汽轮机组运行中动静部件碰磨的预防与消除

王杨华,刘恒

(安阳钢铁集团有限公司，河南安阳455004)

汽轮机组运行中动静部件碰磨的预防与消除

王杨华,刘恒

(安阳钢铁集团有限公司，河南安阳455004)

分析了汽轮机组动静部件产生碰磨的原因，提出有效合理的控制方式来避免或消除早期碰磨，对汽轮机组安全运行有重要意义。

汽轮机；碰磨；控制

1 前言

汽轮机组动静部件产生碰磨一般是由动静间隙消失和机组振动过大引起的。一旦产生碰磨引起较大振动而处理不及时往往会引起大轴弯曲等恶性事故。据统计转轴弯曲事故86%是由转轴碰磨引起的。对机组动静间隙和振动的控制显得尤为重要，对防止汽轮机恶性事故有着重要意义。

2 动静间隙的控制

汽轮机组动静间隙主要包括轴向和径向间隙，在设备安装达到工艺要求的前提下，只要运行人员合理地控制好机组各个阶段的参数就能很好的避免动静间隙的消失。主要从以下几个方面着手：

（1）动静部件加热或冷却时，膨胀或收缩要均匀。金属部件的温升和温降速度控制在1～3℃/min，首先机组并网后带负荷切忌过快，因为带负荷如过快转子温度会急剧升高，转子内应力会加速释放而产生较大热弯曲引起振动碰磨。其次胀差控制要合理，范围在+2～-1 mm之间，尤其碰到水冲击应果断停机避免出现较大负胀差而产生严重碰磨；前轴承箱左右膨胀偏差应小于0.35 mm。

（2）做好系统监视及调整。一是对轴承润滑系统严密监视，防止轴承断油少油以及油膜振荡等事故；二是严密监视轴向位移及监视段压力，避免长时间超负荷运行，防止推力轴承损坏；三是加强对转动部件的监视。固定在汽轮机转子、联轴器、变速器齿轮轴上的某些转动零件松弛、变形或者位置移动，引起回转体的重心位置改变加剧振动碰磨等等。

（3）尽量减少转子的残余热弯曲，上下缸温度之差严禁超50℃。无论是热态还是冷态，转子必须连续盘车2个小时以上才可以冲转转子，切忌不可在弯曲较大时强行冲转。一般晃度控制在0.010 mm以内。

（4）严控机组初参数与终参数等，避免运行参数与要求值偏差太大。蒸汽参数一定要与金属温度相匹配，包括轴封供汽温度与转子温度相匹配。新蒸汽参数偏差过大而未及时调整，使汽轮机部件热膨胀及热应力变化剧烈而产生碰磨；排汽缸温度过高引起汽缸变形等等，都可能引起部件损坏脱落或动静间隙消失。

（5）运行暖机时机组应避开临界转速，暖机要充分。一般机组转速应避开共振转速200 r/min。避免蒸汽参数变化而使机组落入共振区域或机组运行转速离实际临界转速太近使部件或汽轮机发生共振。过临界前汽缸膨胀应不小于3～3.5 mm，带负荷时汽缸膨胀应不小于4.0～5.0 mm，小机组取低值，大机组取高值。负荷接带多少要与汽缸温度及膨胀相匹配。

（6）机组尽量避免长时间在低负荷下运行。因为低负荷时调节节流使调节后蒸汽温度急剧降低，一般空负荷时可以使调节级前和调节级后蒸汽温度相差100℃。当机组从满负荷状态快速减负荷时，将会出现金属壁温度急剧变化，产生较大热应力及变形，或出现较大负胀差及排汽温度上升引起碰磨振动。在负荷较低时，应适当降低蒸汽压力以增大调节阀开度。

3 振动值的控制

汽轮机组碰磨不仅在机组启动过程中会发生，在工作转速下也会发生，根据大量实况记录，往往在启停过程中容易发生碰磨现象，尤其当转轴碰磨引起的不平衡与临界转速结合，会产生强烈共振，严重时会引起弯轴或轴系破坏等事故。为此在机组过临界前应详细全面记录并跟踪机组振动，尤其是机组1#、2#轴承振动，严控振动数值。主要从以下几个方面着手：

