火力发电厂汽轮发电机组安装的轴系找正技术与运行稳定性分析

0引言

火力发电厂汽轮发电机组是电力系统的关键设备,其安装质量直接影响机组的运行效率与安全性。轴系找正作为确保机组稳定运行的重要技术,旨在消除轴系误差,避免因不对中引发的振动与故障。随着机组规模的增大i传统找正技术面临精度和工艺上的挑战。因此,研究和优化轴系找正技术,对于提高设备稳定性、延长寿命及降低维修成本至关重要[1]。本研究旨在分析当前轴系找正技术相关问题,提出改进方案,并验证其对机组运行稳定性的影响。

1火力发电厂汽轮发电机组安装轴系找正问题分析

1.1 轴系找正中的误差问题

在火力发电厂汽轮发电机组安装过程中,轴系找正误差是影响机组性能的重要因素。常见的误差来源包括设备安装精度不足、测量工具的局限性以及环境因素的影响。安装时的精度不符合要求,轴系对中误差通常可达0.1~0.2mm,这看似微小的误差,却会在高速运行中引发显著的振动和不均匀负载,影响机组的正常运行。

环境温度变化对轴系的影响不可忽视。汽轮机在运行过程中,轴系因热膨胀或收缩发生变化,通常会产生0.3 mm左右的位移,这种热变形在高温下尤为明显[2]。

1.2轴系找正不当对机组运行稳定性的影响

轴系找正不当会直接影响机组的运行稳定性。未正确对中的轴系会导致转子与定子之间的不均匀负载,进而引起机组振动。在高速运行状态下,轴系误差会使振动幅度增加20%~40%,并可能导致机组在某些频率范围内产生共振现象。实际数据显示,机组在6 000 r/min运行时,若轴系不对中,振动幅度可达6 mm/s,而设计标准要求振动幅度应控制在4 mm/s以下。这种过度振动不仅增加了设备的磨损,还可能导致故障停机,增加了维修成本。为避免此类问题,现代机组通常配备了实时振动监测系统,以便及时调整轴系的位置,确保设备稳定运行。振动的增加还会加剧传动效率的损失,导致机组的工作效率下降,造成不必要的能量浪费。

1.3轴系找正不当对机组设备寿命的影响

轴系不对中对设备寿命的影响尤为显著。由于轴系偏移,轴承、密封件等关键部件将遭受额外的摩擦和不均匀负载,导致加速磨损。轴承的工作负荷与其寿命成反比关系,轴系误差增大会导致轴承寿命大幅缩短。根据实际数据,若轴系对中不当,轴承的损坏速度将显著加快,从而导致轴承寿命比设计预期短30%~50%[3]。

轴系不对中还会导致密封件磨损过快,尤其是在蒸汽汽轮机中,轴封的性能对机组的热效率和安全性至关重要[4]。某案例中,由于轴系找正误差,密封件的磨损速率比正常值提高了20%,导致蒸汽泄漏量增加,从而增加了设备的运行风险和维护成本。

轴系偏差对机组轴承寿命影响如图1所示。

轴系找正不当不仅影响机组的运行稳定性,还加剧了关键部件的磨损,缩短了设备使用寿命。因此,确保轴系找正精度对于提升机组运行可靠性、延长设备寿命、降低维护成本具有重要意义。

2火力发电厂汽轮发电机组安装的轴系找正技术方案

2.1轴系找正前期准备与设备检查

在进行火力发电厂汽轮发电机组的轴系找正前期准备时,首先必须对机组的安装和设备状态进行详细检查,确保各项条件满足技术要求。轴系对中工作需要机组基础具有高精度,尤其是基础的平整度和安装精度应达到一定要求。通常情况下,设备基础的平整度误差不得超过0.2 mm,而安装误差不能超过0.1 mm。任何不符合要求的基础或安装偏差都会导致后续找正操作的误差,进而影响机组的稳定运行[5]。

在检查过程中,需要对设备进行充分的温度和湿度评估。温度变化会导致轴系热膨胀或收缩,因此,所有找正操作应在设备温度稳定之后进行。对于汽轮机这种高温设备,找正工作应在启动后的温度平衡阶段进行,以避免因温差造成额外的误差。常见的温度差异会导致0.3 mm的轴系位移。因此,操作时需考虑环境因素对精度的影响,必要时采取温度补偿措施。

测量工具的校准同样至关重要,确保测量设备的精度和准确性是前期准备的重要环节。因此,应选择合适的测量工具并确保其精度。在进行精确找正时,激光对中仪作为高精度工具,其测量精度可达0.02 mm。

2.2轴系找正方法与技术选型

轴系找正方法的选择直接决定了找正精度和机组的稳定性。在火力发电厂汽轮发电机组的轴系找正过程中,选择合适的技术方法至关重要,尤其是对精度要求高的设备。基于机组规模和精度要求,通常采用激光对中法进行轴系找正。这一方法具有较高的精度和可靠性,能够确保轴系在动态和静态条件下的精确对中。轴系找正方法与技术选型如表1所示。

激光对中法被广泛应用于高精度要求的火力发电厂汽轮发电机组中,其精度可达±0.02 mm,在动态和静态条件下都能提供可靠的测量数据。其优点是实时性强、数据处理便捷,能够在短时间内完成多点测量并进行误差分析,极大地提升了找正效率和精度。

数字化光学法适用于中型设备,能够提供较高的测量精度,并且能够应对设备的动态误差。对于那些对精度要求略低的机组,采用数字化光学法能够平衡成本和精度。电子对中法则适用于精度要求较低的设备,其测量精度约为±0.1 mm,操作简便且成本低,适合中小型机组的轴系找正。

