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汽輪機運行技術(下)

發布時間 2009-12-22

汽輪機運行技術(下)



六、工況變化對汽輪機安全經濟運行的影響
⑴ 流量變化時軸向推力的變化
汽輪機的軸向推力是由蒸汽的壓力差作用在葉片、葉輪、平衡活塞和軸封套等處而産生的,其中主要是由葉片和葉輪前後靜壓差作用産生的。
軸向推力是随着機組流量增大而增大的,因爲當流量增大時,雖然末級的反動度減小,但是由于調節級的反動度增大,各級前後的壓差增大以及蒸汽作用在葉片上的軸向分力增大,故整個機組的軸向推力增大。反之,當流量減小時,機組的軸向推力也減小。
通流部分積垢時,将使噴嘴和葉片通流截面發生變化。這樣蒸汽通過噴嘴和葉片時,不但要增加級的壓力降,而且當葉片通流面積減少得比噴嘴多時,還要增大反動度,因此在通流部分結垢時,将會導緻軸向推力增大。另外噴嘴和葉片的腐蝕,尤其是出口邊緣腐蝕,都會引起通流面積增大,從而引起軸向推力的變化。
軸向推力的變化在很大程度上取決于通流部分間隙(包括前封套、隔板以及葉片頂部間隙)的變化,如果在安裝或檢修時調整不當,或在汽輪機起停中的熱變化等原因使動靜部分發生磨損,間隙增大(尤其是高壓部分間隙增大)時,将會導緻軸向推力增大。
 
