詳解汽輪機(jī)的軸向位移
詳解汽輪機(jī)的軸向位移
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機(jī)組的軸向位移應(yīng)保持在允許范圍內(nèi),一般為0.8~1.0mm,超過這個(gè)數(shù)值就會(huì)引起動(dòng)靜部分發(fā)生摩擦,發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞事故,如軸彎曲,隔板和葉輪碎裂,汽輪機(jī)葉片斷裂等。
轉(zhuǎn)子軸向位移(也被成為竄軸)這一指標(biāo)主要是用以監(jiān)督推力承軸的工作狀況。
汽輪機(jī)運(yùn)行中,汽流在其通道中流動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的軸向推力是由推力承軸來承擔(dān)的,并由它來保持轉(zhuǎn)子和汽缸的相對軸向位置。不同負(fù)荷下軸向推力的大小是不同的,推力承軸在受壓時(shí)產(chǎn)生的彈性變形也相應(yīng)變化,所以運(yùn)行中應(yīng)該將位移數(shù)值和準(zhǔn)值作比較,借以查明機(jī)組運(yùn)行是否正常。
作用在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向推力,是由推力承軸來承受的,推力承軸承受轉(zhuǎn)子的軸向推力并維持汽輪機(jī)通流部分正常的動(dòng)靜軸向間隙。軸向推力的變化將影響推力承軸工況的變化,進(jìn)而會(huì)影響到汽輪機(jī)動(dòng)靜軸向間隙。從汽輪機(jī)安全運(yùn)行的角度看來,動(dòng)靜軸向間隙是不允許有過大的變化的,所以 通常均在推力承軸部位裝設(shè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸向位移監(jiān)測裝置 ,以保證汽輪機(jī)組的安全工作。
推力承軸,包括承軸座架、瓦架、油膜,并非絕對剛性,也就是說在軸向推力用下會(huì)產(chǎn)生一定程度的彈性位移。如果汽輪機(jī)軸向推力過大,超過了推力承軸允許的負(fù)載限度,則會(huì)導(dǎo)致推力承軸的損壞,較常見到的就是推力瓦磨損和燒毀,此時(shí)推力承軸將不能保持機(jī)組動(dòng)靜之間的正常軸向間隙,從而將導(dǎo)致動(dòng)靜碰磨,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成更大的設(shè)備損壞事故。
軸向位移保護(hù)裝置是用來檢測汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和靜子之間相對位移,它根據(jù)推力軸承承載能力和流通部分間隙規(guī)定了報(bào)警值和停機(jī)值,當(dāng)軸向位移驟增值超過規(guī)定值時(shí),軸向位移保護(hù)裝置能自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)停機(jī),防止軸向位移增大時(shí)汽輪機(jī)受到損傷。
軸向位移為正值時(shí),大軸向發(fā)電機(jī)方向移動(dòng) ,若此時(shí)汽缸膨脹遠(yuǎn)小于軸的膨脹,差脹不一定向正值方向變化;如果機(jī)組參數(shù)不變,負(fù)荷穩(wěn)定,差脹與軸向位移不發(fā)生變化。機(jī)組啟停過程中及蒸汽參數(shù)變化時(shí),差脹將會(huì)發(fā)生變化,由于負(fù)荷的變化而軸向位移也一定發(fā)生變化。運(yùn)行中軸向位移變化,必然引起差脹的變化。
在冷態(tài)時(shí),軸向位移的零點(diǎn)是將轉(zhuǎn)子的推力盤向非工作瓦塊推足時(shí),定為零位, 脹差的零位則將轉(zhuǎn)子的推力盤向工作面瓦塊推足時(shí)定為零位 。在冷態(tài)起動(dòng)前,脹差的指示只能為零或負(fù)值,軸向位移的指示只能是正值或零。
3、引起汽輪機(jī)軸向位移增大的主要原因 過 熱蒸汽流量變化。
