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革新泵阀组配功能减弱轴构建材料的度数

2011-09-28 04:54:09中国泵阀招标网

  1机组配汽特性及轴瓦简介

  浙能兰溪电厂汽轮机的控制系统采用日本日立公司的H - 5000M高压电液调节控制系统。根据制造厂的设计, 1号、4号喷嘴组喷嘴数相同,喷嘴尺寸相同, 2号、3号喷嘴组喷嘴数相同,喷嘴尺寸相同;在低负荷时, 1号4号高压调节阀几乎同时开启,相当于全周进汽配汽方式;在高负荷时,4号高压调节阀逐渐关小直至接近全关, 2号、3号高压调节阀保持相同的开度, 1号高压调节阀接近全开,这是带额定负荷时的经济运行方式。1号4号高压调节阀相对应的汽缸进汽喷嘴组位置如所示,面对机头,左上角、左下角分别布置1号、2号高压调节阀的喷嘴组,右上角、右下角分别布置3号、4号高压调节阀的喷嘴组。

  1号、2号轴承采用可倾瓦轴承,其余均采用椭圆形轴承。

  各轴承下瓦装有测温装置。可倾瓦轴承采用水平剖分型式,上下各有3个瓦块,表面涂有巴氏合金层。

  可倾瓦的轴瓦被支撑在轴承外壳的圆柱形孔上。每个轴瓦的背部都有一个半径小于外壳孔半径的曲面,可以沿轴的转动方向自由转动。在每个轴瓦的背面也机械加工出一个轴向大半径,以便让轴瓦与轴颈自行对中。当油被加入到轴承的外径上的周向环状通道中时,在这里油通向每个轴瓦单独供油的端口。由于每块瓦均可在轴的旋转方向上自由摆动,这样每个轴瓦都能担任一个最佳油膜楔,故可倾瓦轴承自动对中性能好。若忽略瓦块的惯性、支点的摩擦阻力及油膜剪切摩擦阻力等失稳分力,每个瓦块作用到轴颈上的油膜作用力总是通过轴颈中心的,故而可倾瓦不易产生轴颈涡动的失稳分力,因而具有较高的稳定性,它甚至可完全消除油膜振荡的可能性。

  2轴瓦温度高现象及原因分析

  兰溪电厂首台超临界600MW机组于2006年2月底进行整组启动。机组带满负荷后,发现汽轮机1号、2号轴承金属温度偏高,在冷油器出油温度为40e时, 1号瓦温为106. 3e ;当冷油器出油温度为45e时, 1号瓦温高达109. 6e.对于运行中1号瓦温的过高现象,虽然制造厂一再表示,瓦是进口的,乌金材料较好,可以承受更高的温度,但是运行中瓦温越高、乌金老化得也越快,轴承容易发生故障,烧瓦的可能性就大大增加了,因此轴瓦温度过高的问题必须处理。

  轴瓦温度的升高主要是由于承载及摩擦增大引起的,要降低温度只有通过降低轴承负载的办法来实现,因此来分析1号轴承的受力情况:该汽轮机为冲动式汽轮机, 1号、2号喷嘴组蒸汽对汽轮机轴的作用力是向右向下的,而4号、3号喷嘴组蒸汽对汽轮机轴的作用力是向左向上的,因2号、3号高压调节阀具有相同的开度,且喷嘴数及喷嘴尺寸大小相同,对轴的作用力大小相等方向相反可以互相抵消,而在高负荷时1号高压调节阀接近全开, 4号高压调节阀接近全关, 1号喷嘴组蒸汽流量远大于4号喷嘴组蒸汽流量,因此, 1号喷嘴组蒸汽对轴的作用力大于4号喷嘴组蒸汽的作用力,且随着负荷的增加两者力的偏差增大;此作用力通过轴传递到支承轴承上,因此, 1号轴承主要为右下部分受力,且所受力的大小与1号、4号阀门的开度有关,随1号、4号阀门开度偏差的增大而增大。查看机组冲转到带满负荷的过程中1号轴承温度及各高调门开度的历史变化曲线,可以看出, 1号轴承温度随4号阀门开度的变化是有一定幅度的,但因4号阀门开度很小,变化不是很明显。

  另外,还分析了额定负荷下顶轴油泵启动后各瓦温及振动的变化情况,通过的数据,清楚地反映出:当顶轴油泵运行后,大轴不是水平上抬的,而是轴系在机组尾部有上翘现象,在机头有下沉现象(数据表显示1号、2号瓦温是明显上升的,而其它各瓦温却明显下降,而且各瓦的振动也有相应的增加)。

  由此认为,汽轮机的轴系载荷设计存在问题,制造厂对高中压缸1号、2号轴承的载荷估算不足。从上面的分析可以看出,要减少1号、2号轴承的负载可以通过增大4号喷嘴组的流量或减少1号喷嘴组流量的办法及可以通过对换1号、4号高压调节阀配汽特性的办法来实现。为此决定在带高负荷的情况下对换1号、4号开度,观察1号、2号轴承温度以及各轴承振动、温度、轴位移等参数的变化情况。

  3配汽特性试验及结果

  机组负荷550MW时进行1号、4号高压调节阀配汽特性更换试验,试验时逐步关小1号高压调节阀同时增大4号高压调节阀的开度,使负荷基本稳定在550MW且各运行参数无大幅度变化,最后使1号处于最初4号高压调节阀的开度,而4号处于最初1号高压调节阀的开度。试验数据如2所示。

