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文檔簡介
張家口#1號機(jī)組膨脹不暢分析與研究
馮敏慧第一章引言1.1課題的研究背景及意義1.2論文的主要工作1.1課題的研究背景及意義張家口發(fā)電廠#1機(jī)組的汽輪機(jī),是東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的亞臨界、中間再熱、三缸兩排汽凝汽式汽輪機(jī),型號為N300-16/537/537。自投運(yùn)以來,該機(jī)組在啟停及運(yùn)行中,表現(xiàn)出汽缸嚴(yán)重的膨脹、收縮不暢,不但使機(jī)組的每次啟、停機(jī)時(shí)間要比同類機(jī)組大大延長,降低了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和靈活性,而且嚴(yán)重威脅著機(jī)組的安全運(yùn)行。
1.2論文的主要工作1、汽缸熱脹位移測量方法與研究;2、設(shè)計(jì)工況及實(shí)際工況管道應(yīng)力應(yīng)變的計(jì)算;3、管道應(yīng)力應(yīng)變的測量方法與研究;4、測試與計(jì)算結(jié)果綜合分析;5、改造方案與實(shí)施。第二章鄒縣發(fā)電廠#5主蒸汽管道及支吊架存在的問題及分析2.1汽輪機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)及設(shè)備概況2.2#1機(jī)組存在的主要問題及初步分析2.1汽輪機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)及設(shè)備概況
2.1.1汽輪機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)
該汽輪機(jī)是東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的亞臨界、單軸、三缸二排汽、高中壓分缸、低壓雙流、一次中間再熱凝汽式汽輪機(jī)。型號N300-16/537/537。2.1.2汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行概況
本汽輪機(jī)的高壓缸為雙層結(jié)構(gòu),額定工況下內(nèi)、外缸設(shè)計(jì)最大溫差為25℃,壓差為6.7MPa;中壓缸為單層缸結(jié)構(gòu);低壓缸為雙層缸結(jié)構(gòu),內(nèi)外缸設(shè)計(jì)溫差為24℃。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子共有五個(gè)支持軸承,高、中壓轉(zhuǎn)子為三支承結(jié)構(gòu),#2軸承為支持-推力聯(lián)合軸承,其余均為球面橢圓軸承。2.2#1機(jī)組存在的主要問題及初步分析2.2.1機(jī)組存在的主要問題(1)高、中壓缸膨脹不暢。(2)高壓缸跑偏。
(3)汽缸結(jié)合面和軸端汽封漏汽、油中進(jìn)水。(4)軸系振動明顯。
2.2.2存在問題的原因的初步分析(1)#1、#2軸承箱滑動受阻導(dǎo)致了機(jī)組膨脹不暢;
(2)管道對汽缸的不平衡推力可能使汽缸發(fā)生膨脹不暢和跑偏;
(3)汽封的非正常磨損和卡澀導(dǎo)致了汽封漏汽量增大;
(4)汽缸膨脹不暢、軸封漏汽使軸系熱態(tài)中心不穩(wěn)定,導(dǎo)致軸系振動。
第三章熱脹位移、管道應(yīng)力應(yīng)變測量及計(jì)算
3.1測量方案的確定3.2測量結(jié)果及分析
3.3設(shè)計(jì)工況及實(shí)際工況管道應(yīng)力計(jì)算