汽輪機(jī)葉片結(jié)垢使流通面積減小。 過熱蒸汽溫度變化。 機(jī)組負(fù)荷變化。 高壓軸封大量漏汽導(dǎo)致軸承座溫度升高。 高壓汽封疏汽壓調(diào)節(jié)變化。 汽輪機(jī)葉片在運(yùn)行中斷落。 汽輪機(jī)基礎(chǔ)沉降也可會(huì)影響軸向位移的變化。 推力軸瓦磨損或損壞,推力瓦工作失常。 抽汽停用,軸向推力變化。 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子竄動(dòng)。 頻率變化。 汽輪機(jī)真空變化。 電氣式軸位移表受頻率,電壓的變化影響。 液壓式軸位移表受主油泵出口油壓、油溫變化等影響。 過熱蒸汽含水高,造成汽輪機(jī)“水沖擊”
汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向位移是用來監(jiān)視推力軸承工作狀況的。近來,一些機(jī)組還裝設(shè)了 推力瓦油膜壓力表 ,運(yùn)行人員利用這些表計(jì)監(jiān)視汽輪機(jī)推力瓦的工作狀況和轉(zhuǎn)子軸向位移的變化。
汽輪機(jī)軸向位移停機(jī)保護(hù)值一般為推力瓦塊烏金的厚度-0.1 ~ 0.2mm,其意義是當(dāng)推力瓦烏金磨損熔化而瓦胎金屬尚未觸及推力盤時(shí)即跳閘停機(jī),這樣推力盤和機(jī)組內(nèi)部都不致?lián)p壞,機(jī)組修復(fù)也比較容易。
在推力瓦工作失常的初期,較難根據(jù)推力瓦回油溫度來判斷。因?yàn)橛土亢艽?,反?yīng)不靈敏,推力瓦烏金溫度表能較靈敏地反映瓦塊溫度的變化。但是運(yùn)行機(jī)組推力瓦塊烏金溫度測點(diǎn)位置及與烏金表面的距離,均使測得的溫度不能完全代表烏金最高溫度。因此,各制造廠根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)制定了限額。油膜壓力測點(diǎn)能夠立即對瓦塊負(fù)荷變化作出反應(yīng),但對油膜壓力的安全界限數(shù)值,目前還不能提出一個(gè)共同的標(biāo)準(zhǔn)。
當(dāng)軸向位移增加時(shí),運(yùn)行人員應(yīng)對照運(yùn)行工況,檢查推力瓦溫度和推力瓦油回溫度是否升高及差脹和缸脹情況。如證明軸向位移表指示正確,應(yīng)分析原因,并申請做變負(fù)荷試驗(yàn),做好記錄,匯報(bào)上級,并應(yīng)針對具體情況,采取相應(yīng)措施加以處。
汽輪機(jī)都有設(shè)計(jì)的推力軸承的工作面和非工作面,一般正常情況下受力應(yīng)該與設(shè)計(jì)一致,即工作面承受軸向推力,但這并不是一成不變的,與安裝水平、進(jìn)汽方式、機(jī)組各級級壓力、軸向推力的平衡情況等等有關(guān),在某些特殊工況或異常工況下,原設(shè)計(jì)的非工作面也可承受軸向推力,但無論正向還是負(fù)向的軸位移都不能超過跳閘值。
汽輪機(jī)推力瓦工作面與非工作面只是名稱上的不同,其瓦塊構(gòu)造及受力能力完全相同(但由于安裝定位插銷及進(jìn)油口的位置不同,一般安裝時(shí)不好隨意調(diào)換),推力瓦的工作面在運(yùn)行中不一定就是受推力的瓦塊。汽輪機(jī)在全冷態(tài)時(shí)需對汽輪機(jī)的軸位移、差脹、安裝間隙等參數(shù)進(jìn)行定零位或測量時(shí),用外力(如千斤頂)預(yù)加一定的力在轉(zhuǎn)子的推力盤上(如10噸的力),使推力盤與推力瓦靠緊,此時(shí)就是差脹、軸位移的測量零位,推向的那一側(cè)推力瓦側(cè)稱為推力瓦工作面。
對于高中壓合缸的汽輪機(jī),低壓缸對軸向推力的大小影響比較大, 正常情況下,汽機(jī)的軸向推力是指向發(fā)電機(jī)側(cè)的,所以靠近發(fā)電機(jī)一 側(cè)的為工作面 ,當(dāng)機(jī)組負(fù)荷急劇變化時(shí),軸向推力的方向指向機(jī)頭,靠近機(jī)頭側(cè)的一面為工作面。工作面和非工作面只是相對的,沒有嚴(yán)格的界限,不同情況有不同的解釋。
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