引言
汽輪機(jī)瓦溫和軸振是保證汽輪機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的主要監(jiān)測(cè)參數(shù),不時(shí)發(fā)生瓦溫和軸振異常引起的汽輪機(jī)跳閘事故?,F(xiàn)有的研究大多是對(duì)機(jī)組大修后故障的分析。本文擬分析研究新機(jī)組首次啟動(dòng)過程中瓦溫和軸振異常等問題,總結(jié)問題可能的原因,制定并實(shí)施檢查方案,為新機(jī)組大修后處理類似問題提供參考,確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。
1汽輪機(jī)瓦溫和軸振異常問題
檢查1.1軸封系統(tǒng)
機(jī)組低壓缸LPA、LPB低壓軸封管由各自的冷凝器喉部穿入,進(jìn)入冷凝器后分為兩部分。通過汽水分離器連接后,進(jìn)入低壓缸兩側(cè)的軸封體,打開低壓外缸端蓋。檢查發(fā)現(xiàn),冷凝器內(nèi)部的低壓軸封管道沒有安裝保溫套管,低壓缸噴嘴正對(duì)著軸封管道。通過冷后缸噴水量變化試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)后缸噴水閥開度超過40%時(shí),噴水量相對(duì)較大,可以完全覆蓋軸封管道。此外,低壓缸內(nèi)的排氣溫度較低,可能導(dǎo)致軸封溫度不穩(wěn)定,甚至軸封體變形,誘發(fā)動(dòng)靜碰磨。
1.2推力瓦的擺動(dòng)情況
如果推力瓦在運(yùn)行過程中卡住,無法自由擺動(dòng),部分瓦與轉(zhuǎn)子推力盤之間的油膜將無法正常建立,導(dǎo)致瓦超溫。檢查非工作面推力瓦內(nèi)外弧面和銷孔無磨損痕跡,推力瓦擺動(dòng)自由,無異常。
1.3軸振問題分析
機(jī)組轉(zhuǎn)速未達(dá)到3萬千萬r/min,加熱器運(yùn)行時(shí)軸振逐漸增大,導(dǎo)致機(jī)組跳轉(zhuǎn)??赡艿脑蛴校?)對(duì)于氫冷發(fā)電機(jī)組,氫系統(tǒng)不具備投入條件,因此現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)按說明書要求進(jìn)行空轉(zhuǎn)啟動(dòng)試驗(yàn)。當(dāng)氫冷發(fā)電機(jī)組以壓縮空氣為冷卻介質(zhì)運(yùn)行時(shí),密封瓦溫度可能分布不均勻,導(dǎo)致密封瓦扭曲變形,破壞密封瓦與密封座的同心度,增加密封瓦卡住的可能性,甚至出現(xiàn)局部磨損現(xiàn)象。2)由于冬季試運(yùn)行,環(huán)境溫度低,密封油進(jìn)油溫度低,粘度增加,摩擦因數(shù)增加,阻礙了密封瓦的浮動(dòng)。機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后,密封瓦溫度分布逐漸均勻,密封油進(jìn)油溫度升高,密封瓦浮動(dòng)恢復(fù)正常,第三、在四次啟動(dòng)過程中,振動(dòng)逐漸正常。
2檢查、實(shí)施和處理
2.1汽輪機(jī)調(diào)節(jié)特性
汽輪機(jī)負(fù)荷調(diào)節(jié)通過調(diào)節(jié)閥控制進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量來實(shí)現(xiàn)。調(diào)節(jié)閥主要由調(diào)節(jié)閥、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和油動(dòng)機(jī)組成。油動(dòng)機(jī)是調(diào)節(jié)汽閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu),將放大器或電液轉(zhuǎn)換器輸入的二次油信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有足夠功能的行程輸出,控制汽輪機(jī)進(jìn)氣。輸入油動(dòng)機(jī)的二次油變?yōu)?.15mpa~0.45mpa,二次油壓與氣缸活塞桿行程成正比,與調(diào)節(jié)閥開度成正比,即二次油壓越高,調(diào)節(jié)閥開度越大,蒸汽流量越大,汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速越高。
2.2軸振問題檢查方案
針對(duì)軸振過大的問題,結(jié)合上述分析,提出以下檢查方案:1)檢查密封瓦、端油擋等是否與轉(zhuǎn)軸有磨損;2)檢查定子座墊片安裝記錄,檢查定子座墊片是否按安裝說明書正確布置;3)檢查轉(zhuǎn)子低發(fā)輪安裝記錄,檢查轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器開口是否符合要求,無錯(cuò)位。2.3板間隙檢查發(fā)現(xiàn),低壓缸化妝板與缸體間隙小于1.0mm。低壓氣缸軸瓦結(jié)構(gòu)為氣缸式,氣缸膨脹阻塞、管道或基礎(chǔ)上的微小低頻振動(dòng)通過化妝板傳遞到低壓氣缸,直至軸瓦,導(dǎo)致軸瓦承載變化和低頻振動(dòng)。此外,低壓氣缸的軸向磨損也會(huì)誘發(fā)低頻振動(dòng)。低壓氣缸軸瓦的固有頻率測(cè)試發(fā)現(xiàn),軸瓦的軸向共振頻率為4.8Hz,與低頻振動(dòng)的頻率一致。