3.4測試與計(jì)算結(jié)果綜合分析3.1測量方案的確定
3.1.1汽缸熱脹位移測量方案測試目的:精確測量冷態(tài)下高壓主汽門和中壓聯(lián)合汽門的位置,以及啟動過程中高、中壓缸缸體,高、中壓汽門,前軸承箱,#2軸承箱,#3軸承箱的橫、軸向位移。測試部位及內(nèi)容:(1)冷態(tài)工況下,測量高壓主汽門的位置,中壓聯(lián)合汽門的位置。采用垂直固定架設(shè)立測量基準(zhǔn)線,拉鋼絲測量冷態(tài)下汽門位置。(2)啟動過程中,測量高壓缸進(jìn)汽側(cè)貓爪等的橫、軸向位移。采用就地膨脹測量裝置,測量啟動過程中相應(yīng)部位的膨脹值。3.1.3應(yīng)力應(yīng)變測試方法及原理
電測法的測試對象是構(gòu)件表面上指定點(diǎn)的應(yīng)變,是通過一定的傳感元件把所測的機(jī)械量(應(yīng)變變化)轉(zhuǎn)換成電量(電阻變化),經(jīng)處理后,再按機(jī)械量(應(yīng)變)給出指示。優(yōu)點(diǎn):靈敏度高;可以測量復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài);可在高溫、低溫、高壓、液下等比較復(fù)雜的環(huán)境下進(jìn)行應(yīng)變測量;儀器、元件使用方便,測試方法較易掌握。應(yīng)變片是利用電阻合金絲的應(yīng)變效應(yīng)這一物理現(xiàn)象而工作的。應(yīng)變效應(yīng)就是電阻絲的電阻值隨著它本身的機(jī)械變形(伸長或縮短)而改變。當(dāng)應(yīng)變不超過一定范圍時(shí),電阻絲的電阻相對變化△R/R與其線應(yīng)變?成線形關(guān)系,用公式表示為:式中,Ks為比例常數(shù),稱為電阻絲應(yīng)變靈敏系數(shù)應(yīng)變片在高溫下的應(yīng)變測量,應(yīng)對以下問題進(jìn)行考慮:應(yīng)變靈敏系數(shù)的修正熱輸出的修正輸出的熱滯后瞬時(shí)熱輸出極限工作溫度的零點(diǎn)飄移極限工作溫度的機(jī)械滯后極限工作溫度的蠕變點(diǎn)號測試位置布片方向測試內(nèi)容1中壓缸右進(jìn)汽管前后軸向M,N2中壓缸左進(jìn)汽管前后軸向M,N3高壓缸右下進(jìn)汽管前后軸向;45℃、135℃M,MK4高壓缸左下進(jìn)汽管前后軸向;45℃、135℃M,MK5高壓缸右排汽管前后軸向(稍偏)M,N6高壓缸左排汽管前后軸向(稍偏)M,N7高壓缸右上進(jìn)汽管上端左右軸向M7下高壓缸右上進(jìn)汽管下端45℃、135℃MK8高壓缸左上進(jìn)汽管上端45℃、135℃MK8下高壓缸左上進(jìn)汽管下端左右軸向M9回油管前后軸向M,N10高壓缸貓爪側(cè)面水平N11高壓缸貓爪側(cè)面水平N12中壓缸貓爪側(cè)面水平N13中壓缸貓爪側(cè)面水平N表3-1應(yīng)變片布置情況詳表
圖3-1測點(diǎn)位置布置點(diǎn)
3.2測量結(jié)果及分析3.2.1測量數(shù)據(jù)整理機(jī)組熱脹位移及應(yīng)力測試結(jié)果(表3-2~3-17);進(jìn)行圖表趨勢分析,詳見附圖1~19。3.2.2測量結(jié)果分析
(1)汽缸的軸向膨脹狀況反映存在的問題;(2)回油管的受力狀態(tài)反映存在的問題;(3)中壓缸及相關(guān)連接管道的受力狀態(tài)反映存在的問題;(4)高壓缸及相關(guān)連接管道的受力狀態(tài)反映存在的問題;(5)汽缸橫向膨脹及軸承箱橫向位移反映存在的問題。3.3設(shè)計(jì)工況及實(shí)際工況管道應(yīng)力計(jì)算3.3.1計(jì)算方法
