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山東安瑞動(dòng)力機(jī)械有限公司
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電廠汽輪機(jī)軸向位移和脹差概念分析

2020-11-17
1、軸向位移和脹差的概念
軸位移指的是軸的位移量而脹差則指的是軸相對(duì)于汽缸的相對(duì)膨脹量,一般軸向位移變化時(shí)其數(shù)值較小。軸向位移為正值時(shí),大軸向發(fā)電機(jī)方向移,若此時(shí)汽缸膨脹遠(yuǎn)小于軸的膨脹,差脹不一定向正值方向變化;如果機(jī)組參數(shù)不變,負(fù)荷穩(wěn)定,差脹與軸向位移不發(fā)生變化。機(jī)組啟停過程中及蒸汽參數(shù)變化時(shí),差脹將會(huì)發(fā)生變化,由于負(fù)荷的變化而軸向位移也一定發(fā)生變化。運(yùn)行中軸向位移變化,必然引起差脹的變化。
2、影響機(jī)組差脹的因素
使脹差向正值增大的主要因素簡述如下:
1)啟動(dòng)時(shí)暖機(jī)時(shí)間太短,升速太快或升負(fù)荷太快。
2)汽缸夾層、法蘭加熱裝置的加熱汽溫太低或流量較低,引起汽加熱的作用較弱。
3)滑銷系統(tǒng)或軸承臺(tái)板的滑動(dòng)性能差,易卡澀。
4)軸封汽溫度過高或軸封供汽量過大,引起軸頸過份伸長。
5)機(jī)組啟動(dòng)時(shí),進(jìn)汽壓力、溫度、流量等參數(shù)過高。
6)推力軸承磨損,軸向位移增大。
7)汽缸保溫層的保溫效果不佳或保溫層脫落,在嚴(yán)冬季節(jié)里,汽機(jī)房室溫太低或有穿堂冷風(fēng)。
8)雙層缸的夾層中流入冷汽(或冷水)。
9)脹差指示器零點(diǎn)不準(zhǔn)或觸點(diǎn)磨損,引起數(shù)字偏差。
10)多轉(zhuǎn)子機(jī)組,相鄰轉(zhuǎn)子脹差變化帶來的互相影響。
11)真空變化的影響。
12)轉(zhuǎn)速變化的影響。
13)各級(jí)抽汽量變化的影響,若一級(jí)抽汽停用,則影響高差很明顯。
14)軸承油溫太高。
15)機(jī)組停機(jī)惰走過程中由于“泊桑效應(yīng)”的影響。(泊桑效應(yīng)是轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí),受離心力的作用,轉(zhuǎn)子發(fā)生變形,徑向變粗、軸向變短;當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí),離心力的作用減小,大軸的徑長又回到原來的狀態(tài),變細(xì)變長。)
當(dāng)負(fù)荷變化時(shí),各級(jí)蒸汽流量發(fā)生變化,特別是在低負(fù)荷范圍內(nèi),各級(jí)蒸汽溫度的變化較大,負(fù)荷增長速度愈快,蒸汽的溫升速度也愈快.與金屬表向降負(fù)荷速度加快,汽缸和轉(zhuǎn)子溫升速度的差別愈大。負(fù)荷增加速度加快,正差脹增大;降負(fù)荷速度加快,正差脹縮小,以致出現(xiàn)負(fù)差脹。軸封供氣對(duì)轉(zhuǎn)子的軸封段和軸封體加熱,由于軸封體是嵌在汽缸兩端,其膨脹對(duì)汽缸軸同長度幾乎沒有影響,但轉(zhuǎn)子軸封段的膨脹卻影響轉(zhuǎn)子的長度,因而使正差脹加大。由于軸封段占轉(zhuǎn)子長度的比例較小,故對(duì)總差脹影響較小,可是軸封處的局部差脹卻比較大。若軸封供氣溫度過高,則出現(xiàn)正差脹過大;反之,負(fù)差脹過大。一般規(guī)定軸封氣溫度略高于軸封金屬溫度。
