探究汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲原因分析及預(yù)控措施

張震

摘要：汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲現(xiàn)象在汽輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中是較為普遍的一種現(xiàn)象，采取有效方法對其進(jìn)行預(yù)防是保證汽輪機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保障。基于此，本文就汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲的成因以及預(yù)防措施展開探討，從裝置的原因、操作原因、維護(hù)因素等方面對于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲的原因進(jìn)行探討，并在此基礎(chǔ)上依據(jù)原因在汽輪機(jī)運(yùn)作的每個(gè)流程環(huán)節(jié)給出了預(yù)防汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲的措施。以此為相關(guān)從業(yè)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);轉(zhuǎn)子彎曲;預(yù)防措施

引言：作為一種特殊的蒸汽動(dòng)力裝置，汽輪機(jī)在火力發(fā)電廠的正常運(yùn)行中起到了重要作用，其中，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子是汽輪機(jī)正常工作的核心組件，但在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲或者振動(dòng)是一種較為普遍的現(xiàn)象，從而引起汽輪機(jī)故障，提升了設(shè)備維修與養(yǎng)護(hù)成本的同時(shí)，為汽輪機(jī)的安全運(yùn)行帶來了已選定的威脅，因此加大汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲的預(yù)控，是促進(jìn)企業(yè)良性運(yùn)轉(zhuǎn)的重要方面。

一、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲原因分析

（一）設(shè)備本身原因

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生彎曲的設(shè)備自身因素通常有汽輪機(jī)機(jī)械外殼溫度分層現(xiàn)象造成溫度梯度，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子上部與下部出現(xiàn)應(yīng)力、轉(zhuǎn)子冷卻階段存在從外到內(nèi)的溫度梯度，使得表面出現(xiàn)較大拉應(yīng)力、轉(zhuǎn)子自重作用產(chǎn)生較小的彎曲應(yīng)力，使得轉(zhuǎn)子上下部分別存在壓應(yīng)力與拉應(yīng)力等方面的原因，在長期的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于設(shè)備本身產(chǎn)生的振動(dòng)過大，在高溫高壓的環(huán)境下，超標(biāo)的周期性的頻繁振動(dòng)，使得轉(zhuǎn)子易形成永久性的變形。

在設(shè)備的啟動(dòng)過程中，汽輪機(jī)汽缸中的溫差過大，也是形成轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲的成因。汽輪機(jī)中的高中壓內(nèi)杠的上下缸以及內(nèi)外缸，在啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中由于溫差過大，會(huì)形成汽缸變形的現(xiàn)象，長期的運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致汽輪機(jī)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(jī)在動(dòng)靜碰磨的過程中，造成振動(dòng)以及轉(zhuǎn)子彎曲的現(xiàn)象。

盤車裝置故障也是引發(fā)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生彎曲的因素之一。盤車裝置在汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中起到的主要作用就是保證在設(shè)備停止運(yùn)行之后，阻止轉(zhuǎn)子產(chǎn)生彎曲。若出現(xiàn)在停機(jī)后，相應(yīng)的電動(dòng)盤車沒有被盤車設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化的連續(xù)投入，就需要進(jìn)行人工的盤車，但人工的盤車具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性，在人工盤車的過程中，如果處理不好，就極易產(chǎn)生轉(zhuǎn)子的彎曲現(xiàn)象。

（二）操作不當(dāng)

人員的操作不當(dāng)是形成汽輪機(jī)故障的主要因素之一，在設(shè)備運(yùn)行正常的情況下，若操作人員的技術(shù)不足或者疏忽大意，而導(dǎo)致操作失誤的現(xiàn)象極易在汽輪機(jī)這一環(huán)環(huán)相扣的的設(shè)備中產(chǎn)生連鎖反應(yīng)， 從而形成汽輪機(jī)設(shè)備的轉(zhuǎn)子彎曲現(xiàn)象的發(fā)生。