（1）不稳定的和稳定的不平衡，碰磨引起的不稳定不平衡，能引起显著的轴瓦振动，其它振动故障一般不会引起明显的轴瓦振动。为此过临界前轴瓦振动应不大于0.030 mm波动小于0.010 mm，轴振应不大于0.080 mm波动小于0.020 mm。若在(0.7～0.9)n(n为实测临界转速),轴瓦振动波动和轴振波动都小于规定值，但个别轴瓦振动大于0.030 mm，说明转子存在较大的不平衡建议消除后再过临界。

（2）过临界前，无论是热态还是冷态，在转速1200 r/min应对1#、2#瓦振及轴振进行连续监测，且监测时间不应小于2 min，若出现较大振动波动，说明转轴存在碰磨，这时无论振动如何，都不允许通过转子临界转速。这时应进行降速处理，直到振动波动小于规定方（表明转轴无碰磨或原来碰磨已经消除）可升速。

（3）过临界时，若轴瓦振动突增0.050 mm时且没有明显下降趋势应立即打闸停机。如振动增加虽未达到0.050 mm，但振动异常（机组有响声或机内声音异常）时，也应停机进行检查。

（4）若碰磨是由上下缸温差过大、胀差超限等引起的，可以采取相应对策加以消除；如果是轴封间隙过小，一般不采取揭缸重调轴封间隙来消除，而采用磨大轴封间隙的办法。磨大轴封间隙的关键是通过振动监视，控制转速及振动，将转轴碰磨控制在早期，借助转轴与轴封摩擦和挤压，使轴封间隙扩大。

4 转子永久弯曲

防止转子发生碰磨事故，主要控制各个环节，避免动静间隙的消失以及出现较大的振动。一旦发生碰磨，首要的应能及时发现并控制和消除早期碰磨，避免碰磨进入中后期。碰磨一旦进入后期，振动速率会成几倍甚至几十倍的增长。如果监视不到位，保护动作迟缓，往往会造成转轴永久弯曲事故。转子永久弯曲的明显特征：一是大轴晃摆值经过4 h连续盘车不能复原；二是临界转速下振动较以前会显著增大。

转子临界下振动增大，不一定就是转子永久弯曲所致，还可能由于转子残留热弯曲、转轴与水接触、转轴径向碰磨、转动部件损坏飞脱等引起。前三个故障引起的是不稳定不平衡，后两个故障引起的是稳定不平衡，通过多振动观察是否稳定就可以首先排除前三个故障。再结合通过连续2个小时以上盘车后，测取大轴晃摆值之差，若小于0.030 mm，说明转子无明显弯曲。由此来判断大轴是否产生永久弯曲。

5 结束语

防止汽轮机组动静部件产生碰磨，重要的应在启停过程中，只要措施具体、明确，对运行人员来说在劳动强度、精力消耗、技术水平等方面是足以胜任的。

[1]王志伟.汽轮机运行[M].北京∶中国电力出版社,2007年.

[2]施维新.汽轮发电机组振动及事故[M].北京∶中国电力出版社,1999年.

Prevention and Elimination of Impact-Rubbing of Rotor and Stator Parts during Operation of Steam Turbine Unit

Wang Yanghua,Liu Heng
(Anyang Iron&Steel Group Co.,Ltd,Anyang,Henan 455004,China)

s】In this paper,the causes of impact-rubbing of rotor and stator parts in steam turbine units are analyzed and effective and appropriate control mode to avoid impactrubbing or eliminate early impact-rubbing is put forward,bearing important significance to the safe operation of steam turbine units.

steam turbine;impact-rubbing;control

TK26

B

1006-6764（2014）06-0060-02

2014-02-18

王杨华（1982-），男，2006年毕业于兰州理工大学机械设计制造及其自动化专业，助理工程师，现从事于汽轮机运行技术工作。