低壓差脹對(duì)環(huán)境溫度較敏感。環(huán)境溫度升高,低壓差脹變小,環(huán)境溫度降低,低壓差脹升高。主要原因一方面是環(huán)境溫度降低,低壓缸冷卻加劇(低壓缸無保溫);另一方面是循環(huán)水溫度降低使真空升高,排氣溫度降低,缸溫下降。經(jīng)觀察,在不同負(fù)荷下,變化規(guī)律是一樣的。在同一負(fù)荷下,冬季跟夏季低壓差脹相差 15%。摩擦鼓風(fēng)的影響,在機(jī)組啟動(dòng)和低負(fù)荷階段,蒸汽流量較小,而高中低壓級(jí)內(nèi)產(chǎn)生較大的鼓風(fēng)摩擦損失(與轉(zhuǎn)速三次方成正比),損失產(chǎn)生的熱量被蒸汽吸收,使其溫度升高。由于葉輪直接與蒸汽相摩擦,因此轉(zhuǎn)子溫度比汽缸溫度高,故出現(xiàn)正差脹。隨著轉(zhuǎn)速升高,轉(zhuǎn)子摩擦鼓風(fēng)損失產(chǎn)生的熱量相應(yīng)加大,但此時(shí)由于流量增加,使產(chǎn)生的 鼓風(fēng)損失的級(jí)數(shù)相應(yīng)減少,因此每千克蒸汽吸收摩擦鼓風(fēng)損失產(chǎn)生的熱量先隨轉(zhuǎn)速升高而增大,使高中低壓缸正差脹增大,后又隨轉(zhuǎn)速升高而相應(yīng)減少,對(duì)差脹的影響逐漸減少。真空降低,一方面排氣溫度升高,低壓缸排氣口壓力升高,缸體內(nèi)外壓差減少,兩者促進(jìn)低壓缸缸體膨脹,從而減少低壓差脹。另一方面,若軸封氣壓不變,低壓缸軸封段軸封汽量減少,轉(zhuǎn)子加熱減弱,也使低壓差脹減少。
泊桑效應(yīng)影響機(jī)組低壓差脹約10%,所以開機(jī)沖轉(zhuǎn)前,低壓差脹應(yīng)保證10%以上。在停機(jī)過程中盡量減少低壓差脹(最好控制在90%以下),當(dāng)?shù)蛪翰蠲洺^110%,必須緊急停機(jī),這時(shí)隨著轉(zhuǎn)速下降,低壓差脹會(huì)超過120%,在低轉(zhuǎn)速區(qū)可能會(huì)有動(dòng)靜摩擦。在冬季低壓差脹過高時(shí),要注意軸封氣母管壓力,若壓力過高可適當(dāng)調(diào)低,也可用降低真空方法來減少低壓差脹。冬季減少開窗的地方,這是冬季減少低壓差脹有效措施。
極熱態(tài)啟動(dòng)時(shí),軸封供氣盡量選擇高溫汽源,輔氣作為汽源時(shí),必須保證其溫度控制在270℃左右,若溫度太低,將造成高壓軸封段大軸急劇冷卻收縮,有可能導(dǎo)致前幾級(jí)動(dòng)靜摩擦。冷態(tài)啟動(dòng)時(shí),軸封氣源高于大軸金屬溫度,大軸將局部受熱伸長,出現(xiàn)較大的正差脹。因此要選擇與軸封金屬溫度相匹配的汽源,不拖延啟動(dòng)時(shí)間。低壓差脹過大,可采用降低真空來調(diào)節(jié),盡量提前沖轉(zhuǎn)升速。機(jī)組啟動(dòng)階段低壓正差脹超過限值時(shí),可破壞真空停軸封氣,待差脹正常后重新啟動(dòng)。機(jī)組倒缸前,主蒸汽汽溫至少比高壓缸金屬溫度高50℃以上,倒缸前應(yīng)考慮軸向位移對(duì)高壓差脹影響。機(jī)組啟停階段差脹變化幅度大,影響因素多,調(diào)整難度大,因此要嚴(yán)格按規(guī)程操作,根據(jù)汽缸金屬溫度選擇適當(dāng)?shù)臎_轉(zhuǎn)參數(shù),適當(dāng)?shù)纳郎厣龎呵€,確定合適升溫速度,控制升速和暖機(jī)時(shí)間,帶負(fù)荷后根據(jù)具體情況,及時(shí)分析和采取有效方法,才能有效控制差脹。
(來源:設(shè)備管理與維修)