緊急停機(jī)后無法盤車現(xiàn)象，在運(yùn)行的過程中如果發(fā)生相應(yīng)的設(shè)備故障以及外界因素導(dǎo)致汽輪機(jī)設(shè)備無法正常運(yùn)行需要進(jìn)行緊急停機(jī)時(shí)，例如：斷油燒瓦、油系統(tǒng)火災(zāi)、發(fā)動(dòng)機(jī)氫爆等因素的存在，通常對于運(yùn)轉(zhuǎn)中的汽輪機(jī)進(jìn)行緊急的停機(jī)，但如果停機(jī)時(shí)油泵沒有很好的啟動(dòng)，就會(huì)導(dǎo)致部件脫落，引起強(qiáng)烈的振動(dòng)，極易形成無法有效連接盤車的現(xiàn)象，在連續(xù)盤車無法正常運(yùn)行時(shí)，就需要運(yùn)用人工進(jìn)行盤車，若發(fā)生操作不當(dāng)就會(huì)引起汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子彎曲，若轉(zhuǎn)子彎曲到一定程度，就不能對于軸進(jìn)行平直操作，進(jìn)而形成永久性的彎曲。

在設(shè)備機(jī)組啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)的過程匯總對于振動(dòng)過大現(xiàn)象沒有采取有效手段進(jìn)行科學(xué)的處理，也是引發(fā)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲的因素之一。轉(zhuǎn)子的振動(dòng)是一種普遍現(xiàn)象，在檢修安裝間隙調(diào)整不足、轉(zhuǎn)子中心因素、啟動(dòng)操作不當(dāng)?shù)惹闆r存在的情況下，不管是經(jīng)過等級(jí)檢修后進(jìn)行啟動(dòng)還是正常的啟動(dòng)，都會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)設(shè)備振動(dòng)超標(biāo)現(xiàn)象的產(chǎn)生，嚴(yán)重的振動(dòng)會(huì)引起沖轉(zhuǎn)無法有效進(jìn)行的現(xiàn)象產(chǎn)生。沖轉(zhuǎn)的振動(dòng)會(huì)引起汽輪機(jī)內(nèi)部動(dòng)靜部件之間產(chǎn)生不當(dāng)?shù)呐瞿ィ退阌|發(fā)跳閘保護(hù)動(dòng)作，振東依然會(huì)持續(xù)的擴(kuò)大，進(jìn)而引起轉(zhuǎn)子局部熱量過大現(xiàn)象，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子彎曲[1]。

（三）維護(hù)與處置不當(dāng)

靜止?fàn)顟B(tài)下在裝置內(nèi)部進(jìn)入蒸汽是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲的因素之一，主要是由于汽輪機(jī)進(jìn)入冷氣或者冷水。通常引起汽輪機(jī)內(nèi)部進(jìn)入冷氣或者冷水的原因存在很多種，一般有以下幾個(gè)方面：（1）軸封氣溫度低或者帶水;（2）加熱器、除氧器或凝結(jié)器滿水從抽汽管道或低壓缸進(jìn)水;（3）軸封氣壓力不達(dá)標(biāo)或者沒有有效開啟進(jìn)氣門;（4）主再熱的蒸汽溫度突發(fā)性的急劇降低引發(fā)的水沖擊;（5）高旁減溫水、再熱器減溫水閥門內(nèi)漏從高排管道進(jìn)水;（6）停機(jī)后投運(yùn)汽輪機(jī)快冷裝置時(shí)壓縮空氣帶水。

對于油泵要進(jìn)行嚴(yán)格的試運(yùn)轉(zhuǎn)與與維護(hù)、油泵電源問題等因素，形成在設(shè)備經(jīng)濟(jì)停止運(yùn)行后，汽輪機(jī)交直流潤滑油泵不能正常備用或啟動(dòng)，造成汽輪機(jī)燒瓦現(xiàn)象，形成停機(jī)后，盤車無法進(jìn)行連續(xù)運(yùn)行。

二、預(yù)防汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲的有效措施

（一）規(guī)范汽輪機(jī)啟動(dòng)前的操作

在汽輪機(jī)啟動(dòng)前的操作優(yōu)化要點(diǎn)一般有：（1）啟動(dòng)前對于相應(yīng)設(shè)備，如設(shè)備改造、汽輪機(jī)系統(tǒng)、運(yùn)行規(guī)程等方面沒有做好相應(yīng)的造作與試驗(yàn)，這一方面的優(yōu)化建議是可以預(yù)先制定安全技術(shù)方案，再經(jīng)過相應(yīng)的主觀部門審批，以此形成規(guī)范性試驗(yàn)程序;（2）在啟動(dòng)前要對于大軸的晃動(dòng)值進(jìn)行檢測;（3）檢測各主保護(hù)試驗(yàn)是否正常，檢測疏水開關(guān)是否靈活;（4）在啟動(dòng)前保證連續(xù)盤車四小時(shí)以上，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)記錄。

