汽輪機通流部分的動靜摩擦

閆青，羅霄 ，徐朝林，李東

汽輪機的動靜摩擦故障是一類常見事故，由于這種事故發生在汽缸內，無法直接觀察，因此只能根據事故的原因、現象進行判斷。余熱發電中控操作員應嚴格按照規程要求操作，開機時要充分暖管、暖機、排盡疏水，按規定時間升速；機組運行時，應加強對鍋爐的監控，保證鍋爐水位為正常值。

1 汽輪機動靜摩擦的現象

（1）機組的振動增大，甚至強烈振動。這是最直觀的現象，監控機組振動的瓦振會明顯上升，并出現報警，尤其是1號、2號瓦振。引起機組振動的動靜摩擦也是多方面的，它又分軸向摩擦和徑向摩擦兩種。

（2）前后汽封處產生火花。這種火花主要是通流部分的部件損壞或硬質雜物進入通流部分引起的。

（3）汽缸內部有金屬摩擦的聲音。這種聲音是在機組的周而復始的轉動中，到某一固定點處的“嚓嚓”聲。

（4）有大軸撓度指示表計的機組，指示值將增大或超限，中控和現場均發出報警聲。

（5）若推力軸承損壞，則推力瓦溫度及推力瓦回油溫度均會升高，軸向位移和脹差的指示值均可能超標，并發出報警信號。

（6）上下汽缸溫差急劇增大，溫差超過50°C，并將繼續增大。

2 汽輪機通流部分動靜摩擦產生原因

造成汽輪機動靜摩擦的事故原因是多方面的，因此操作員在運行中要根據具體的現象來判斷發生摩擦的原因，以便“對癥下藥”，采取最好的措施，將事故發生的可能縮至最小范圍。

（1）動靜間隙安裝、檢修調整不當。在汽輪機的安裝過程中，沒有全面考慮各種因素的影響，未能制定出合理的動靜間隙，在汽輪機啟動和運轉過程中，汽缸的熱應力和熱變形以及各受力部件的機械變形，必然會引起動靜間隙的變化。因此，需要檢修人員在安裝和檢修過程中進行認真檢查和調整。如果間隙調整不當，就會引起動靜摩擦。

（2）動靜部件加熱或冷卻膨脹不均勻。對汽輪機來說，相對于轉子，汽缸質量比較大，但受熱面比較小，即轉子和汽缸的質面比相差較大。在啟動過程中，轉子加熱和膨脹的速度比汽缸快，這樣就會產生膨脹差值，即脹差，如果脹差超過軸向的動靜間隙，就會在軸向產生動靜摩擦。另外，由于上下汽缸散熱和保溫條件等不同因素，上下汽缸也將產生溫差，汽缸法蘭內外受熱條件不同也會產生溫差，這些溫差會使汽缸變形，從而改變動靜部分的間隙分配。當間隙變化值大于動靜間隙時，就會產生動靜摩擦。此外，如果在運行中滑銷系統工作失常或汽缸變形，也會導致汽缸和轉子偏心而造成動靜摩擦。

（3）受力部件機械變形超過允許值。通流部分的受力部件如隔板、葉輪等由于設計剛度不足或在異常工況下運行，將導致工作應力增加，會使這些部件產生過大的變形，從而造成嚴重的動靜摩擦事故。

（4）推力軸承、軸瓦或主軸承、軸瓦損壞。由于推力瓦或支撐軸瓦的損壞，轉子隨之產生大量的軸向和幅向位移，從而產生動靜摩擦，中控操作員可以監測到瓦溫和回油溫度的不正常。

（5）機組的強烈振動。引起機組振動的原因很多，機組的振動，會使轉軸也隨之強烈振動，軸振動的振幅超出幅向動靜間隙時，將產生動靜摩擦。

（6）轉子套裝部件松動有位移。當轉子套裝部件的松動位移超過規定的軸向間隙時，會造成動靜摩擦，而這種摩擦將帶來沖擊和剛度變化等現象。

（7）通流部分的部件損壞或硬質雜物進入通流部分。通流部分的部件因受振動或其他原因影響發生變形或損壞、脫落等，一旦遇到轉軸上的圍帶、葉片和鉚釘頭之類的轉動部件就會產生摩擦，這種摩擦雖不可能造成轉軸的熱變形，但它能使葉片、圍帶等部件受到摩擦力，使轉軸受到與旋轉方向相反的力矩，從而引起反向的自激振動。

