對汽輪機(jī)汽流激振狀況的分析及預(yù)防措施

時(shí)間：2019-07-01作者：河北國源電氣股份有限公司瀏覽：118

　　摘要: 本文對汽輪機(jī)產(chǎn)生汽流激振的機(jī)理及特征加以分析,并從軸承強(qiáng)度、葉**間隙、汽封激振等方面對高參數(shù)汽輪機(jī)汽流激振的預(yù)防及消除措施進(jìn)行了說明。
　　關(guān)鍵詞: 汽輪機(jī); 汽流激振; 葉**間隙; 汽封激振
　　中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
　　進(jìn)年來，伴隨時(shí)代的發(fā)展，人類的科學(xué)技術(shù)也一直在飛速的提升, 自從發(fā)明了電后，電力開始逐漸在我們的生活中產(chǎn)生**的重要性。大容量火電機(jī)組已經(jīng)成了電力行業(yè)的主力軍。大容量汽輪發(fā)電機(jī)軸系變長, 支持軸瓦數(shù)量增多, 機(jī)組的蒸汽參數(shù)不斷提高, 產(chǎn)生的汽流激振力也隨之增大。汽流激振問題也必將會(huì)越來越嚴(yán)重影響汽輪發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。因此, 加強(qiáng)大型機(jī)組的汽輪機(jī)汽流激振的研究也顯得非常重要。根據(jù)汽流激振機(jī)理和國外大容量機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn), 已確認(rèn)汽流振動(dòng)故障較*發(fā)生在高參數(shù)、大容量汽輪機(jī)的高壓( 或高中壓) 轉(zhuǎn)子上。由于蒸汽激振力近似地正比于機(jī)組的出力, 因此, 由汽流振動(dòng)引起的不穩(wěn)定振動(dòng)就成為限制大容量機(jī)組出力的主要因素; 尤其隨著**臨界機(jī)組的投運(yùn), 汽流激振引起的低頻振動(dòng)會(huì)較加**, 所以加強(qiáng)對高參數(shù)、大容量機(jī)組汽流激振的研究很有必要。
　　1汽流激振的機(jī)理
　　所謂汽流激振就是蒸汽作用在高中壓轉(zhuǎn)子上的切向力對動(dòng)靜間隙、汽封結(jié)構(gòu)以及轉(zhuǎn)子與汽缸對中的靈敏度提高, 增大了作用在轉(zhuǎn)子上的激振力, 降低了汽輪機(jī)軸系的穩(wěn)定性, 使高中壓轉(zhuǎn)子失穩(wěn)而產(chǎn)生很大的低頻振動(dòng)。作用在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子上的蒸汽激振力可分為靜態(tài)力和動(dòng)態(tài)力兩類。這兩類力都可以引起汽流激振。
　　1.1葉**間隙激振力
　　由于機(jī)組安裝、運(yùn)行中汽缸跑偏等原因造成轉(zhuǎn)子相對于汽缸發(fā)生了偏移, 使得葉**間隙沿圓周方向發(fā)生變化。由于葉**間隙沿圓周方向存在不同, 蒸汽在不同間隙位置處的泄漏量不均勻, 進(jìn)而使得作用在葉片沿圓周方向的切向力不等, 這樣就產(chǎn)生了一個(gè)作用在葉輪中心的橫向力, 也稱之為間隙激振力。該橫向力趨向于使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生自激振動(dòng)。在一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi), 當(dāng)系統(tǒng)阻尼消耗的能量小于該橫向力所做的功, 轉(zhuǎn)子便會(huì)產(chǎn)生自激振動(dòng)。
　　當(dāng)轉(zhuǎn)子中心偏移汽缸中心不大時(shí), 葉**間隙激振力近似與轉(zhuǎn)子偏移量、功率成正比, 而與葉片高度和線速度成反比, 若激振力用相對值s 表示,則有
　　s= f
　　式中s ------- 葉**間隙激振力
　　-------轉(zhuǎn)子中心偏移汽缸中心的位移量
　　-------轉(zhuǎn)子輸出功率
　　-------- 葉片平均線速度
　　--------葉片高度
　　由上式可知, 汽流激振*發(fā)生在大功率、葉片較小的高壓轉(zhuǎn)子上, 加之高壓轉(zhuǎn)子質(zhì)量較小, 在不大的激振力作用下, 會(huì)引起較顯著的窩動(dòng)。
　　1.2汽封汽流激振力
　　為減小各處動(dòng)靜配合間隙處的漏氣, 保證汽輪機(jī)安全、高效的運(yùn)行, 設(shè)置了各類汽封。所以當(dāng)運(yùn)行參數(shù)控制不當(dāng), 造成轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)偏心時(shí), 會(huì)引起軸封和隔板汽封腔室中沿圓周方向蒸汽壓力分布的不均勻, 這樣就會(huì)產(chǎn)生一垂直于轉(zhuǎn)子偏移方向的合力, 使轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)趨于不穩(wěn)定。由于軸向壓差造成了高溫高壓蒸汽在汽封中的流動(dòng), 因此蒸汽在汽封中的流動(dòng)主要是軸向流動(dòng), 但由于蒸汽具有一定的粘性, 加之轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn), 又帶動(dòng)汽封中的蒸汽周向流動(dòng), 因此該流體力包括蒸汽在汽封內(nèi)軸向流動(dòng)和周向流動(dòng)產(chǎn)生的兩部分汽流力。
　　1.3 作用在轉(zhuǎn)子上的不對稱的靜態(tài)蒸汽力