七、蒸汽參數變化對汽輪機工作的影響
 
⑴ 主蒸汽溫度變化的影響
在實際運行中,主蒸汽溫度變化的可能性較大。而溫度變化對汽輪機的安全和經濟比壓力變化更爲嚴重。
主蒸汽溫度過高的危害如下:
① 主蒸汽溫度升高過多,首先在調節級内熱降增加,在負荷不變的情況下,調節級的動葉片有可能發生過負荷現象。
② 主蒸汽溫度過高,會使金屬材料的機械強度降低,蠕動速度增加,導緻設備的損壞或部件的使用壽命縮短。
③ 汽溫過高還會使各受熱部件的熱變形和熱膨脹加大;若膨脹受阻則有可能引起機組振動。
主蒸汽溫度下降的危害是:
① 如果汽溫下降的緩慢的,這時的溫度應力雖不是主要矛盾,但爲保持電負荷不變就要增加進汽量。
② 在汽壓不變的情況下,汽溫降低,末幾級的蒸汽溫度要增大,對末幾級動葉片的沖蝕加劇,葉片的使用壽命縮短。
③ 汽溫急劇下降時,汽缸等高溫部件會産生很大的熱應力及熱變形,嚴重時會使動、靜部分造成磨損事故。
④ 汽溫降低還會使軸向推力增加。
⑤ 汽溫急劇下降,往往是水沖擊事故的征兆,必須引起運行人員的密切注意。
⑵ 排汽壓力升高對汽輪機的影響
① 排汽壓力升高,汽輪機的可用熱降減少,除了不經濟外,汽輪機出力也将降低。
② 排汽缸及軸承座等部件受熱膨脹,可能引起中心變化,汽輪機産生振動。
         八、常見的振動現象及其原因分析
 ⑴ 強迫振動
引起強迫振動的因素主要有以下幾個方面:
①    轉子質量不平衡
轉子質量不平衡所引起的振動的主要特點是振動頻率和轉子轉速一緻,振幅的大小可以看作和轉速的平方成正比。
② 轉子中心不正和聯軸器本身有缺陷
所謂轉子的中心,主要指靠背輪的同心度和瓢偏度。轉子中心變化所産生的振動主頻率和轉速一緻,振動波形呈正弦波,且不随機組負荷及運行時間變化。
對于活動式靠背輪,如果中心聯接不正或靠背輪本身有缺陷(如牙齒磨損,吃力不均勻等),在機組并列或解列以及負荷變化過程中,振動會産生突變現象,但與運行時間長短無關。
③    汽輪機膨脹受阻
當汽輪機膨脹受阻時,将引起各軸承之間的位置标高發生變化,導緻轉子中心破壞;同時還會改變軸承座與台板之間的接觸狀态從而減弱了軸承的支承剛度;有時還會引起動靜摩擦造成轉子新的不平衡。
這類振動通常表現爲振幅随着負荷的增加而增大,但随運行時間延長振動有減小和趨勢。
④    電磁幹擾力引起的振動
電磁幹擾力引起的振動,主要是發電機組轉子與靜子之間磁場分布不均造成的。
⑤    支承剛度不足和共振
震動系統的支承剛度不足所引起的振動,其特點與轉子質量不平衡所産生的振動相似。
支承剛度下降通常是由于軸承座與台板、軸承座與汽缸、軸承座與基礎之間的聯接松動造成的。
⑥ 轉軸局部摩擦
汽輪機機組的動靜摩擦,是現場經常遇到的問題。轉子在高速運轉中,由于或多或少地存在着質量不平衡,而不平衡質量産生的離心力又必然會造成轉子彎曲變形,所以一但發生動靜摩擦,總是首先發生在撓曲凸面的局部,這種轉子局部摩擦受熱膨脹,使轉子産生熱彎曲。
                九、通流部分動靜磨損
 高速運轉的汽輪機組,具有非常強大的轉動力矩,一但發生動靜摩擦,動靜體就要受熱膨脹,膨脹又加劇摩擦,從而惡性循環,造成嚴重的設備損壞。
⑴ 通流部分動靜摩擦的原因
①    動靜部套加熱或冷卻時,膨脹或收縮不均勻;
②    動靜間歇調整不當;
③    推力或支承瓦損壞;
④    轉子套裝部件松動位移;
⑤    機組強烈振動;
⑥    通流部分部件破損或硬質雜質進入通流部分。
⑵ 防止動靜摩擦的技術措施
①    認真分析轉子和汽缸的膨脹特點和變化規律,制定出有效的對策,并熟練地掌握調整和控制脹差的方法。
②     認真檢查和調整通流部分間隙,必要時對規定值作适當的修改,使之适應正常運行的需要。
③ 加強啓動、停機和變工況時對脹差的監視,注意對脹差的控制和調整。
        十、汽輪機大軸彎曲的原因
 大軸彎曲主要有以下幾種情況:
⑴ 由于動靜摩擦,使轉子局部過熱,而過熱部分的膨脹受到周圍材質的約束,從而産生壓縮應力,如果在這種壓力超過了材料的屈服極限,就将産生塑性變形。在轉子冷卻以後摩擦的局部纖維組織變短,又受到殘餘拉應力的作用,從而造成大軸變形。
⑵ 停機後在汽缸溫度較高時,因盤車不當引起的大軸彎曲。
⑶ 轉子的材料存在過大的内應力,在較高的工作溫度下經過一段時間的運轉以後,内應力逐漸得到釋放從而使轉子産生彎曲變形。
⑷ 套裝轉子在裝配時,偏斜、蹩勁也會造成大軸彎曲。
實踐表明,上下汽缸溫差過大,往往是造成大軸彎曲的初始原因。
        十一、汽輪機葉片損壞的原因
 ⑴ 機械損傷
⑵ 水擊損傷
⑶ 腐蝕和鏽蝕損傷
⑷ 葉片本身存在缺陷
 
