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      電廠50MW背壓機(jī)組軸封漏氣系統(tǒng)運(yùn)行分析

      2014-06-09 14:38:00侯曉捷
      關(guān)鍵詞:軸封背壓漏氣

      侯曉捷

      摘 要:背壓機(jī)組是熱電聯(lián)合生產(chǎn)運(yùn)行的機(jī)組,熱電聯(lián)產(chǎn)使能源得到合理利用,是節(jié)約能源的一項(xiàng)重要措施。在眾多的汽輪發(fā)電機(jī)組中,背壓機(jī)由于消除了凝汽器的冷源損失,在熱力循環(huán)效率方面是最高的。但在運(yùn)行中設(shè)備故障也就應(yīng)運(yùn)產(chǎn)生了。因此,判斷出設(shè)備故障癥結(jié)所在,并以最經(jīng)濟(jì)的手段解決故障應(yīng)該是一名檢修鉗工追求的目標(biāo)。同時(shí),本著“具體問題具體分析”的原則,以下以50MW汽輪機(jī)組軸封漏氣原因分析及處理為例,對(duì)相關(guān)內(nèi)容予以總結(jié)。

      關(guān)鍵詞:50 MW背壓機(jī)組 軸封漏氣 運(yùn)行

      中圖分類號(hào):TK2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)02(c)-0067-01

      汽輪機(jī)軸封漏氣一直以來都是困擾各個(gè)電廠的一個(gè)難題,而且一旦出現(xiàn)機(jī)組軸封漏氣現(xiàn)象發(fā)生,一是影響機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性,給運(yùn)行人員帶來安全隱患;二是會(huì)影響機(jī)組潤(rùn)滑油油質(zhì),進(jìn)而影響調(diào)速系統(tǒng),直接影響機(jī)組安全運(yùn)行。因此,機(jī)組軸封漏氣系統(tǒng)改造,對(duì)火電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行,有著重要的作用和意義。

      1 汽輪機(jī)發(fā)電工作的原理

      首先,具有一定壓力、溫度的蒸汽,進(jìn)入汽輪機(jī),流過噴嘴并在噴嘴內(nèi)膨脹獲得很高的速度。高速流動(dòng)的蒸汽流經(jīng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子上的動(dòng)葉片做功,當(dāng)動(dòng)葉片為反動(dòng)式時(shí),動(dòng)葉帶動(dòng)蒸汽在動(dòng)葉中發(fā)生膨脹產(chǎn)生的反動(dòng)力亦使動(dòng)葉片做功,動(dòng)葉帶動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子,按一定的速度均勻轉(zhuǎn)動(dòng)。這就是汽輪機(jī)最基本的工作原理。從能量轉(zhuǎn)換的角度講,蒸汽的熱能在噴嘴內(nèi)轉(zhuǎn)換為汽流動(dòng)能,動(dòng)葉片又將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,反動(dòng)式葉片,蒸汽在動(dòng)葉膨脹部分,直接由熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是用聯(lián)軸器連接起來的,汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子以一定速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子也跟著轉(zhuǎn)動(dòng),由于電磁感應(yīng)的作用,發(fā)電機(jī)靜子線圈中產(chǎn)生電流,通過變配電設(shè)備向用戶供電。

      2 機(jī)組運(yùn)行特征

      50 MW背壓機(jī)組投產(chǎn)以來,經(jīng)過運(yùn)行、檢修人員細(xì)心觀察總結(jié),發(fā)現(xiàn)了該機(jī)組的一個(gè)運(yùn)行特征:暖機(jī)時(shí)間一定要充分,氣缸和轉(zhuǎn)子膨脹位移5 mm以上,氣缸內(nèi)上下左右6個(gè)測(cè)溫點(diǎn),缸壁溫度達(dá)200 ℃以上,他們相差不能大于35 ℃,而且還要根據(jù)開機(jī)方式是額定參數(shù)啟動(dòng)或者滑參數(shù)啟動(dòng),當(dāng)時(shí)的蒸汽壓力、氣溫,機(jī)組的冷態(tài)、溫態(tài)和熱態(tài)程度,疏水情況及環(huán)境溫度的不同做出不同的暖機(jī)時(shí)間,不然機(jī)組轉(zhuǎn)子升速過一階臨界轉(zhuǎn)速和二階臨界轉(zhuǎn)速時(shí),軸承振動(dòng)值分別增大,并且還有上升趨勢(shì),此時(shí)必須立即打閘停機(jī)。沒能按照制造廠商提供的運(yùn)行操作規(guī)程進(jìn)行操作:低速(300~500 r/min)暖機(jī)20 min,中速(1000~1200 r/min)暖機(jī)60 min,然后按每分鐘300 r/min速度升速,進(jìn)而迅速而平穩(wěn)過臨界轉(zhuǎn)速。