  1额定负荷时顶轴油泵启停状态下各轴瓦温度(e )及瓦振(Lm)的变化

  2更换配汽特性过程中汽机本体各参数的变化情况

  试验参数显示,通过改变汽轮机的配汽方式, 1号瓦的瓦温降低了32. 5e , 2号瓦的瓦温降低了21. 9e ,其它瓦温基本不变,汽轮机本体的其它参数变化不明显。试验的结果是令人满意的。因此,将1号高压调阀与4号高压调阀配汽特性互换,维持2号、3号高压调阀配汽特性不变,局部范围内改变汽轮机的配汽方式可以达到降低1号、2号轴承温度的目的。

  4改变配汽特性后对机组安全影响分析

  4. 1对汽轮机轴系振动的影响

  由于改变了汽轮机的进汽方式,对于汽轮机的转子、调节级叶片的受力显然有明显的改变。那么它的受力方向是怎样改变的呢需要分析的是一种典型工况)) )额定工况下,汽轮机配汽方式对调节级受力的影响。这是因为,额定工况下, 1号3号高压调节阀接近全开, 4号调节阀少量开启,汽轮机配汽方式为部分进汽。对于调节级,这是对它不平衡受力最大的一种工况;其它工况下, 4只高压调节汽阀都有较大开度,相当全周进汽,进汽均匀,对于调节级来说,它受力也较为均匀,影响也较少。

  额定工况下, 1号3号高压调节阀接近全开, 4号调节阀少量开启。

  由于2号、3号调节阀配汽特性曲线基本一致,以及2号、3号调节阀对应的喷嘴组对角布置,故其对调节级的受力在径向不平衡力的影响基本为零。如果此时1号高压调阀开启,由1号高压调阀对应的喷嘴组后的调节级动叶上部充满了喷嘴后的高压蒸汽,而对角进汽的4号调节阀由于开度小,动叶中充满的是调节级后蒸汽压力的蒸汽,由于两者有压差,方向是向下的,此压差作用在动叶上也即作用在汽轮机的转子上,故转子稳定性变好,但对于1号、2号轴承,它承载也相应地增加了,故瓦温也明显升高了。

  如果将1号、4号调节阀开启次序对换,那么在额定工况下, 2号4号高压调节阀开启, 1号调节阀接近全关。它对转子的作用力是向上的,故1号、2号轴承承载减少,瓦温也下降了。而对于汽轮机转子,由于产生了一个上抬的力,肯定会使轴系的稳定性变差。但由于1号、2号轴承是可倾瓦轴承,良好的稳定性是它的最大的特点,所以,它弥补了轴承载荷的改变对轴承稳定性的影响,故它的振动情况仍然是非常好的。

  表中数据也证明了上述的分析:在额定工况下, 1号、2号轴承的振动稍有变化,但变化很小。从表中还可看出7号瓦的振动有些下降,这是因为,轴系在机头的1号、2号瓦有上抬现象,相对机尾的7号、8号瓦,就会下沉,有稳定振动的作用,这是一种好现象,因为,在目前运行情况下,机组7号瓦的振动是偏大的。

  4. 2对其它瓦温的影响

  轴承的载荷比、油膜厚度、轴颈线速度、润滑油的流量和温度是轴承工作性能的决定因素。设计和选用轴承时以及汽轮机安装时,都应予以足够的重视。而正常运行时,最能体现轴承运行工况的就是轴承的瓦块金属温度及轴承的回油温度。表中数据表明,改变了汽阀开启顺序后,当轴承进油温度为40e时,各瓦瓦温基本上在75e上下,偏差非常小,温度分配非常均匀,这是一种最合理的温度分配情况,也是一种最佳的轴承负荷分配情况,它说明了汽轮机的轴系运行在最合理的工作点上。

  4. 3对同一可倾瓦轴承的其它瓦块的影响

  转子在机头的上抬,会否造成下部瓦块承载下降而上部瓦块承载增加甚至过载呢回答是否定的。这可以从轴承的回油温度得到佐证。从试验数据可以明显的看出, 1号、2号轴承回油温度基本没有变化。

  4. 4对轴向位移及推力轴承的影响

  根据制造厂资料, 1号、4号高压调阀后喷嘴组的面积是一致的。所以,它们开启顺序的改变对调节级的轴向推力是不会产生变化的。由于轴向推力未改变,推力轴承温度也不会变化。具体情况可查看试验数据。

  5改造情况

  经与厂家沟通并取得一致意见后,将1号高压调节阀与4号高压调节阀配汽特性互换,互换后运行稳定,目前1号机组已成功通过168h整组验收。

  6结束

  支持轴承主要承受汽轮机转子的重量,以及在部分进汽的情况下作用于轴承上的额外的不平衡负荷;同时,还须保持转子旋转中心和汽轮机汽缸中心一致。而轴瓦的温度是表征轴承是否正常工作的一项重要参数。显然,轴瓦温度的过高现象是一种不正常的、危险的运行工况,转子的重量是不能改变的,但可以通过减小额外不平衡负荷的办法来减小轴承的负荷达到降低轴承温度的目的;对于部分进汽方式运行的机组,可以通过改变阀门配汽特性的办法来减小不平衡负荷。

  因此,在汽轮机部分进汽工况下(额定负荷是最大的部分进汽工况),通过改变高压调阀的开启顺序,可以削弱部分进汽对轴承承载的影响,从而使轴瓦温度得到有效改善,这对国内同类型机组出现的类似的问题有很好的借鉴作用。

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