探究汽輪機轉子彎曲原因分析及預控措施

張震

摘要：汽輪機轉子彎曲現象在汽輪機的運轉過程中是較為普遍的一種現象，采取有效方法對其進行預防是保證汽輪機正常運轉的重要保障。基于此，本文就汽輪機轉子彎曲的成因以及預防措施展開探討，從裝置的原因、操作原因、維護因素等方面對于汽輪機轉子彎曲的原因進行探討，并在此基礎上依據原因在汽輪機運作的每個流程環節給出了預防汽輪機轉子彎曲的措施。以此為相關從業人員提供參考。

關鍵詞：汽輪機;轉子彎曲;預防措施

引言：作為一種特殊的蒸汽動力裝置，汽輪機在火力發電廠的正常運行中起到了重要作用，其中，汽輪機轉子是汽輪機正常工作的核心組件，但在實際的生產過程中，汽輪機轉子發生彎曲或者振動是一種較為普遍的現象，從而引起汽輪機故障，提升了設備維修與養護成本的同時，為汽輪機的安全運行帶來了已選定的威脅，因此加大汽輪機轉子彎曲的預控，是促進企業良性運轉的重要方面。

一、汽輪機轉子彎曲原因分析

（一）設備本身原因

汽輪機轉子產生彎曲的設備自身因素通常有汽輪機機械外殼溫度分層現象造成溫度梯度，導致轉子上部與下部出現應力、轉子冷卻階段存在從外到內的溫度梯度，使得表面出現較大拉應力、轉子自重作用產生較小的彎曲應力，使得轉子上下部分別存在壓應力與拉應力等方面的原因，在長期的運轉過程中，由于設備本身產生的振動過大，在高溫高壓的環境下，超標的周期性的頻繁振動，使得轉子易形成永久性的變形。

在設備的啟動過程中，汽輪機汽缸中的溫差過大，也是形成轉子發生彎曲的成因。汽輪機中的高中壓內杠的上下缸以及內外缸，在啟動運轉的過程中由于溫差過大，會形成汽缸變形的現象，長期的運轉導致汽輪機葉輪與葉頂之間的徑向間隙逐漸縮小，最后消失，使得汽輪機在動靜碰磨的過程中，造成振動以及轉子彎曲的現象。

盤車裝置故障也是引發汽輪機轉子產生彎曲的因素之一。盤車裝置在汽輪機運轉過程中起到的主要作用就是保證在設備停止運行之后，阻止轉子產生彎曲。若出現在停機后，相應的電動盤車沒有被盤車設備進行自動化的連續投入，就需要進行人工的盤車，但人工的盤車具有一定的風險性，在人工盤車的過程中，如果處理不好，就極易產生轉子的彎曲現象。

（二）操作不當

人員的操作不當是形成汽輪機故障的主要因素之一，在設備運行正常的情況下，若操作人員的技術不足或者疏忽大意，而導致操作失誤的現象極易在汽輪機這一環環相扣的的設備中產生連鎖反應， 從而形成汽輪機設備的轉子彎曲現象的發生。

緊急停機后無法盤車現象，在運行的過程中如果發生相應的設備故障以及外界因素導致汽輪機設備無法正常運行需要進行緊急停機時，例如：斷油燒瓦、油系統火災、發動機氫爆等因素的存在，通常對于運轉中的汽輪機進行緊急的停機，但如果停機時油泵沒有很好的啟動，就會導致部件脫落，引起強烈的振動，極易形成無法有效連接盤車的現象，在連續盤車無法正常運行時，就需要運用人工進行盤車，若發生操作不當就會引起汽輪機的轉子彎曲，若轉子彎曲到一定程度，就不能對于軸進行平直操作，進而形成永久性的彎曲。

在設備機組啟動沖轉的過程匯總對于振動過大現象沒有采取有效手段進行科學的處理，也是引發汽輪機轉子彎曲的因素之一。轉子的振動是一種普遍現象，在檢修安裝間隙調整不足、轉子中心因素、啟動操作不當等情況存在的情況下，不管是經過等級檢修后進行啟動還是正常的啟動，都會導致汽輪機設備振動超標現象的產生，嚴重的振動會引起沖轉無法有效進行的現象產生。沖轉的振動會引起汽輪機內部動靜部件之間產生不當的碰磨，就算觸發跳閘保護動作，振東依然會持續的擴大，進而引起轉子局部熱量過大現象，導致轉子彎曲[1]。