      3 軸封漏氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及性能

      軸封漏氣系統(tǒng)是汽輪機(jī)制造廠在設(shè)計(jì)汽輪機(jī)時(shí)根據(jù)汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)及性能設(shè)計(jì)的,而軸封的漏氣將影響電廠的安全性及經(jīng)濟(jì)性,電廠對(duì)此一般都在汽封結(jié)構(gòu)和間隙上考慮的較多,很少懷疑軸封漏汽系統(tǒng)。事實(shí)證明通過對(duì)軸封漏氣系統(tǒng)進(jìn)行合理的改造,同樣可以消除軸封的漏氣,提高汽輪機(jī)的使用壽命。

      汽輪發(fā)電機(jī)組為多層次的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的發(fā)電裝備,要求其具有比較高的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和安全性。尤其是汽輪發(fā)電機(jī)組一旦啟動(dòng),它往往工作時(shí)間很長(zhǎng)。與此同時(shí),要求的維修時(shí)間很短。若某一級(jí)的葉片發(fā)生故障或者是其他零部件發(fā)生故障,得不到及時(shí)而準(zhǔn)確的維修,很可能會(huì)影響到大片區(qū)域的居民和工業(yè)用電,間接的影響到了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。而且汽輪機(jī)維修性的好壞,也會(huì)影響到它的壽命周期的維護(hù)費(fèi)用。因此在汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)階段也要充分的考慮其維修性。

      另外,汽輪機(jī)熱力試驗(yàn)結(jié)果也需要將試驗(yàn)時(shí)的運(yùn)行參數(shù)修正到額定值。與汽輪機(jī)的運(yùn)行初參數(shù)相比,背壓變化對(duì)汽輪機(jī)熱經(jīng)濟(jì)性的影響是比較大的。因此,如何準(zhǔn)確地確定出背壓變化對(duì)汽輪機(jī)熱經(jīng)濟(jì)性的影響,是設(shè)計(jì)與運(yùn)行人員普遍關(guān)注的問題。此外,確定凝汽器的合理清掃周期、循環(huán)水泵的經(jīng)濟(jì)調(diào)度等問題中,也往往需要首先確定出背壓變化對(duì)汽輪機(jī)熱經(jīng)濟(jì)性的影響。

      4 軸封磨損原因分析

      50 MW背壓機(jī)組在超過規(guī)定值的振動(dòng)力作用下,機(jī)組動(dòng)靜部分產(chǎn)生摩擦,會(huì)造成軸瓦烏金破裂,轉(zhuǎn)子變形、彎曲、斷裂,葉片損壞等現(xiàn)象。背壓機(jī)組由于多次開停機(jī)出現(xiàn)的大振動(dòng),使轉(zhuǎn)子汽封片于氣缸的汽封環(huán)碰摩,間隙偏大,沒有密封住余汽。汽流順著轉(zhuǎn)子軸向進(jìn)入軸承室,使?jié)櫥秃?,?jīng)過油循環(huán)、轉(zhuǎn)子軸瓦擠壓,潤(rùn)滑油惡化,油膜破壞或不穩(wěn)定。潤(rùn)滑油質(zhì)量好壞,對(duì)汽輪機(jī)組運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性有著密切關(guān)系。

      (1)氣溫過高或過低。汽封片在高溫情況下,金屬機(jī)械性能很快惡化,沖擊韌性、強(qiáng)度降低,汽封片受氣流沖刷,形成測(cè)倒摩擦。氣溫過低,局部?jī)?nèi)應(yīng)力和熱變形造成動(dòng)靜部件摩擦,軸向推力增大。

