１００ＭＷ非標(biāo)機(jī)組調(diào)速汽門提升力不夠和振動原因分析

1、    非標(biāo)機(jī)組調(diào)速汽門提升力不夠和振動原因分析    摘要:本文根據(jù)大慶宏偉熱電廠100mw雙抽汽機(jī)組高壓調(diào)速汽門在試運期間發(fā)生振動以及提升力不夠而造成機(jī)組甩負(fù)荷停機(jī)等情況進(jìn)行了原因分析和探討,從而強(qiáng)調(diào)制造單位在生產(chǎn)非標(biāo)機(jī)組時更應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行設(shè)計計算,并通過反復(fù)試驗,為顧客提供優(yōu)質(zhì)合格的產(chǎn)品,保證機(jī)組試運工期和減少重大經(jīng)濟(jì)損失。關(guān)鍵詞:非標(biāo)機(jī)組;調(diào)速汽門;提升力;振動1前言大慶宏偉熱電廠二期工程安裝的非標(biāo)準(zhǔn)型100mw雙抽汽汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)有限責(zé)任公司制造生產(chǎn)。該機(jī)組在高壓缸上裝設(shè)了4只調(diào)速汽門,調(diào)速汽門通過油缸由14mpa的eh油系統(tǒng)控制行程。控制系

2、統(tǒng)采用數(shù)字式電液調(diào)節(jié)(deh)系統(tǒng),為連續(xù)伺服式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本機(jī)組在試運期間在帶到30mw負(fù)荷,主汽門前蒸汽壓力6mpa時,再輸入開啟信號,調(diào)速汽門行程不再增大(調(diào)門開不動),當(dāng)主汽壓力降至3 mpa時,調(diào)速汽門突然全開,負(fù)荷瞬間飄升至60mw,造成機(jī)組甩負(fù)荷打閘停機(jī)。機(jī)組在空負(fù)荷和低負(fù)荷運行時,調(diào)速汽門還出現(xiàn)了強(qiáng)烈喘振現(xiàn)象,致使1#調(diào)門閥套振動脫落,造成1#調(diào)門卡澀。針對調(diào)速汽門提升力不夠和低負(fù)荷喘振現(xiàn)象,我們會同制造單位等有關(guān)專業(yè)人員進(jìn)行了認(rèn)真分析、研究,找出了一些解決方案,但解決的還不是很理想,喘振現(xiàn)象還沒有完全解決。由于工期緊,保供熱,沒有進(jìn)行進(jìn)一步的改造,有待于在以后大修期間對振動問題

3、進(jìn)行進(jìn)一步的改造處理。2調(diào)速汽門的結(jié)構(gòu)特點2.1 本機(jī)組調(diào)速汽門門座與高壓缸為整體鑄造結(jié)構(gòu),進(jìn)汽方式為外腔進(jìn)汽,帶予啟閥的立式提升結(jié)構(gòu)。閥套利用兩只16 mm的特制螺釘鑲嵌在門座壓蓋上,在閥套兩側(cè)開了兩個8mm的孔與予啟閥內(nèi)腔相通。予啟閥行程7mm,主閥行程77mm。2.2 油缸為提拉缸,內(nèi)徑為83mm,油缸上裝有伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu),可將調(diào)速汽門按照deh控制系統(tǒng)的要求控制在任一所需的位置來調(diào)節(jié)進(jìn)汽參數(shù)。3提升力不夠原因分析3.1提升力不夠時的運行狀態(tài):當(dāng)機(jī)組運行到帶30mw負(fù)荷,進(jìn)汽壓力6mpa,油缸活塞行程18mm時,繼續(xù)加負(fù)荷,油缸行程不再增大,也就是說負(fù)荷加不上去了,而主汽壓力滑降至3 mp

