淺談汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子熱彎曲故障研究與分析

1、    淺談汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子熱彎曲故障研究與分析    辛金明摘 要：電站汽輪發(fā)電機組是火力發(fā)電主要設(shè)備，安全運行關(guān)系整個機組問題。轉(zhuǎn)子是汽輪發(fā)電機組的關(guān)鍵組成部件，其狀態(tài)關(guān)系著發(fā)電機組的整體運行狀態(tài)，轉(zhuǎn)子的熱彎曲將導(dǎo)致機組運行故障。對此，本文就汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子熱彎曲故障特征、原因及具體處理措施展開分析。關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電組；轉(zhuǎn)子；故障：tu996.7 ：a ：1671-2064（2017）05-0149-01轉(zhuǎn)子熱彎曲將對汽輪發(fā)電組正常運行產(chǎn)生影響，因此對轉(zhuǎn)子熱彎曲故障的形成原因進行分析，并針對具體的故障類型，制定相應(yīng)的處理措施就顯得尤為重要。1 汽輪發(fā)

2、電機組轉(zhuǎn)子熱彎曲故障特征診斷分析因為汽輪機組轉(zhuǎn)子客觀存在溫度、材質(zhì)、受力等不平衡因素，所以轉(zhuǎn)子熱不平衡問題幾乎不可避免，由熱不平衡引起的經(jīng)典故障就是汽輪機組轉(zhuǎn)子的熱彎曲。轉(zhuǎn)子熱彎曲故障特征因具體情況而有所區(qū)別，且當(dāng)轉(zhuǎn)子熱彎曲故障發(fā)生后，機組的運行參數(shù)也將發(fā)生改變，從而進一步改變轉(zhuǎn)子的振動特征。汽輪發(fā)動機組轉(zhuǎn)子熱彎曲發(fā)生于機組啟動過程中以及運行過程中。熱彎曲發(fā)生于啟動過程中往往是因為機組暖機不充分或參數(shù)不穩(wěn)定，出現(xiàn)上下缸溫差；運行過程中的熱彎曲則通常是由于轉(zhuǎn)子受熱不均衡或受到較強的軸向力。2 汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子熱彎曲原因造成汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子熱彎曲的原因多種多樣，并且可能發(fā)生于機組啟動或運行的任何階

3、段，通過大量項目實例的分析，筆者認為導(dǎo)致汽輪機組轉(zhuǎn)子熱彎曲的原因如下：（1）轉(zhuǎn)子制造階段問題。如果汽輪機轉(zhuǎn)子在制造階段所用材質(zhì)不均勻，將直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)子各部分的膨脹系數(shù)不同，從而使轉(zhuǎn)子在汽輪機的高溫工作環(huán)境中產(chǎn)生不同程度的膨脹，進而產(chǎn)生轉(zhuǎn)子的熱彎曲故障。盡管大部分轉(zhuǎn)子材質(zhì)均勻，但轉(zhuǎn)子在毛培鍛造過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力卻幾乎是不可避免的，需要通過“時放”或“熱跑”釋放殘余應(yīng)力后再進行加工。若轉(zhuǎn)子的殘余應(yīng)力沒有進行有效釋放就進行加工，那么轉(zhuǎn)子就會在汽輪機組運行過程中會不斷釋放應(yīng)力，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子彎曲。（2）轉(zhuǎn)子熱不平衡。導(dǎo)致轉(zhuǎn)子發(fā)生熱不平衡的原因主要有以下5個方面：汽輪機組啟動階段由于各項參數(shù)還不穩(wěn)定而產(chǎn)生

4、上下缸溫差，從而引起轉(zhuǎn)子熱彎曲?？梢酝ㄟ^在汽輪機組運行前進行充分暖機進行合理控制進行預(yù)防；轉(zhuǎn)子中心孔進油。當(dāng)轉(zhuǎn)子在高轉(zhuǎn)速的運行狀態(tài)下時，中心孔的油受離心力的作用被甩向內(nèi)腔壁。因為轉(zhuǎn)子中心孔和轉(zhuǎn)軸中心不重疊，導(dǎo)致內(nèi)腔壁上油膜厚度不均。由于轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)軸方向客觀存在溫差，所以油液必將在中心孔內(nèi)進行熱交換，但是內(nèi)腔壁上油膜的厚度不均將導(dǎo)致熱交換的傳遞不均，從而進一步導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)不對稱的溫差，并且此不對稱的程度與有功負荷成正比變化；汽輪機組在啟動時必須進行充分暖機，否則轉(zhuǎn)子將因為受熱不均勻?qū)е聼岵黄胶?，從而進一步演變成熱彎曲。大型汽輪機組通常規(guī)定連續(xù)盤車時間不低于四小時；轉(zhuǎn)軸存在軸向不對稱漏氣，將導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸

