火力发电厂汽轮机轴承振动大的原因分析及处理措施

时间：2022-04-21 01:02:32

关键字：汽轮机发电厂闷缸原理

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[导读]摘要:结合火力发电厂汽轮机的工作环境,对汽轮机轴承振动大的原因进行了分析,并对此提出了有针对性的处理措施,对今后汽轮机发电机组零部件尤其是轴承振动的检修及运行维护具有良好的借鉴意义。

引言

汽轮机是火力发电厂的重要设备,其设备结构复杂,运行环境恶劣,汽轮发电机组的故障率高,尤其是轴承异常振动,如果发现不及时或处理不当,会造成汽轮机轴瓦损坏、转子弯曲,甚至造成大轴断裂等事故,一旦发生故障就会造成极大的经济损失。为了提升汽轮机发电机组的可靠性,降低故障发生率,需要对汽轮机轴承振动大的原因进行分析,探讨影响汽轮机轴承振动大的原因,提出改进的措施,以提升汽轮机轴承运行的可靠性,延长汽轮机轴承使用寿命。

1汽轮机轴承振动大的原因分析

1.1汽轮机主轴激振现象

汽轮机主轴运行工况是反映汽轮机是否安全稳定运行的关键指标。汽轮机主轴的转速、偏心度、轴振动和胀差等参数变化都会引起轴承的异常振动,尤其是高参数大容量火力发电厂,其蒸汽对汽轮机的叶片不断产生冲击,导致气流激振,汽轮机主轴经常受到气流激振现象的影响后,导致与汽轮机主轴相配合的轴承振动异常,甚至振幅扩大。

1.2因转子热变形导致振动异常

印尼某火力发电厂一台型号N350-24.2/566/566的汽轮机在冷态启动时,在转子达到临界转速时,机组突然发生强烈振动,超过振动报警值125μm。究其原因:汽缸内蒸汽温度急剧上升,汽缸金属温度升速快,使汽缸上下缸温差、内外壁温差增大,容易引起汽缸膨胀不均匀。汽缸的温度和转子温度不同步,汽缸膨胀受阻,将会引起轴承位置和标高发生变化,从而导致转子中心发生改变,引起动静部分摩擦,造成机组振动。转子受热增加,振幅波动相对扩大。

1.3轴封供气压力变化的影响

轴封是保证汽轮机高速稳定运转的关键部件,通常选择金属材质的高压封片。随着汽轮机发电机组运行,轴封供汽的温度也逐渐升高,供气压力相应发生变化,导致高压封片的压力变化,封片内部供气压力和内部蒸汽压力之间的压力差造成轴承振动加剧。

2汽轮机轴承振动大的处理措施

随着技术进步,科研人员已探索出多种处理汽轮机轴承振动大的方法,包括排除气流激振对主轴的影响,减小主轴与轴承之间的摩擦面,减轻摩擦振动,完善主轴的加工质量等。本文进一步探索了通过"闷缸"原理消除振动现象,并研究了一种关于轴承振动的保护系统。

2.1利用汽轮机"闷缸"原理消除振动现象

汽轮机本体由转动部分和静止部分组成,转动部分包括动叶片、叶轮、主轴、联轴器及紧固件等旋转部件:静止部分包括汽缸、喷管隔板、蒸汽室、轴承、滑销系统、隔板套、轴承座、汽封、机座和下紧固件。汽轮机工作原理:锅炉产生的高压蒸汽推动汽轮机透平叶轮旋转,将蒸汽的热能转变为转子回转的机械能。汽轮机转子与发电机转子连接,汽轮机回转带动发电机回转,切割磁力线,机械能变为电能。"闷缸"原理就是隔绝汽轮机所有进汽,包括排汽或疏水到凝汽器:停止汽轮机本体的一切疏水,尽可能保持汽缸上下温度一致,以减少转子的热弯曲。

"闷缸"操作:机组突然发生强烈振动超过125μm时,汽轮机应该采取紧急停机措施,立即破坏真空进行闷缸操作。"闷缸"操作步骤主要就是破坏真空,关闭所有的进气门、疏水门,具体包括:(1）恢复润滑油系统向汽轮机轴承供油:启动顶轴油泵:(2）开启真空破坏阀,停止射水泵运行,即空气进入汽轮机,产生鼓风摩擦,对转子起制动作用,使转子停止转动:

(3）隔离汽轮机本体的内、外冷源:(4）关闭进入汽轮机所有汽门以及所有汽轮机本体、抽汽管道疏水门,使汽轮机上下汽缸和转子的温度达到一致:(5）监视汽缸上下缸的温差并确保在设定范围内:(6）检修机头架上的百分表,检查转子弯曲随时间的变化情况,转子弯曲超过规定值,禁止其启动:(7）当汽缸上下缸温差小于设定值时,温差越大越容易造成转子弯曲,转子随着温差的减小,弯曲度变小,手动试盘车:(8）转子多次180u盘转,当转子弯曲值回到正常值时,投入连续盘车。

利用汽轮机"闷缸"原理解决汽轮机振动问题,不仅适用于型号为N350-24.2/566/566凝汽式汽轮机,同时也适用于其他型号的汽轮机。

2.2轴承振动保护系统的应用

该轴承保护系统包括TSI采集卡和DEH采集卡,TSI采集卡和DEH采集卡信号连接,TSI采集卡的输入端连接有多个振动信号采集单元,振动信号采集单元固定在轴瓦外壁上,DEH采集卡的输出端依次连接故障信号处理模块、振动信号判断模块、振动信号运算模块和振动信号输出模块,故障信号处理模块接收DEH采集卡输出的第一信号并输出第二信号,第二信号连接在振动信号判断模块的输入端,振动信号判断模块输出第三信号,并输入至所述振动信号运算模块中,振动信号运算模块输出第四信号,并输入至所述振动信号输出模块中,振动信号输出模块输出第五信号,通过信号线缆发送至ETS系统中。轴承振动保护系统示意图如图1所示。