4、a時,調(diào)速汽門又突然全開,負(fù)荷迅速飄升至60mw。將進(jìn)汽壓力重新升至6mpa,又重復(fù)出現(xiàn)上速現(xiàn)象。3.2從調(diào)速汽門結(jié)構(gòu)特點分析本機(jī)組調(diào)速汽門設(shè)計規(guī)格較大,因其既要滿足374t/h的純凝工況,又要滿足最大進(jìn)汽800t/h的抽汽工況。所以調(diào)門開度必須滿足大進(jìn)汽量的要求。問題發(fā)生后,針對調(diào)門結(jié)構(gòu)特點,我們組織有關(guān)專業(yè)人員進(jìn)行了認(rèn)真分析,哈汽廠意見:調(diào)速汽門提升力不夠是由于調(diào)門側(cè)壁所開的兩個8mm的孔進(jìn)汽壓力作用于閥瓣上而使閥頭提不起來。我方意見:大閥提不起來是在予啟閥全開,大閥有一段行程之后產(chǎn)生的,此時主閥已經(jīng)進(jìn)汽,兩個8mm的孔進(jìn)汽作用力對主閥的提升力影響很小,不是影響提升力不夠的主要原因。3.3

5、 從提升力分析3.3.1油缸提升力:(8.3/2)2×3.14×140=7571kg3.3.2兩個8mm的孔進(jìn)汽在予啟閥碟內(nèi)擴(kuò)容后對閥碟的作用力:予啟閥碟腔室直徑110mm,予啟閥閥口直徑38mm,予啟閥行程7 mm,主汽壓力6 mpa。兩個8mm孔的通流 s1=0.42×3.14×2=1.01cm2, 予啟閥的通流s2=3.8×3.14×0.7=8.35cm2,予啟閥碟腔室蒸汽垂直作用面積s3=5.52×3.14-1.952×3.14=83cm2則主汽在予啟閥碟腔室內(nèi)擴(kuò)容壓力:p=1.01/8.35×6

6、=0.726 mpa兩個8mm的孔進(jìn)汽對主閥作用力p'=83×7.26=603kg3.3.3 提升力比較:通過以上分析計算看出,兩個8mm的孔進(jìn)汽對主閥作用力還不到油缸提升力的十分之一,況且正常設(shè)計油缸提升力應(yīng)有富裕量,所以我們認(rèn)為兩個8mm的孔進(jìn)汽不是造成油缸提升力不夠的主要原因。3.4 從是否卡澀分析首先在調(diào)速汽門檢修研磨時,已對閥桿、閥套的光潔度和間隙等進(jìn)行了嚴(yán)格檢查,均符合要求。而且從調(diào)門動作現(xiàn)象看,反復(fù)兩次降參數(shù)后調(diào)門都能全開,說明調(diào)門不是卡澀。將調(diào)門解體檢查后也確認(rèn)了閥桿和閥套等確實沒有拉毛和卡澀現(xiàn)象。4 8mm平衡孔的封堵及效果出現(xiàn)了意見分歧后,哈汽廠堅持封堵兩

7、個8mm的平衡孔來解決提升力不夠的問題,我們以書面報告的形式再請求業(yè)主和廠家慎重考慮,最后業(yè)主還是聽取了廠家的意見,決定對兩個8mm的平衡孔進(jìn)行攻絲封堵。封堵后機(jī)組進(jìn)行了重新啟動,當(dāng)負(fù)荷帶到45mw,主汽壓力7mpa時,再加負(fù)荷時調(diào)門開度又出現(xiàn)了不再增大現(xiàn)象,而當(dāng)主汽壓力滑降至3.5mpa時,調(diào)門又迅速全開,負(fù)荷瞬間飄升至90 mw,造成機(jī)組甩負(fù)荷打閘停機(jī)。5 油缸提升力不夠通過封堵8mm的平衡孔并沒有解決調(diào)門提升力不夠的問題。兩次調(diào)門開不動停機(jī)都是在高壓區(qū)6-7mpa時發(fā)生的,而滑降至3-4mpa又自動打開,由此說明調(diào)速汽門油缸可能是設(shè)計小了。最后決定將原83mm的油缸更換成100mm的油缸