（8）在轉子彎曲或汽缸嚴重變形的情況下強行盤車。這種情況主要發生在汽輪機停運后，此時聲音也比較大。

（9）汽缸法蘭加熱裝置使用不當。合理使用汽缸和法蘭加熱裝置可以減小脹差，避免動靜部分摩擦，但如果加熱過度，會使法蘭外壁溫度高于內壁，使汽缸產生危險的變形，或左右法蘭加熱不均等，均會產生嚴重的動靜摩擦事故。這在余熱發電遇到較少，因為余熱機組一般是低溫低壓機組，沒有加熱裝置，中控操作員在開始暖機時，把握好進汽量、合理加熱汽缸和法蘭即可避免。

（10）停機后，在汽缸溫度較高時，由于某種原因使冷水進入汽缸，導致高溫狀態下的轉子下側接觸到冷水，局部驟然冷卻，出現很大的上下缸溫差而產生熱變形。據計算結果，當轉子上下溫差達到105～200℃時，會造成大軸彎曲。轉子金屬溫度越高，越容易造成大軸彎曲。另外一個原因是轉子的原材料存在過大的內應力，在較高的溫度下，經過一段時間的運轉后，內應力逐漸得到釋放，從而使轉子產生彎曲變形。這種大軸彎曲也是產生摩擦的主要原因。

3 事故處理及防范措施

通過各種特征，如機組振動增大、汽缸內有金屬摩擦聲或汽封處產生火花等，結合表計指示值變化判斷確實發生這種事故時，應果斷地故障停機，不要采取降負荷和降轉速的方法繼續暖機，以免延誤停機時間而擴大事故，加劇設備的損壞。停機時要記錄轉子的惰走時間，靜止后要進行手動盤車。如果無法盤車，不要強行盤，必須全面分析研究，采取適當的措施，必要時需揭缸檢查。

為了防止汽輪機動靜摩擦事故，應采取相應的技術措施，主要有以下幾個方面。

（1）運行人員要根據機組的結構特點，認真分析轉子和汽缸的膨脹特點和變化規律，制定有效的防范措施，并熟練掌握和控制脹差的方法。也就是說中控操作員應能夠掌握熱態、冷態機組的膨脹情況和時間，并摸索出相應的規律，及時調整機組的進汽量。

（2）認真檢查調整通流部分的間隙，根據機組的實際情況和檢查結果，分析鑒定動靜間隙的合理性，必要時對規定值做適當修改，使之適應正常的運行需要，同時要求機組具備調整脹差的必要設備手段，如汽封溫度的調整手段，也可以利用檢修機會測出動靜間隙，分析是否合理，再做調整。

（3）加強啟動、停機和工況變化時對脹差的監視，注意對脹差的控制和調整。尤其是當水泥廠有兩條生產線，若一條生產線停止運行，進汽量、壓力、溫度都發生變化時，脹差也會發生變化，應監測其變化值是否在正常的范圍內。

（4）在機組啟動過程中，應嚴格控制上下汽缸的溫差和法蘭內外壁溫差，不能超限，以防汽缸變形造成動靜摩擦。在沖轉過程中，對凝汽器冷卻水系統的啟動早晚和出口電動閥門開度的大小，以及汽輪機排氣室噴水裝置的啟停，都應考慮到對上下缸溫差的影響，規程中也應嚴格規定不能超過50°C，超過時，嚴禁升速過臨界。

（5）注意監視轉子的撓曲度。運行人員在啟動前和啟動過程中應嚴格監視轉子的撓度指示，不得超限。

（6）嚴格控制蒸汽參數的變化，以防發生水沖擊損壞推力瓦。主蒸汽溫度的突降是水沖擊的主要特征，水擊事故是一種惡性事故，如處理不及時，易損壞汽輪機本體。通常情況下，發生水擊時，主汽閥和調節汽閥的閥桿、法蘭、軸封處可能會冒白汽，主蒸汽溫度會直線下降，這時應立即拉閘停機。

（7）加強對葉片的安全監督，防止葉片及其連接件的斷落。

（8）嚴格控制機組振動，機組超限的機組不允許長期運行，要及時確認振動的來源，一旦超過規定值，要及時降負荷運行，直到振動恢復到規定值內；如果在降負荷的過程中，振動仍有上漲趨勢，應通知現場巡檢人員解列發電機，在解列的過程中，轉速下降，觀察振動的消缺情況，如果仍未消缺，應立即拉閘。

總之，操作員在運行中應嚴密監視所有的參數，按操作規程操作。■