　　對于噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī), 調(diào)節(jié)級進(jìn)汽的不對稱性導(dǎo)致的作用在轉(zhuǎn)子上的作用力不對稱, 在某種工況下, 可能會(huì)上抬轉(zhuǎn)子。這樣將影響軸頸在軸承中的位置,改變軸承的動(dòng)力特性而造成轉(zhuǎn)子運(yùn)行失穩(wěn)。
　　只有在上述3種力垂直于轉(zhuǎn)子偏心的切向力之和大于轉(zhuǎn)子軸承的油膜阻尼力的時(shí)候, 這種振動(dòng)才會(huì)被激發(fā)起來。
　　2汽流激振的特征
　　汽流激振通常發(fā)生在高參數(shù)機(jī)組的高壓轉(zhuǎn)子上,在低參數(shù)機(jī)組和高參數(shù)機(jī)組中、低仄轉(zhuǎn)子上很少發(fā)生。汽流激振的振動(dòng)信號(hào)有如下特征
　　2.1汽流激振時(shí)軸振全頻譜圖是正進(jìn)動(dòng)方向,軸心軌跡是圓形或近似圓形
　　2.2自激振動(dòng)的渦動(dòng)頻率近似為(為轉(zhuǎn)速), 輕度汽流激振時(shí) (渦動(dòng)頻率)略小于轉(zhuǎn)速的1／2.嚴(yán)重汽流激振時(shí)為高中壓轉(zhuǎn)子的一階臨界轉(zhuǎn)速。
　　2.3流體激振失穩(wěn)狀態(tài)下轉(zhuǎn)子做自激振動(dòng),呈現(xiàn)的模態(tài)與受到外力作用所呈現(xiàn)的一階不平衡振動(dòng)的模態(tài)一樣。較大振幅通常并不出現(xiàn)在軸承附近的傳感器處。因此要求分析人員必須能估計(jì)到在不可觀察位置的轉(zhuǎn)子的振動(dòng)幅值。為了精確估計(jì)振型,可加裝振型測試探頭沿轉(zhuǎn)子軸向布置的附加探頭。
　　通常用軌跡和軌跡基圖來反映流體激振失穩(wěn)。流體激振失穩(wěn)較顯著的特征是大的振幅、圓形或近似圓形的軌跡以及轉(zhuǎn)子的正向進(jìn)動(dòng)。從汽流激振出現(xiàn)的過程看,另一個(gè)十分重要的特征是振動(dòng)和機(jī)組的負(fù)荷有著十分密切的關(guān)系,有一個(gè)“門檻”負(fù)荷,往往在低負(fù)荷時(shí)不會(huì)出現(xiàn),而是在較高負(fù)荷時(shí)出現(xiàn),有的出現(xiàn)在接近較高負(fù)荷的某一高負(fù)荷段
　　3防止汽流激振的措施
　　根據(jù)汽流激振的機(jī)理, 結(jié)合軸系穩(wěn)定性理論及現(xiàn)場機(jī)組實(shí)際的分析和處理經(jīng)驗(yàn), 消除和減少大型汽輪機(jī)汽流激振故障的主要措施可以從以下3方面著手。
　　3.1減小蒸汽靜態(tài)力
　　蒸汽向上的靜態(tài)力會(huì)上抬轉(zhuǎn)子, 在運(yùn)行中, 我們認(rèn)真調(diào)節(jié), 通過改變調(diào)節(jié)閥的開啟和關(guān)閉順序, 或改變調(diào)節(jié)閥的開啟重疊度, 盡量避免在一不利的工況點(diǎn)停留, 改變作用在轉(zhuǎn)子上面的載荷角, 采用節(jié)流調(diào)節(jié)全周進(jìn)汽和變壓運(yùn)行, 避免部分進(jìn)汽產(chǎn)生的汽流激振力。
　　3.2減小蒸汽激振力
　　蒸汽的激振力與蒸汽密度和級前后壓差成正比, 這是氣流激振易發(fā)生在大功率高參數(shù)汽輪機(jī)上的主要原因所在。而且激振力還與汽封的結(jié)構(gòu)、長度、間隙的大小有關(guān), 隨徑向間隙增大而減小, 隨軸向間隙的增大而增大。我們可采去以下措施: ①使缸體四周與葉輪前部動(dòng)靜間隙盡量均勻。②增大葉**汽封的徑向間隙, 限制推力軸承間隙以減小密封的軸向間隙。③氣封間隙沿蒸汽流動(dòng)方向可設(shè)計(jì)成喇叭形, 使軸封進(jìn)氣端間隙縮小, 排氣端間隙增大, 這種形狀產(chǎn)生的氣流力不僅不會(huì)產(chǎn)生失衡力, 還有利于增加穩(wěn)定性。④在葉**汽封和端部汽封間隙處安裝止渦裝置和逆轉(zhuǎn)向注入液體, 利用該裝置或流體的反渦旋干擾間隙內(nèi)工作介質(zhì)的周向流動(dòng)。
　　3.3提高軸承穩(wěn)定性
　　引起軸承失衡的力有汽流力和油膜力, 提高軸承的穩(wěn)定性就是使軸承油膜失穩(wěn)盡可能的減小、即盡可能的增大阻尼力, 為防止汽流激振預(yù)留較大空間。如果滿足: 汽流力+ 油膜力< 阻尼力時(shí), 就可以避免自激振動(dòng)的發(fā)生。在實(shí)際生產(chǎn)中, 我們積極消除軸瓦缺陷, 使其處于良好的工作狀態(tài), 調(diào)整中心, 減少長徑比, 提高轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速, 提高軸承潤滑油溫,采用穩(wěn)定性較好的推力軸承, 這些措施都有利于抑制汽流激振力。
　　4結(jié)語
　　汽流激振問題是大容量、高參數(shù),特別是**臨界汽輪機(jī)運(yùn)行中面臨的一個(gè)重要問題。預(yù)防和正確分析、及時(shí)解決汽流激振對我國大型機(jī)組的安全運(yùn)行和我國目前發(fā)展**臨界壓力機(jī)組具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文就此問題闡述了引發(fā)機(jī)組汽流激振的原因，并對如何避免預(yù)防氣流激振進(jìn)行了分析見解。現(xiàn)階段, 為了避免發(fā)生汽流激振, 我們在汽輪機(jī)設(shè)計(jì)階段進(jìn)行汽流激振影響下的軸系穩(wěn)定性的計(jì)算分析, 良好軸系穩(wěn)定性的合理設(shè)計(jì), 以及較好推力軸承的應(yīng)用將是大型汽輪機(jī)避免汽流激振故障發(fā)生的基本保證。
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河北國源電氣股份有限公司專注于汽輪機(jī)汽缸修復(fù),高壓緊固件,螺栓等