十二、汽輪機超速
汽輪機超速的原因
⑴ 調速系統有缺陷
汽輪機調速系統的任務,不但要保證汽輪機在額定轉速下正常運行,而且還要保證在甩掉全部負荷以後轉速的升高不超過規定的允許值。所以調速系統是防止汽輪機超速的第一個關卡。汽輪機甩掉負荷後,轉速飛升過高的原因有以下幾個方面:
①    調速汽門不能正常關閉或漏汽量過大;
②    調速系統遲緩率過大或部件卡澀;
③    調速系統不等率過大;
④    調速系統動态特性不良;
⑤    調速系統整定不當,如同步器調整範圍、配汽機構膨脹間隙不符合要求
等。
    ⑵ 汽輪機超速保護系統故障
造成危急保安器不動作或當作過遲的原因主要有:
①    重錘或飛環導杆卡澀;
②    彈簧在受力後産生過大的徑向變形,以緻與孔壁産生摩擦;
③    脫扣間隙過大,撞擊子飛出後不能使危急遮斷器滑閥動作;
④    危急遮斷器滑閥卡澀;
⑤    自動主汽門和調速汽門卡澀;
⑥    抽汽逆止門不嚴或拒絕動作。
⑶ 運行操作調整不當
①    油質管理不善,如汽封漏汽過大造成油中進水,引起調速和保護部套卡
澀;
②    運行中同步器調整超過了規定調整範圍,這時不但造成機組甩負荷後飛升轉速過高,而且還會使調節部套失去脈動,從而造成卡澀;
③    蒸汽帶鹽,造成主汽門和調速汽門卡澀;
④    超速試驗操作不當,轉速飛升過快。
防止汽輪機超速事故的措施
⑴ 堅持調速系統動靜态特性試驗。汽輪機大修後或爲處理調速系統缺陷更換了調速部套以後,均應作汽輪機調速系統試驗。調速系統的速度變動率和遲緩率應符合技術要求。
⑵ 對新裝機組或對機組的調速系統進行技術改造以後,應進行調速系統動态特性試驗,以保證汽輪機甩負荷後,飛升轉速不超過額定值。
⑶ 機組大修後、甩負荷試驗前、危急保安器解體檢查以後,都應做超速試驗。
⑷ 合理地整定同步器的調整範圍,上限富裕行程不宜過大,一般要求高限比額定轉速n0高[δ+(1~2)%] n0;低限(周波下降的方向)能降低(3~5)%的額定轉速。配汽機構要保證汽輪機在熱狀态下能嚴密關閉調速汽門。
⑸ 汽輪機的各項附加保護,如磁力斷路油門等要進行嚴格的檢查試驗,保證符合技術要求,并經常投入運行。
⑹ 按照規定定期進行自動主汽門、調速汽門的活動試驗。
⑺ 運行中發現主汽門、調速汽門卡澀時,要及時消除。
⑻ 加強對油質的監督,定期進行油質分析化驗,防止油中進水或雜質造成調節部套卡澀或腐蝕。
⑼ 加強對蒸汽品質的監督,防止蒸汽帶鹽使門杆結垢,造成卡澀。
⑽ 運行人員要熟悉超速時的象征(如聲音異常、轉速指标連續上升、油壓升高、振動增大、負荷到零或僅帶廠用電等),遇到超速情況時應按規程規定進行緊急停機處理,防止事故擴大。
十三、軸瓦損壞
⑴ 軸瓦損壞原因
除了水沖擊事故造成的推力瓦損壞以外,軸瓦損壞的原因還有以下幾個方面:
① 軸承斷油 ② 機組強烈振動 ③ 軸瓦制造不良或形狀不良
⑵ 防止軸瓦損壞的技術措施
① 切換冷油器或切換過濾器時,均應在班長監護下由汽機運行負責人主持,按操作票進行。操作過程中要嚴密監視潤滑油壓變化情況。
② 在進行供油系統倒換操作時,要注意将準備投入的冷油器、過濾器等容器内積存的空氣排淨。
③ 潤滑油系統的閥門應采用明杆門,以便識别開關狀态或開啓程度,并應有開關方向指示和手輪止動裝置。
④ 加強對軸瓦的運行監督,汽輪機軸承應裝有防止軸電流裝置。
⑤ 油箱位保持正常。濾網前後油位差超過規定值時應及時清掃過濾網。
⑥ 潤滑油壓要保持在設計要求的範圍内運行。
⑦ 在機組起停過程中,要合理控制潤滑油的溫度。
⑧ 在機組運行中發現下列情況之一時,應立即打閘停機:
A 任一軸承回油溫度超過75℃或突然連續升高至70℃時;
B 主軸瓦烏金溫度超過85℃時;
C 回油溫度升高,且軸承内冒煙時;
D 潤滑油泵啓動後,油壓低于運行規程允許值時。
十四、油系統着火
⑴ 油系統失火事故的原因
① 油系統着火,必須具備兩個條件:一是油漏出;二是附近有未保溫或保溫不良的熱體。
⑵ 防止汽輪機油系統着火的技術措施
① 油系統的布置應盡量遠離高溫管道,油管最好能布置低于高溫蒸汽管路的位置。油管應盡量減少法蘭。
② 汽輪機油系統的安裝和檢修,必須保證質量,閥門、法蘭盤、接頭的接合面必須認真研刮,做到接觸良好,不滲不漏,管道不應蹩勁。
③ 油系統漏油現象時,必須查明原因,及時修複,漏出的油應及時拭淨。
    ④ 現場應配備足夠數量的消防器材,并經常檢查,以保證其處于完好備用狀态。

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