(tài)啟動(dòng)。熱態(tài)啟動(dòng)第一次升速時(shí)，高壓內(nèi)缸溫度較高。機(jī)組熱態(tài)升速過(guò)程中，蒸汽流量相對(duì)較小且溫度較低。蒸汽做功后其溫度降低，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子和汽缸存在一定的收縮，導(dǎo)致差脹向負(fù)方向移動(dòng)。機(jī)組升高至3000轉(zhuǎn)速后，振動(dòng)不斷發(fā)散至跳機(jī)值，打閘停機(jī)后，蒸汽的冷卻作用消失。轉(zhuǎn)子相對(duì)膨脹，機(jī)組差脹往正差脹方向變化。

5 轉(zhuǎn)子熱變形振動(dòng)預(yù)防與維護(hù)措施

在所有的汽輪機(jī)振動(dòng)的原因中，轉(zhuǎn)子變形導(dǎo)致汽輪機(jī)振動(dòng)的情況最多。汽輪機(jī)的運(yùn)行環(huán)境多為高溫高濕的環(huán)境，轉(zhuǎn)子在惡劣條件下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，會(huì)出現(xiàn)熱變形的情況。出現(xiàn)變形的轉(zhuǎn)子在汽輪機(jī)運(yùn)行中，轉(zhuǎn)子之間會(huì)出現(xiàn)貼合不密實(shí)的情況，進(jìn)而導(dǎo)致汽輪機(jī)的異常振動(dòng)。在判斷汽輪機(jī)振動(dòng)是否因轉(zhuǎn)子熱變形引起時(shí)，需要對(duì)轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致汽輪機(jī)振動(dòng)的具體過(guò)程進(jìn)行分析說(shuō)明，然后對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，進(jìn)而找到問(wèn)題的解決措施。在汽輪機(jī)剛沖轉(zhuǎn)時(shí)，汽缸的溫度較蒸汽的溫度低，隨著汽輪機(jī)的進(jìn)氣參數(shù)不斷升高，轉(zhuǎn)子的溫度不斷升高，隨著轉(zhuǎn)子的溫度不斷升高，可能會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子的材質(zhì)產(chǎn)生影響，產(chǎn)生變形進(jìn)而使得汽輪機(jī)的振動(dòng)情況加重；另外，轉(zhuǎn)子的線圈異常脫落也會(huì)影響汽輪機(jī)的振動(dòng)。針對(duì)這一特性，可以對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的表面進(jìn)行處理，在轉(zhuǎn)子表面用滑移材料(聚四氟乙烯)進(jìn)行表面覆蓋，通過(guò)此種方式，可以使得汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子匝線能夠在其表面進(jìn)行有效的伸縮，另外可以有效避免過(guò)高的熱量導(dǎo)致轉(zhuǎn)子匝線脫落。在汽輪機(jī)振動(dòng)出現(xiàn)時(shí)，如果該振動(dòng)由轉(zhuǎn)子熱變形引起，需對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行更換，徹底解決轉(zhuǎn)子變形問(wèn)題，對(duì)新更換的轉(zhuǎn)子進(jìn)行表面處理。

汽輪機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，如果出現(xiàn)異響或者非正常的振動(dòng)情況時(shí)，首先可以適當(dāng)降低汽輪機(jī)的負(fù)荷，如能減小振動(dòng)情況表明機(jī)組無(wú)明顯故障；如果降低負(fù)荷不能有效地消除振動(dòng)和異響，需及時(shí)破壞真空緊急停機(jī)，否則可能會(huì)引起比較嚴(yán)重的事故。

針對(duì)轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致汽輪機(jī)的振動(dòng)，需要及時(shí)更換新的轉(zhuǎn)子降低機(jī)組的振動(dòng)情況，消除振動(dòng)力能夠從根本上消除汽輪機(jī)的振動(dòng)。加強(qiáng)對(duì)汽輪機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)，在維護(hù)保養(yǎng)過(guò)程中，如果出現(xiàn)不和諧的機(jī)械摩擦聲音，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并對(duì)相應(yīng)的部件進(jìn)行維修和更換處理，避免因振動(dòng)造成更為嚴(yán)重的機(jī)組運(yùn)行故障。控制機(jī)組運(yùn)行中的干擾力的產(chǎn)生和存在，維持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的速度和潤(rùn)滑油粘度的正比例關(guān)系，避免干擾力造成油膜的破壞，杜絕低頻振動(dòng)的產(chǎn)生。另外，可以利用傳感器對(duì)汽輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)傳感器的數(shù)據(jù)分析，可以充分判斷出汽輪機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，在故障發(fā)生初期降低、解決隱患，避免對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行造成振動(dòng)影響。

6 結(jié)語(yǔ)

轉(zhuǎn)子和汽缸存在結(jié)構(gòu)、材質(zhì)的差別，在溫度變化的情況下，其出現(xiàn)不同的熱變形率，由于膨脹和收縮情況的差異，導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行可能產(chǎn)生振動(dòng)。機(jī)組啟動(dòng)和調(diào)峰運(yùn)行過(guò)程中，蒸汽流量和溫度不斷發(fā)生變化，導(dǎo)致溫度頻繁變化，因此進(jìn)一步導(dǎo)致差脹變化，本文對(duì)啟動(dòng)過(guò)程中的差脹變化情況進(jìn)行分析，并對(duì)熱變形振動(dòng)的預(yù)防措施進(jìn)行說(shuō)明。