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  詞條說明

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  (1)保持動(dòng)靜部分中心的偏差符合規(guī)定的徑向間隙,在要求范圍內(nèi),找中心使各轉(zhuǎn)子中心連線成為一條連續(xù)曲線而不是折線; (2)通過找中心保證各軸承負(fù)荷分配合理。 較終的目的是為了保證機(jī)組振動(dòng)指標(biāo)合格。

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  (1)汽缸螺栓的底螺紋中心線與汽缸法蘭平面不垂直; (2)汽缸螺栓的大螺母內(nèi)螺紋中心與螺母端面不垂直; (3)墊圈厚度有較大的偏差。

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  摘 要：本文闡述了亞臨界機(jī)組與**臨界機(jī)組工藝技術(shù)特點(diǎn)的比較與差異，基于兩種不同類型機(jī)組的鍋爐結(jié)構(gòu)、工作原理及啟動(dòng)運(yùn)行方式，結(jié)合熱工控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，對兩種不同爐型機(jī)組的控制策略進(jìn)行了差異比較與分析，并闡述了作者本人的觀點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：亞臨界；**臨界；機(jī)組；控制；差異；分析 隨著我國電力工業(yè)的發(fā)展及電力結(jié)構(gòu)的調(diào)整，600MW及以上單機(jī)容量機(jī)組已經(jīng)成為我國火電發(fā)展的方向并且已經(jīng)成為電網(wǎng)的主力機(jī)組，尤