學習專題——汽輪機汽流激振解決方案和具體實施措施.ppt

汽輪機汽流激振解決方案和具體實施措施,綏中培訓隊五值,前 言,進年來，伴隨時代的發(fā)展，人類的科學技術(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)生不可替代的重要性。大容量火電機組已經(jīng)成了電力行業(yè)的主力軍。大容量汽輪發(fā)電機軸系變長, 支持軸瓦數(shù)量增多, 機組的蒸汽參數(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越來越嚴重影響汽輪發(fā)電機組的安全運行。因此, 加強大型機組的汽輪機汽流激振的研究也顯得非常重要。根據(jù)汽流激振機理和國外大容量機組的運行經(jīng)驗, 已確認汽流振動故障更容易發(fā)生在高參數(shù)、大容量汽輪機的高壓( 或高中壓) 轉(zhuǎn)子上。由于蒸汽激振力近似地正比于機組的出力, 因此, 由汽流振動引起的不穩(wěn)定振動就成為限制大容量機組出力的主要因素; 尤其隨著超臨界機組的投運, 汽流激振引起的低頻振動會更加突出, 所以加強對高參數(shù)、大容量機組汽流激振的研究很有必要。,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。作用在汽輪機轉(zhuǎn)子上的蒸汽激振力可分為靜態(tài)力和動態(tài)力兩類。這兩類力都可以引起汽流激振。,汽流激振的機理,防止汽流激振的措施,減小蒸汽靜態(tài)力 蒸汽向上的靜態(tài)力會上抬轉(zhuǎn)子, 在運行中, 我們認真調(diào)節(jié), 通過改變調(diào)節(jié)閥的開啟和關閉順序, 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)全周進汽和變壓運行, 避免部分進汽產(chǎn)生的汽流激振力。,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, 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: 使缸體四周與葉輪前部動靜間隙盡量均勻。 增大葉頂汽封的徑向間隙, 限制推力軸承間隙以減小密封的軸向間隙。 氣封間隙沿蒸汽流動方向可設計成喇叭形, 使軸封進氣端間隙縮小, 排氣端間隙增大, 這種形狀產(chǎn)生的氣流力不僅不會產(chǎn)生失衡力, 還有利于增加穩(wěn)定性。 在葉頂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。,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, 為防止汽流激振預留較大空間。如果滿足: 汽流力+ 油膜力 阻尼力時, 就可以避免自激振動的發(fā)生。在實際生產(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。,提高軸承穩(wěn)定性,具體實施措施,提高汽輪機高壓轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速，增加高壓轉(zhuǎn)子剛度。 采用油膜動特性系數(shù)交叉耦合項小、穩(wěn)定性更好的軸承，如可傾瓦軸承。 高壓汽輪機內(nèi)缸采用鐮刀形偏心汽封槽結(jié)構(gòu)可降低汽流激振力。,具體實施措施,改進葉頂汽封、隔板汽封和高壓轉(zhuǎn)子前后軸封的間隙、結(jié)構(gòu)，以減小漏氣和汽流激振力，增加阻尼。同時，在汽封間隙處靜止部件的下半周采用不同結(jié)構(gòu)，以平衡偏心引起的汽流激振力。在葉頂汽封和軸封間隙等處安裝止渦裝置或逆向注入蒸汽，利用該裝置或流體的反渦旋，干擾間隙內(nèi)工質(zhì)的周向流動來減小蒸汽在汽封中的切向流動速度，從而減小汽流激振力。 采用節(jié)流調(diào)節(jié)全周進汽和變壓運行，可以避免部分進汽產(chǎn)生的汽流激振力。,總 結(jié),國內(nèi)外出現(xiàn)汽流激振的汽輪機很少，并且不同汽輪機解決的方法多種多樣。汽流激振一般很難解決，但是通過現(xiàn)場試驗和理論分析也是可以消除的。 綏中發(fā)電公司曾改變1號汽輪機調(diào)速汽門的開啟順序方法，有效的控制了1號汽輪機汽流激振。1號汽輪機調(diào)速汽門設計開啟的順序為1號、2號、3號、4號依次開啟。經(jīng)過分析，采取限制1號高調(diào)速汽門開度的方法，投入3號、4號調(diào)速汽門重調(diào)機構(gòu)，限制1號調(diào)速汽門的開度，3號或4號調(diào)速汽門提前開啟。但是2號汽輪機采用同樣的方法，卻發(fā)生了汽流激振。 發(fā)生汽流激振的汽輪機相對較少，激振力超過軸承正阻尼時，就會引發(fā)激振。一般消除汽流激振有3種方法：改變汽流激振力、加大轉(zhuǎn)子的剛度、提高轉(zhuǎn)子的阻尼力。,a. 改變蒸汽激振力的大小。通過改變調(diào)速汽門開啟順序從而改變汽流分布的方法來改變激振力。綏中發(fā)電公司1號汽輪機采用此法，效果較好。 控制轉(zhuǎn)子彎曲、汽缸變形和汽缸膨脹來控制轉(zhuǎn)子與汽缸各部位的徑向間隙，從而控制激振力。徑向間隙可產(chǎn)生激振力的部位有3處：圍帶汽封、隔板汽封和軸端汽封，且圍帶汽封產(chǎn)生的激振力大。對綏中發(fā)電公司2號汽輪機，計劃利用下次大修機會將調(diào)節(jié)級圍帶汽封恢復。 調(diào)整轉(zhuǎn)子中心位置或改變汽封徑向間隙，來改變激振力，一般徑向間隙大激振力小，徑向間隙小激振力大。如形成汽流激振的原因是汽封結(jié)構(gòu)設計不當，間隙小，軸承提供的正阻尼不夠所致。德州發(fā)電公司300 MW汽輪機， 1號汽輪機1992年7月負荷從180 MW升至200 MW時，突發(fā)強烈的低頻振動，軸振動為500600 m，頻率為25 Hz，負荷增加振動繼續(xù)加大，降負荷至160 MW時低頻振動消失。檢查發(fā)現(xiàn)高中壓轉(zhuǎn)子左偏0.5 mm，重新調(diào)整了高中壓轉(zhuǎn)子的左右位置，汽流激振得以消除。,b. 增加轉(zhuǎn)子的剛度。減少轉(zhuǎn)子長度或增加直徑來提高轉(zhuǎn)子剛度，從而提高轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速。但制造出廠后無法實現(xiàn)。 c. 提高轉(zhuǎn)子阻尼力。利用反渦旋轉(zhuǎn)技術(shù)干擾流體的周向運行：逆流向注入流體以減少系統(tǒng)阻尼，從而提高失穩(wěn)界限轉(zhuǎn)速，這是消除密封失穩(wěn)的主要手段。例如向軸瓦內(nèi)引入另外潤滑油，緊急啟動頂軸油泵控制失穩(wěn)。綏中發(fā)電公司已經(jīng)將這種辦法列入到應急措施中。改變軸承的幾何形狀來擾亂周向旋流并且減少其強度，提高轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性。 機組啟動措施：啟動前控制汽缸上下缸溫差小于規(guī)定值，晃動度不超過原始值，高壓缸內(nèi)無摩擦聲，掛閘沖轉(zhuǎn)。汽輪機升速到500 r/min時，將主汽門和調(diào)速汽門關閉，進行摩擦檢查，高中壓缸確認沒有摩擦聲，升