高壓脹差支架的優(yōu)化設(shè)計

彭家強

（東方電氣自動控制工程有限公司， 四川德陽， 618000）

0 引言

隨著機組容量的增加， 蒸汽參數(shù)越來越高，為了提高運行的經(jīng)濟性， 其級效率都設(shè)計很高，級間間隙、 軸封間隙都比較小， 運行如果控制不當(dāng)， 容易發(fā)生轉(zhuǎn)動部件與靜止部件間的相互摩擦，引起汽輪機主軸彎曲， 振動過大等問題， 造成嚴(yán)重?fù)p害事故[1]。 汽輪機脹差直接體現(xiàn)汽輪機缸體和轉(zhuǎn)子的膨脹狀態(tài)， 是汽輪機安全運行的重要參數(shù)之一， 脹差值超過危險值將直接遮斷汽輪機。 目前， 許多機組的軸系機械安裝零位和監(jiān)測保護(hù)系統(tǒng)的電氣零位不一致， 因脹差傳感器零位鎖定不當(dāng)， 使得機組啟動后， 測量誤差較大， 甚至無法正常監(jiān)測和投入保護(hù)， 只能停機處理[2]。 大型汽輪機老機組的脹差設(shè)置都為單測點， 作為跳機測點，存在一定的誤跳風(fēng)險。 根據(jù)國家能源局25 項反措要求， 以及API670 最新標(biāo)準(zhǔn)要求， 重要保護(hù)信號應(yīng)有多個獨立信號進(jìn)行冗余 （如二取二或三取二）， 避免保護(hù)誤動[3-4]。 某機組的高壓脹差均安裝在前軸承箱里面， 由于前軸承箱的結(jié)構(gòu)限制， 安裝高壓脹差支架的位置只有一個， 針對此情況，提出了對高壓脹差支架的優(yōu)化設(shè)計。

1 改造前的介紹

某電廠35 萬機組高壓脹差安裝在前軸承箱右側(cè) （從機頭向機尾看）。 目前該機組高壓脹差采用單個傳感器進(jìn)行監(jiān)測， 根據(jù)國家能源局25 項反措要求， 以及API670 最新標(biāo)準(zhǔn)要求， 參與汽輪機保護(hù)的參數(shù)， 必須采用進(jìn)行冗余設(shè)計， 針對此情況，該電廠提出了改造需求， 為了滿足電廠的需要，提供了2 種結(jié)構(gòu)供電廠選擇。 原高壓脹差的安裝如圖1 所示。

圖1 原高壓脹差安裝示意圖

從圖1 可以看出， 原機組高主脹差傳感器安裝在L 型支架上并固定在調(diào)整架上， 通過調(diào)整架的手柄實現(xiàn)探頭的調(diào)整以及探頭線性的數(shù)據(jù)采集。但現(xiàn)場安裝高壓脹差傳感器的空間十分有限。

2 高壓脹差支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 高壓脹差支架設(shè)計結(jié)構(gòu)一

由于高壓脹差傳感器安裝在前軸承箱里， 前軸承箱的內(nèi)部空間十分有限， 根據(jù)現(xiàn)場反饋的情況， 對調(diào)整架進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計， 使得高壓脹差調(diào)整架的調(diào)整量程滿足所有機型的量程， 調(diào)整過程中不再出現(xiàn)調(diào)整架與安裝面摩擦力較大導(dǎo)致調(diào)整困難的問題。 安裝探頭的支架采用圓弧形狀， 與主軸同心。 根據(jù)VM 傳感器的安裝要求[5]， 充分考慮支架本身的重量， 一個支架建議最多設(shè)計3 個探頭的安裝位置， 其結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 高壓脹差支架結(jié)構(gòu)一

從圖2 可以看出， 這種結(jié)構(gòu)只需要一個調(diào)整架， 在傳感器采集線性時， 需分別對單個的傳感器進(jìn)行線性采集， 然后記錄每個傳感器的零點電壓， 待所有傳感器的線性完成后， 按照記錄的零點電壓， 固定每個傳感器。 這種結(jié)構(gòu)不足之處在于， 固定傳感器時， 存在零點電壓相互影響的情況， 安裝難度較高， 對支架加工精度要求較高。

2.2 高壓脹差支架結(jié)構(gòu)二

由于該電廠采取二取二的模式， 該結(jié)構(gòu)采用上下2 個支架， 每個傳感器采用獨立的支架安裝模式， 根據(jù)前軸承箱的結(jié)構(gòu)， 2 個傳感器測量齒盤的同一面， 傳感器支架對稱分布， 保持傳感器安裝的節(jié)圓直徑一致， 2 個調(diào)整架對稱分布， 高壓脹差支架結(jié)構(gòu)二的設(shè)計如圖3 所示。

圖3 高壓脹差支架結(jié)構(gòu)二

該結(jié)構(gòu)采用每個傳感器獨立安裝的模式， 通過調(diào)整架可單獨對傳感器進(jìn)行線性數(shù)據(jù)采集， 當(dāng)對1 個傳感器調(diào)整完成后， 可立馬按照零位電壓固定該傳感器。 2 個傳感器相互之間沒有影響， 安裝比較容易， 安裝的零位電壓也比較精確。 不足之處， 會增加產(chǎn)品成本。

3 2 種高壓脹差支架的比較

針對電廠的要求， 設(shè)計了2 種高壓脹差支架，其優(yōu)點和不足之處見表1。

表1 兩種高壓脹差支架結(jié)構(gòu)的比較

4 結(jié)論

本文主要是針對某電廠目前高壓脹差不能滿足國家能源局25 項反措要求， 進(jìn)行了高壓脹差2種結(jié)構(gòu)的設(shè)計， 通過對2 種結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較， 該電廠選用了第二種結(jié)構(gòu)， 這種結(jié)構(gòu)安裝難度低， 安裝精度高， 提高了機組運行安全性， 對其他類似機組有一定參考意義。