汽轮机通流部分的动静摩擦

闫青，罗霄 ，徐朝林，李东

汽轮机的动静摩擦故障是一类常见事故，由于这种事故发生在汽缸内，无法直接观察，因此只能根据事故的原因、现象进行判断。余热发电中控操作员应严格按照规程要求操作，开机时要充分暖管、暖机、排尽疏水，按规定时间升速；机组运行时，应加强对锅炉的监控，保证锅炉水位为正常值。

1 汽轮机动静摩擦的现象

（1）机组的振动增大，甚至强烈振动。这是最直观的现象，监控机组振动的瓦振会明显上升，并出现报警，尤其是1号、2号瓦振。引起机组振动的动静摩擦也是多方面的，它又分轴向摩擦和径向摩擦两种。

（2）前后汽封处产生火花。这种火花主要是通流部分的部件损坏或硬质杂物进入通流部分引起的。

（3）汽缸内部有金属摩擦的声音。这种声音是在机组的周而复始的转动中，到某一固定点处的“嚓嚓”声。

（4）有大轴挠度指示表计的机组，指示值将增大或超限，中控和现场均发出报警声。

（5）若推力轴承损坏，则推力瓦温度及推力瓦回油温度均会升高，轴向位移和胀差的指示值均可能超标，并发出报警信号。

（6）上下汽缸温差急剧增大，温差超过50°C，并将继续增大。

2 汽轮机通流部分动静摩擦产生原因

造成汽轮机动静摩擦的事故原因是多方面的，因此操作员在运行中要根据具体的现象来判断发生摩擦的原因，以便“对症下药”，采取最好的措施，将事故发生的可能缩至最小范围。

（1）动静间隙安装、检修调整不当。在汽轮机的安装过程中，没有全面考虑各种因素的影响，未能制定出合理的动静间隙，在汽轮机启动和运转过程中，汽缸的热应力和热变形以及各受力部件的机械变形，必然会引起动静间隙的变化。因此，需要检修人员在安装和检修过程中进行认真检查和调整。如果间隙调整不当，就会引起动静摩擦。

（2）动静部件加热或冷却膨胀不均匀。对汽轮机来说，相对于转子，汽缸质量比较大，但受热面比较小，即转子和汽缸的质面比相差较大。在启动过程中，转子加热和膨胀的速度比汽缸快，这样就会产生膨胀差值，即胀差，如果胀差超过轴向的动静间隙，就会在轴向产生动静摩擦。另外，由于上下汽缸散热和保温条件等不同因素，上下汽缸也将产生温差，汽缸法兰内外受热条件不同也会产生温差，这些温差会使汽缸变形，从而改变动静部分的间隙分配。当间隙变化值大于动静间隙时，就会产生动静摩擦。此外，如果在运行中滑销系统工作失常或汽缸变形，也会导致汽缸和转子偏心而造成动静摩擦。

（3）受力部件机械变形超过允许值。通流部分的受力部件如隔板、叶轮等由于设计刚度不足或在异常工况下运行，将导致工作应力增加，会使这些部件产生过大的变形，从而造成严重的动静摩擦事故。

（4）推力轴承、轴瓦或主轴承、轴瓦损坏。由于推力瓦或支撑轴瓦的损坏，转子随之产生大量的轴向和幅向位移，从而产生动静摩擦，中控操作员可以监测到瓦温和回油温度的不正常。

（5）机组的强烈振动。引起机组振动的原因很多，机组的振动，会使转轴也随之强烈振动，轴振动的振幅超出幅向动静间隙时，将产生动静摩擦。

（6）转子套装部件松动有位移。当转子套装部件的松动位移超过规定的轴向间隙时，会造成动静摩擦，而这种摩擦将带来冲击和刚度变化等现象。

（7）通流部分的部件损坏或硬质杂物进入通流部分。通流部分的部件因受振动或其他原因影响发生变形或损坏、脱落等，一旦遇到转轴上的围带、叶片和铆钉头之类的转动部件就会产生摩擦，这种摩擦虽不可能造成转轴的热变形，但它能使叶片、围带等部件受到摩擦力，使转轴受到与旋转方向相反的力矩，从而引起反向的自激振动。