（三）維護與處置不當

靜止狀態下在裝置內部進入蒸汽是汽輪機轉子彎曲的因素之一，主要是由于汽輪機進入冷氣或者冷水。通常引起汽輪機內部進入冷氣或者冷水的原因存在很多種，一般有以下幾個方面：（1）軸封氣溫度低或者帶水;（2）加熱器、除氧器或凝結器滿水從抽汽管道或低壓缸進水;（3）軸封氣壓力不達標或者沒有有效開啟進氣門;（4）主再熱的蒸汽溫度突發性的急劇降低引發的水沖擊;（5）高旁減溫水、再熱器減溫水閥門內漏從高排管道進水;（6）停機后投運汽輪機快冷裝置時壓縮空氣帶水。

對于油泵要進行嚴格的試運轉與與維護、油泵電源問題等因素，形成在設備經濟停止運行后，汽輪機交直流潤滑油泵不能正常備用或啟動，造成汽輪機燒瓦現象，形成停機后，盤車無法進行連續運行。

二、預防汽輪機轉子彎曲的有效措施

（一）規范汽輪機啟動前的操作

在汽輪機啟動前的操作優化要點一般有：（1）啟動前對于相應設備，如設備改造、汽輪機系統、運行規程等方面沒有做好相應的造作與試驗，這一方面的優化建議是可以預先制定安全技術方案，再經過相應的主觀部門審批，以此形成規范性試驗程序;（2）在啟動前要對于大軸的晃動值進行檢測;（3）檢測各主保護試驗是否正常，檢測疏水開關是否靈活;（4）在啟動前保證連續盤車四小時以上，并對數據進行精準記錄。

（二）規范汽輪機運行中的操作

在操作中可以從以下方面進行優化：（1）疏水系統開啟時，保持凝結器水位低于疏水擴容器，保證減溫水的壓力不小于1.5MPa;（2）若缸溫在150攝氏度以上，則要向上級請示是否人工盤車;（3）在需要進行人工盤車時間要實時掌握汽輪機的熱態情況;（4）機組溫、熱態及極熱態任何情況下，在凝結器有真空的情況下嚴禁調小或停止汽輪機軸封氣;（5）投運期間要加強汽機各部缸溫監視;（6）盤車電機啟動后電流滿檔不返回時間大于五秒后應停運盤車電機，防止電機燒壞;（7）汽輪機啟動過程中，通過臨界轉速時瓦振動大于100微米或軸振達到250微米時，要馬上打閘停機，嚴禁強行通過臨界轉速或降速暖機;（8）機組運行中或事故處理中實行實時監控，主再熱汽溫下降達50攝氏度每分鐘時要及時調整正常，在100攝氏度每分時且發生汽輪機水沖擊現象時應緊急停機;（9）運行中嚴禁運行強制高低加水位[2]。

（三）規范汽輪機停機后的操作

在停機后的優化策略有：（1）停機后保證凝結器水閥的關閉;（2）一旦停機后出現盤車投不上的情況，要采取相應的處置措施;（3）在需要進行人工盤車時，要對數據進行實時記錄，對于晃動值、偏心值等情況進行有效記錄;（4）停機后若發現溫缸過高則要開啟主汽閥以及調門;（5）在汽輪機停止運行后要關閉相應的閥門以及抽頭隔離門或電動門;（6）在進行鍋爐補水時，要嚴格按照相關要求關嚴事故噴水相關閥門，并注意監視汽機側高壓缸排汽管道上下壁溫及疏水灌水位是否正常（7）在停機后，停凝泵前，應疏盡汽機各系統內疏水[3]。

（四）規范汽輪機的定期檢查

對于定期檢查的規范化要點為：（1）定期對于設備的開關、指示燈、接線情況等方面進行檢測;（2）嚴格執行汽輪機備用交直流油泵的定期試轉和試驗;（3）進行鍋爐水壓試驗時應開啟汽輪機自動主汽門前、中聯門前、高旁后、再熱冷段各疏水門;（4）定期對管道、設備、發電機氫系統、汽輪機軸承進行檢查。

結論：綜上所述，為實現對于汽輪機轉子彎曲現象的預控，需要在了解設備出現故障的因素的前提下，實現全流程有針對性的質量管控，嚴格按照相應的操作規范規制對于汽輪機的操作，以此完善設備操作，促進汽輪機的有效運轉，在降低設備的后期維護以及修理費用的同時，提升企業的生產效益，降低電力生產事故發生的可能，確保機組安全有效運行。

參考文獻：

[1]鄭淑華.汽輪機轉子彎曲原因分析及預控措施[J].現代制造技術與裝備，2019（07）：183+185.

[2]劉謝.汽輪機轉子彎曲原因分析及預控措施[J].設備管理與維修，2019（06）：80-81.

[3]王仲平.汽輪機轉子的熱彎曲問題[J].科技創新與應用，2017（27）：183-184.