      (2)蒸汽品質(zhì)不良,造成汽輪機(jī)通流部分部分噴嘴、葉片積鹽結(jié)垢,通過截面減少,級(jí)內(nèi)焓降增加,推力增大,使軸封漏氣壓力增加,加大了漏氣量,軸封漏氣第一道腔室壓力從0.25 MPa增至到0.36 MPa。所以,汽輪機(jī)組的汽封片間隙越來越大,漏氣也逐漸增大的根本原因就在于以上兩種情況的出現(xiàn)。

      5 不良后果分析

      (1)因油質(zhì)惡化,對(duì)機(jī)組潤(rùn)滑部分不能起到良好的潤(rùn)滑作用,致使軸承烏金熔化受損,機(jī)組軸承下瓦產(chǎn)生裂紋,上瓦局部脫落;(2)油質(zhì)不好造成傳動(dòng)部分腐蝕,動(dòng)作遲滯、卡澀及零部件生銹,使調(diào)速系統(tǒng)及保護(hù)裝置失靈。(3)油品乳化,粘度降低,軸承內(nèi)楔形油膜的動(dòng)力不穩(wěn)定,激發(fā)起機(jī)組的低頻自激震蕩。油膜震蕩引起轉(zhuǎn)子振動(dòng),而轉(zhuǎn)子振動(dòng)造成軸封動(dòng)靜之間碰摩,導(dǎo)致間隙偏大,產(chǎn)生漏氣,形成惡性循環(huán)。

      6 結(jié)語

      汽輪機(jī)的起停過程,從熱傳導(dǎo)來說是一個(gè)不穩(wěn)定導(dǎo)熱過程,實(shí)質(zhì)上就是對(duì)汽輪機(jī)各部件的加熱和冷卻過程,在這個(gè)過程中,要使機(jī)組各部分的熱應(yīng)力、熱變形、轉(zhuǎn)子與氣缸的膨脹差以及傳動(dòng)部件的振動(dòng),均要維持設(shè)備工藝要求的允許范圍內(nèi)。不同的汽輪機(jī)有著不同的特征,由于設(shè)備結(jié)構(gòu)、制造技術(shù)、運(yùn)行參數(shù)、功率、熱力系統(tǒng)的差異,媒體汽輪機(jī)均有各自的運(yùn)行規(guī)律。在機(jī)組的起停過程中,汽輪機(jī)各部件以及管道的應(yīng)力和溫度狀態(tài)都要產(chǎn)生很大的變化,一些對(duì)設(shè)備最危險(xiǎn),最不利的工況,往往都是發(fā)生在起停過程中。背壓式機(jī)組結(jié)構(gòu)膨脹系數(shù)是客觀存在的,只要我們高度重視,抓住設(shè)備的規(guī)律屬性,嚴(yán)格控制蒸汽溫升速度、氣缸金屬溫升速度、上下缸溫差、螺栓溫度,節(jié)能降耗,減少損失,并密切注意汽缸于轉(zhuǎn)子膨脹差別、動(dòng)靜間隙、軸承溫度、溫差、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)值等。實(shí)踐證明,在處理機(jī)組設(shè)備故障中,要根據(jù)不同機(jī)組的不同特性,做到具體問題具體分析,根據(jù)掌握的情況做出最優(yōu)化處理,在確保設(shè)備工作安全可靠性前提下,力爭(zhēng)達(dá)到合理利用、充分發(fā)揮機(jī)組熱效率和熱經(jīng)濟(jì)。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 繆國(guó)鈞,葛曉霞.汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)漏氣對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響[J].汽輪機(jī)技術(shù),2011(8):305-307.

      [2] 蔡國(guó)樑.50MW汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)改造[J].汽輪機(jī)技術(shù),2012(4):222-224.

      [3] 崔琦,張兆鶴,周英,等.汽輪機(jī)氣封漏氣的試驗(yàn)研究[J].熱力透平,2011(12):26-30.endprint

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