（8）在转子弯曲或汽缸严重变形的情况下强行盘车。这种情况主要发生在汽轮机停运后，此时声音也比较大。

（9）汽缸法兰加热装置使用不当。合理使用汽缸和法兰加热装置可以减小胀差，避免动静部分摩擦，但如果加热过度，会使法兰外壁温度高于内壁，使汽缸产生危险的变形，或左右法兰加热不均等，均会产生严重的动静摩擦事故。这在余热发电遇到较少，因为余热机组一般是低温低压机组，没有加热装置，中控操作员在开始暖机时，把握好进汽量、合理加热汽缸和法兰即可避免。

（10）停机后，在汽缸温度较高时，由于某种原因使冷水进入汽缸，导致高温状态下的转子下侧接触到冷水，局部骤然冷却，出现很大的上下缸温差而产生热变形。据计算结果，当转子上下温差达到105～200℃时，会造成大轴弯曲。转子金属温度越高，越容易造成大轴弯曲。另外一个原因是转子的原材料存在过大的内应力，在较高的温度下，经过一段时间的运转后，内应力逐渐得到释放，从而使转子产生弯曲变形。这种大轴弯曲也是产生摩擦的主要原因。

3 事故处理及防范措施

通过各种特征，如机组振动增大、汽缸内有金属摩擦声或汽封处产生火花等，结合表计指示值变化判断确实发生这种事故时，应果断地故障停机，不要采取降负荷和降转速的方法继续暖机，以免延误停机时间而扩大事故，加剧设备的损坏。停机时要记录转子的惰走时间，静止后要进行手动盘车。如果无法盘车，不要强行盘，必须全面分析研究，采取适当的措施，必要时需揭缸检查。

为了防止汽轮机动静摩擦事故，应采取相应的技术措施，主要有以下几个方面。

（1）运行人员要根据机组的结构特点，认真分析转子和汽缸的膨胀特点和变化规律，制定有效的防范措施，并熟练掌握和控制胀差的方法。也就是说中控操作员应能够掌握热态、冷态机组的膨胀情况和时间，并摸索出相应的规律，及时调整机组的进汽量。

（2）认真检查调整通流部分的间隙，根据机组的实际情况和检查结果，分析鉴定动静间隙的合理性，必要时对规定值做适当修改，使之适应正常的运行需要，同时要求机组具备调整胀差的必要设备手段，如汽封温度的调整手段，也可以利用检修机会测出动静间隙，分析是否合理，再做调整。

（3）加强启动、停机和工况变化时对胀差的监视，注意对胀差的控制和调整。尤其是当水泥厂有两条生产线，若一条生产线停止运行，进汽量、压力、温度都发生变化时，胀差也会发生变化，应监测其变化值是否在正常的范围内。

（4）在机组启动过程中，应严格控制上下汽缸的温差和法兰内外壁温差，不能超限，以防汽缸变形造成动静摩擦。在冲转过程中，对凝汽器冷却水系统的启动早晚和出口电动阀门开度的大小，以及汽轮机排气室喷水装置的启停，都应考虑到对上下缸温差的影响，规程中也应严格规定不能超过50°C，超过时，严禁升速过临界。

（5）注意监视转子的挠曲度。运行人员在启动前和启动过程中应严格监视转子的挠度指示，不得超限。

（6）严格控制蒸汽参数的变化，以防发生水冲击损坏推力瓦。主蒸汽温度的突降是水冲击的主要特征，水击事故是一种恶性事故，如处理不及时，易损坏汽轮机本体。通常情况下，发生水击时，主汽阀和调节汽阀的阀杆、法兰、轴封处可能会冒白汽，主蒸汽温度会直线下降，这时应立即拉闸停机。

（7）加强对叶片的安全监督，防止叶片及其连接件的断落。

（8）严格控制机组振动，机组超限的机组不允许长期运行，要及时确认振动的来源，一旦超过规定值，要及时降负荷运行，直到振动恢复到规定值内；如果在降负荷的过程中，振动仍有上涨趋势，应通知现场巡检人员解列发电机，在解列的过程中，转速下降，观察振动的消缺情况，如果仍未消缺，应立即拉闸。

总之，操作员在运行中应严密监视所有的参数，按操作规程操作。■