2.3轴系找正实施步骤及关键控制点

激光对中法是确保火力发电厂汽轮发电机组精确轴系找正的核心技术,本文以激光对中法为例进行研究[6]。激光对中法的高精度和实时数据分析能力能显著提高设备的稳定性,但其效果依赖于以下关键控制点:

1)测量工具的校准:激光对中仪须经过严格校准,确保基准点与机组安装基准对齐。任何校准不准确都可能导致测量偏差,从而影响最终结果。激光对中仪简单结构如图2所示。

2)测量过程中的振动与干扰:激光对中法依赖稳定的光信号传输,外界振动和温度变化会影响测量精度。测量时设备应保持稳定,避免操作人员或环境因素对测量的干扰。仪器传感器需要稳固固定,避免振动带来的误差。

3)测量点的选择与数据采集:选择合适的测量点是确保数据精度的关键,特别是在动态和静态条件下进行测量,通常选择转子、定子和轴承接触面作为测量点,通过多点交叉验证,确保数据的准确性。

4)误差分析与修正:激光对中仪会实时显示轴系偏差,数据需要通过计算机分析,进行误差修正。水平和垂直方向的偏差应控制在±0.02 mm以内。超出范围时,需要重新调整并验证。

5)调整后的验证与再测量:调整后,应再次测量验证轴系是否达到预期精度。验证结果应与初始测量数据对比,确保误差在允许范围内。通常在调整后的48 h内复测,以保证精度的稳定性。

2.4轴系找正后的验证与调整

找正后的验证是确保机组稳定运行的最后环节,验证过程通常通过测量轴系的水平和垂直偏差值进行精度对比。验证公式如下:

式中:ΔX为轴系误差的总偏差;X1,Y1和X2,Y2分别为调整前后测量的水平和垂直误差值。

验证过程中,若轴系偏差超出允许范围 (通常为±0.02 mm),则需重新调整。调整后,通常要求在48 h内进行复测,确认轴系是否稳定,并确保调整过程中未受到外部环境影响。尤其要关注设备的热膨胀、载荷变化等因素对对中精度的影响,确保在动态和静态条件下的精度一致。通过验证和必要的再测量,确保轴系在实际运行条件下能够保持稳定的对中状态,从而保证机组的长期稳定运行。

3技术应用与运行稳定性分析

3.1 项目背景

项目涉及某火力发电厂的汽轮发电机组安装和轴系找正工作。该机组总功率为600MW,采用最新型的超临界压力技术,主要用于向电网提供稳定的电力输出。为保证机组的高效运行和长期稳定性,轴系的精确找正显得尤为重要。在安装过程中,轴系找正的误差直接影响机组的振动水平、运行效率及设备寿命,因此,必须严格按照标准进行轴系找正,确保机组能够在最优状态下投入运行。

3.2轴系找正技术的应用方案

本研究采用的轴系找正技术基于第2章提出的激光对中法。该方法使用精度为±0.02 mm的激光对中仪,能够实时监测轴系偏差,确保机组轴系达到设计的对中精度。在实际应用中,首先对设备基础的平整度和安装精度进行检查,然后使用激光对中仪对主轴和辅助轴进行测量。通过计算机辅助分析和实时数据反馈,动态调整轴系位置,确保误差控制在±0.02mm以内。找正后的验证也通过激光对中法进行复测,确保轴系在运行过程中能够保持最佳的对中状态,从而提高机组稳定性,减少振动和磨损,延长设备使用寿命。该技术应用流程如图3所示。

3.3运行稳定性分析

在机组投入运行后,对其运行稳定性进行了全面分析,重点关注轴系找正对机组振动、效率和设备寿命的影响。运行期间的振动和效率数据如表2、表3所示。

如表2所示,轴系找正后的振动幅度明显下降,振动减少了33.3%,并且随着运行时间的延长,振动幅度逐步减小,说明找正工作有效降低了机组的振动,提高了运行平稳性。表3中的数据显示,轴系找正后机组的效率得到了持续提升,输出功率从590 MW增加到610 MW,提升幅度为3.4%,这反映了轴系找正对提高机组工作效率的积极作用。

运行稳定性分析还表明,轴系找正对设备寿命也产生了长远的影响。由于减少了振动和磨损,设备的磨损速率得到了有效控制,延长了机组的使用寿命。通过定期监测和优化找正技术的应用,预计该机组的维护间隔期可延长15%以上,减少了维修成本和停机时间。

4 结束语

本研究对火力发电厂汽轮发电机组轴系找正技术的分析与应用,证明了高精度轴系找正对机组性能的显著影响。激光对中法作为一种先进的找正技术,在提高设备稳定性、减少振动和提高效率方面展现了明显优势。研究表明,精确的轴系找正不仅能够延长设备的使用寿命,还能有效减少故障率和维护成本,提升机组的经济效益。未来,随着技术的不断发展,轴系找正技术将在更大规模的机组和更复杂的工作环境中得到应用,为火力发电厂的长期稳定运行提供更有力的技术支持。

[参考文献]

[1]顾晨佳.汽轮机轴系对轮连接孔加工方法研究[J].黑龙江科技信息,2017(9):109.

[2]刘亚慧,张杰.四合一机组安装中轴系对中找正法[J].哈尔滨商业大学学报(自然科学版),2016,32(5):526—528.

[3]付胜宽.船舶轴系的找正安装探讨[J].科技创业家,2014(8):223.

[4]魏文博.轴系找中心技术简介及现场应用[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2013(7):246—247.

[5]南京工程学院.汽轮发电机组轴系找正测量仪[Z],2012.

[6]李祥.汽轮发电机组轴系找正[J].中国电力企业管理,2011(8):143—145.

《机电信息》2025年第23期第5篇