2.4根據(jù)推力瓦座調(diào)整墊片檢查
根據(jù)原墊片厚度之和,疊加瓦變形處理的加工量,重新制作推力瓦座調(diào)整墊片,確保墊片自由狀態(tài)下平面度偏差不超過0.02mm,厚度均勻,推力瓦座安裝的軸向定位與維修前一致。對(duì)推力瓦進(jìn)行黑金表面研磨刮擦,用平板抹紅丹檢查,直至接觸面積在75%以上。瓷磚刮擦完成后,重新安裝。在推力盤上涂抹紅丹,檢查瓷磚的接觸情況,并根據(jù)接觸情況修復(fù)瓷磚黑金表面的高點(diǎn),直至符合標(biāo)準(zhǔn)要求。正式重新安裝推力瓦時(shí),檢查上下瓷磚的自由擺動(dòng)情況。
2.5機(jī)組工藝操作分析
根據(jù)DCS數(shù)據(jù)分析,在汽輪機(jī)正常運(yùn)行過程中,主蒸汽調(diào)節(jié)閥的開度保持在50%。事故發(fā)生時(shí),工藝車間無操作時(shí),汽輪機(jī)主蒸汽流量隨時(shí)突然下降,汽輪機(jī)波動(dòng)異常。然后工藝車間將主蒸汽調(diào)節(jié)閥的開度提高到70%,機(jī)組流量恢復(fù)正常。機(jī)組波動(dòng)時(shí),調(diào)取機(jī)組工藝運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析。波動(dòng)發(fā)生前,壓縮機(jī)各段的溫度、壓力和流量沒有變化,說明波動(dòng)故障不是壓縮機(jī)負(fù)荷變化引起的。波動(dòng)發(fā)生前,汽輪機(jī)入口的蒸汽、溫度、排氣溫度和壓力沒有明顯變化,說明波動(dòng)與蒸汽系統(tǒng)參數(shù)無關(guān)。蒸汽流量突然下降,速度也下降,但調(diào)節(jié)閥的開度從50%提高到70%,以恢復(fù)流量和速度??梢耘袛?,當(dāng)調(diào)節(jié)閥部分出現(xiàn)故障時(shí),進(jìn)入汽輪機(jī)的流量減少,需要增加調(diào)節(jié)閥的開啟行程,以滿足流量需求。
2.6軸瓦溫差問題檢查方案
針對(duì)軸瓦溫差過大的問題,結(jié)合上述分析,提出以下檢查方案:1)翻出軸承,檢查下瓦左右測(cè)點(diǎn)安裝狀態(tài)是否一致,如孔深、安裝松緊度、測(cè)點(diǎn)校正等,排除測(cè)點(diǎn)問題;2)檢查下瓦左右側(cè)安裝對(duì)中情況,排除安裝問題造成的偏載;3)檢查下瓦左右側(cè)球面調(diào)整墊塊的球面度,確認(rèn)瓦溫偏差是否大;4)翻瓦前,檢查瓦頂間隙是否符合初始安裝數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)子對(duì)中是否符合初始安裝數(shù)據(jù);5)檢查下瓦左右兩側(cè)噴油集塊噴油孔是否暢通,尺寸是否符合圖紙要求;6)翻瓦后,檢查瓦面磨損情況,排除異物進(jìn)入的可能性。
2.7工藝分析結(jié)論及處置建議
機(jī)組波動(dòng)的原因是調(diào)節(jié)閥的機(jī)械部分突然損壞,導(dǎo)致進(jìn)入汽輪機(jī)的流量急劇下降,汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速下降,蒸汽波動(dòng)引起的氣流振動(dòng)引起振動(dòng)。由于調(diào)節(jié)閥的損壞不會(huì)直接威脅機(jī)組的機(jī)械運(yùn)行安全,建議在嚴(yán)格監(jiān)控和制定應(yīng)急預(yù)案的情況下保持運(yùn)行,并盡快安排維護(hù)。重點(diǎn)檢查調(diào)節(jié)閥拉桿是否斷裂,調(diào)節(jié)閥蝶閥頭是否斷裂脫落。
結(jié)語
軸瓦溫度高、溫差大的原因是球面調(diào)節(jié)墊塊的球面度小,因此在機(jī)組運(yùn)行過程中不能自由擺動(dòng),不能自動(dòng)調(diào)整到形成油楔的最佳位置。調(diào)節(jié)閥的機(jī)械損壞,典型的是拉桿斷裂和蝶閥桿斷裂,導(dǎo)致汽輪機(jī)蒸汽波動(dòng),氣流振動(dòng),汽輪機(jī)振動(dòng)報(bào)警,轉(zhuǎn)速波動(dòng),壓縮機(jī)和工藝系統(tǒng)波動(dòng)。(1)加強(qiáng)調(diào)節(jié)閥拉桿的制造質(zhì)量,檢測(cè)拉桿的硬度和強(qiáng)度,以滿足要求。嚴(yán)格控制加工工藝,避免應(yīng)力集中,斷裂位于應(yīng)力集中區(qū)。(2)加強(qiáng)計(jì)劃維護(hù),檢查汽輪機(jī)中間維護(hù)周期內(nèi)的調(diào)節(jié)閥組件,特別是拉桿和蝶閥的無損檢測(cè)。(3)加強(qiáng)維護(hù)安裝質(zhì)量控制,確保油機(jī)全關(guān)時(shí)調(diào)節(jié)閥梁底部(升降板)與蝶閥頭之間的間隙,避免對(duì)拉桿的沖擊。(4)加強(qiáng)工藝操作控制,避免緊急停車。