本文采用了《管道應(yīng)力計(jì)算程序》V3.1版本,計(jì)算步驟主要有:
(1)繪制計(jì)算管道布置的單線立體圖;(2)選取基準(zhǔn)坐標(biāo)系(右手直角坐標(biāo)系OXYZ);(3)劃分管道分支;(4)元件劃分。計(jì)算管道中的元件,按其性質(zhì),形式,形狀和管子規(guī)格來劃分;(5)構(gòu)成原始數(shù)據(jù)表;(6)將數(shù)據(jù)表按照格式輸入軟件計(jì)算;(7)整理,分析數(shù)據(jù)結(jié)果。3.3.2管道應(yīng)力計(jì)算結(jié)果與分析(1)設(shè)計(jì)工況管道應(yīng)力計(jì)算結(jié)果(見表3-18~3-20)(2)現(xiàn)場實(shí)測工況仿真計(jì)算結(jié)果(見表3-21)(3)計(jì)算結(jié)果分析
由以上表可看出,運(yùn)行及冷態(tài)下管道對本體的推力和力矩的數(shù)量級不高,不會對本體安全運(yùn)行產(chǎn)生大的影響??梢耘袛啵汗艿赖脑荚O(shè)計(jì)還是比較合理的,管道的實(shí)際布置對機(jī)組的故障有較大的影響。
3.4測試與計(jì)算結(jié)果綜合分析
(1)軸承箱滑動受阻導(dǎo)致機(jī)組膨脹不暢。(2)管道對汽缸的不平衡推力使汽缸發(fā)生膨脹不暢和跑偏。(3)高、中壓主汽閥和調(diào)速汽閥設(shè)計(jì)為彈性的浮動式閥座部分失效,剛度過大,使得管道對汽缸的推力較大,阻礙高、中壓缸的膨脹。(4)由于#l、#2軸承箱滑動受阻,使得#2、#3軸承箱受力過大,發(fā)生變形。
4.1改造措施
4.2改造效果第四章改造措施及效果(1)仿引進(jìn)型300/600MW機(jī)組,將#2軸承座處的推拉結(jié)構(gòu)改為定中心梁推拉結(jié)構(gòu)。將#2軸承箱改為焊接結(jié)構(gòu)。(2)采用#1、#2軸承座和基架的摩擦付為不同金屬組成的摩擦付,并在摩擦付上加潤滑油槽。
另外,#1、#2軸承座下立銷和軸承座處的摩擦付也采用為不同金屬組成的摩擦付,且要有一定的硬度。4.1改造措施
(3)在回油管道上加裝膨脹節(jié),并適當(dāng)調(diào)整離#2軸承箱最近處的支吊架剛度。(4)按照設(shè)計(jì)尺寸,適當(dāng)調(diào)整高壓左右主汽門和中壓缸右進(jìn)汽門的位置,并檢查、調(diào)整支撐桿和支吊架剛度。(5)修整滑銷系統(tǒng),檢查立銷、縱銷、橫銷是否受損以及各自的間隙,并加以修整。(6)改善啟動工況,減小左右缸溫度差。4.2改造效果
(1)徹底消除了機(jī)組的膨脹不暢現(xiàn)象。
(2)汽缸跑偏現(xiàn)象消失。
(3)軸封漏汽得到根治。
(4)由于軸封漏汽引起的透平油系統(tǒng)進(jìn)水問題得到了徹底解決。
(5)應(yīng)用情況及效果:機(jī)組各種運(yùn)行工況基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
第五章結(jié)論
通過對汽缸熱位移測試、管道應(yīng)力應(yīng)變測試和管道應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算,找出:(1)軸承箱滑動受阻導(dǎo)致機(jī)組膨脹不暢;(2)管道對汽缸的不平衡推力使汽缸發(fā)生膨脹不暢和跑偏;(3)高、中壓主汽閥和調(diào)速汽閥設(shè)計(jì)為彈性的浮動式閥座部分失效,剛度過大,使得管道對汽缸的推力較大,阻礙高、中壓缸的膨脹;(4)#l、
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