（二）規(guī)范汽輪機(jī)運(yùn)行中的操作

在操作中可以從以下方面進(jìn)行優(yōu)化：（1）疏水系統(tǒng)開啟時(shí)，保持凝結(jié)器水位低于疏水?dāng)U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(jí)請示是否人工盤車;（3）在需要進(jìn)行人工盤車時(shí)間要實(shí)時(shí)掌握汽輪機(jī)的熱態(tài)情況;（4）機(jī)組溫、熱態(tài)及極熱態(tài)任何情況下，在凝結(jié)器有真空的情況下嚴(yán)禁調(diào)小或停止汽輪機(jī)軸封氣;（5）投運(yùn)期間要加強(qiáng)汽機(jī)各部缸溫監(jiān)視;（6）盤車電機(jī)啟動(dòng)后電流滿檔不返回時(shí)間大于五秒后應(yīng)停運(yùn)盤車電機(jī)，防止電機(jī)燒壞;（7）汽輪機(jī)啟動(dòng)過程中，通過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)瓦振動(dòng)大于100微米或軸振達(dá)到250微米時(shí)，要馬上打閘停機(jī)，嚴(yán)禁強(qiáng)行通過臨界轉(zhuǎn)速或降速暖機(jī);（8）機(jī)組運(yùn)行中或事故處理中實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，主再熱汽溫下降達(dá)50攝氏度每分鐘時(shí)要及時(shí)調(diào)整正常，在100攝氏度每分時(shí)且發(fā)生汽輪機(jī)水沖擊現(xiàn)象時(shí)應(yīng)緊急停機(jī);（9）運(yùn)行中嚴(yán)禁運(yùn)行強(qiáng)制高低加水位[2]。

（三）規(guī)范汽輪機(jī)停機(jī)后的操作

在停機(jī)后的優(yōu)化策略有：（1）停機(jī)后保證凝結(jié)器水閥的關(guān)閉;（2）一旦停機(jī)后出現(xiàn)盤車投不上的情況，要采取相應(yīng)的處置措施;（3）在需要進(jìn)行人工盤車時(shí)，要對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，對于晃動(dòng)值、偏心值等情況進(jìn)行有效記錄;（4）停機(jī)后若發(fā)現(xiàn)溫缸過高則要開啟主汽閥以及調(diào)門;（5）在汽輪機(jī)停止運(yùn)行后要關(guān)閉相應(yīng)的閥門以及抽頭隔離門或電動(dòng)門;（6）在進(jìn)行鍋爐補(bǔ)水時(shí)，要嚴(yán)格按照相關(guān)要求關(guān)嚴(yán)事故噴水相關(guān)閥門，并注意監(jiān)視汽機(jī)側(cè)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(jī)后，停凝泵前，應(yīng)疏盡汽機(jī)各系統(tǒng)內(nèi)疏水[3]。

（四）規(guī)范汽輪機(jī)的定期檢查

對于定期檢查的規(guī)范化要點(diǎn)為：（1）定期對于設(shè)備的開關(guān)、指示燈、接線情況等方面進(jìn)行檢測;（2）嚴(yán)格執(zhí)行汽輪機(jī)備用交直流油泵的定期試轉(zhuǎn)和試驗(yàn);（3）進(jìn)行鍋爐水壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)開啟汽輪機(jī)自動(dòng)主汽門前、中聯(lián)門前、高旁后、再熱冷段各疏水門;（4）定期對管道、設(shè)備、發(fā)電機(jī)氫系統(tǒng)、汽輪機(jī)軸承進(jìn)行檢查。

結(jié)論：綜上所述，為實(shí)現(xiàn)對于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲現(xiàn)象的預(yù)控，需要在了解設(shè)備出現(xiàn)故障的因素的前提下，實(shí)現(xiàn)全流程有針對性的質(zhì)量管控，嚴(yán)格按照相應(yīng)的操作規(guī)范規(guī)制對于汽輪機(jī)的操作，以此完善設(shè)備操作，促進(jìn)汽輪機(jī)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)，在降低設(shè)備的后期維護(hù)以及修理費(fèi)用的同時(shí)，提升企業(yè)的生產(chǎn)效益，降低電力生產(chǎn)事故發(fā)生的可能，確保機(jī)組安全有效運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王仲平.汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的熱彎曲問題[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（27）：183-184.