5、收到不均勻的加熱或冷卻，產(chǎn)生徑向的不對稱溫差，并且溫差隨漏氣量同方向變化；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上的套裝部件失去緊力，轉(zhuǎn)軸將出現(xiàn)很大的不對稱溫差，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子熱彎曲。（3）轉(zhuǎn)子受到較大阻力。膨脹受阻，主要由間隙不合適或不均勻引起。機組負荷的不斷增加使轉(zhuǎn)子各部件之間形成了暫態(tài)溫度場，由于轉(zhuǎn)軸和套裝部件之間的溫度變化速度不一致（通常表現(xiàn)為套裝部件的膨脹程度大于轉(zhuǎn)軸），所以如果套裝部件和轉(zhuǎn)軸之間的間隙不合適就會出現(xiàn)頂死現(xiàn)象，產(chǎn)生很大的軸向作用力，進而使轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲故障?？赡苡膳蛎浭茏枰鸬霓D(zhuǎn)子熱彎曲故障可以通過定期檢查輪轂和其他部件與軸凸臺之間的間隙是否存在積灰、銹蝕來進行預(yù)防。動靜摩擦，主要發(fā)生于轉(zhuǎn)子和靜止部

6、件間的間隙消失時。一旦產(chǎn)生動靜摩擦，轉(zhuǎn)子和靜止部件接觸處溫度升高，從而使轉(zhuǎn)子溫度分布不均勻，產(chǎn)生熱彎曲。另外，如果動靜摩擦過大，將對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生軸向力，加劇轉(zhuǎn)子熱彎曲程度?？梢酝ㄟ^嚴(yán)格按照升速曲線進行發(fā)電機組操作，將軸封溫度控制在規(guī)定范圍之內(nèi)來預(yù)防動靜摩擦問題的出現(xiàn)。3 結(jié)論與總結(jié)造成汽輪機組轉(zhuǎn)子熱彎曲的原因多種多樣，針對不同原因引起的熱彎曲故障必須采用不同的處理方法，盡量將轉(zhuǎn)子熱彎曲引起的故障損失降低到最少。（1）由于轉(zhuǎn)子自身原因?qū)е碌臒釓澢鷨栴}，應(yīng)當(dāng)在投入使用之前進行動平衡實驗，若多次動平衡的結(jié)果不符合預(yù)期，可以采取更換轉(zhuǎn)子的措施進行處理，直到新更換轉(zhuǎn)子的動平衡實驗符合預(yù)期。（2）由轉(zhuǎn)子熱不平

7、衡造成的熱彎曲處理措施應(yīng)當(dāng)視具體情況進行具體分析：轉(zhuǎn)子與靜止部件之間的動靜摩擦引起的熱彎曲可以采取控制轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子磨合到適當(dāng)?shù)拈g隙后再升速帶負荷的措施進行處理，這樣就能避免摩擦-熱彎曲-更嚴(yán)重的摩擦的惡性循環(huán)；由中心孔進油引起的轉(zhuǎn)子熱彎曲應(yīng)當(dāng)立即放出多余的油，并且重新進行轉(zhuǎn)子的動平衡實驗；轉(zhuǎn)子存在軸向不對稱漏氣則應(yīng)當(dāng)立即檢查漏氣部位并進行調(diào)整修補；由于套裝部件失去緊力而造成的熱彎曲在查明故障原因后對相應(yīng)套裝部件進行緊固或更換，并修復(fù)損壞部位，最后進行動平衡再次檢查。（3）如果膨脹受阻是導(dǎo)致轉(zhuǎn)子熱彎曲的原因，則應(yīng)當(dāng)檢查汽輪機葉輪的輪轂或軸上其他套裝部件與軸凸臺之間的間隙中是否存在積灰或銹蝕現(xiàn)象；如果動靜摩擦是導(dǎo)致轉(zhuǎn)子熱彎曲的原因，應(yīng)立即修補磨損部位