8、。使提升力增大到52×3.14×140=10990kg 。更換油缸后,機(jī)組重新啟動后順利地帶到了100 mw額定負(fù)荷,說明調(diào)速汽門開不動是由于油缸提升力不夠造成的。6 調(diào)速汽門振動原因分析6.1 喘振現(xiàn)象將調(diào)速汽門閥套上的兩個8mm平衡孔封堵之后再次啟機(jī)時發(fā)現(xiàn),機(jī)組沖轉(zhuǎn)和低負(fù)荷運行時,4只調(diào)門均產(chǎn)生不同程度的抖動和劇烈喘振現(xiàn)象。當(dāng)機(jī)組帶到大負(fù)荷和投抽汽狀態(tài)下,震動明顯減小。6.2 原因分析由于調(diào)門進(jìn)汽為外腔室進(jìn)汽,蒸汽作用力主要作用于閥頭和閥套側(cè)壁,現(xiàn)將閥套上的進(jìn)汽平衡孔堵死了,使閥套及閥瓣內(nèi)外腔室產(chǎn)生較大的壓差,內(nèi)外腔得不到平衡,在蒸汽擾動力的作用下引起振動。另外,調(diào)門在

9、低負(fù)荷區(qū)域節(jié)流也是造成震動的又一個重要因素。從本機(jī)組調(diào)門行程特點來看,既使是抽汽全投入的情況下調(diào)門的開度還沒有達(dá)到全行程的一半。幾種工況下調(diào)門的行程如下:機(jī)組定速3000r/min調(diào)門行程:14mm機(jī)組帶到30mw負(fù)荷調(diào)門行程:18mm機(jī)組帶到100mw負(fù)荷調(diào)門行程:22mm機(jī)組投抽汽100mw負(fù)荷調(diào)門行程:32mm由此看來,機(jī)組定速3000r/min時,調(diào)門才剛剛開啟14mm,減去予啟閥的行程7mm,大閥只開啟7mm。由于大閥度很小,調(diào)門處于高度節(jié)流狀態(tài),高壓汽流在節(jié)流區(qū)域產(chǎn)生強(qiáng)烈擾動,引起調(diào)門振動。綜上所述,機(jī)組滿負(fù)荷運行時,調(diào)門的開度還達(dá)不到設(shè)計行程的一半,說明此調(diào)門的設(shè)計與機(jī)組進(jìn)汽參數(shù)

10、的要求不是很匹配,有待于進(jìn)一步改進(jìn)。7. 意見和建議7.1 通過以上粗淺的分析和實踐,已經(jīng)證明了調(diào)速汽門提升力不夠,主要是因為油缸設(shè)計小了造成的。所以建議制造單位還應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計計算,在閥套上恢復(fù)適當(dāng)?shù)钠胶饪?減小調(diào)速汽門的振動。7.2 在有條件時,應(yīng)更改閥口,縮小閥瓣直徑,增大調(diào)門行程,使行程與進(jìn)汽相匹配,縮小節(jié)流工況,從而減小調(diào)門振動。7.3 最后建議汽輪機(jī)制造單位尤其在生產(chǎn)非標(biāo)機(jī)組時更應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計計算,反復(fù)試驗論證,為顧客提供優(yōu)質(zhì)合格的產(chǎn)品。8 結(jié)束語大慶宏偉3# 100mw 雙抽機(jī)組雖然通過96小時試運行移交生產(chǎn)了,調(diào)速汽門振動還沒有完全解決,也就是說工程并沒有劃上圓滿的句號。雖然責(zé)任是由制造廠造成的,我們作為工程建設(shè)者也感到很遺憾。我們應(yīng)在今后的機(jī)組安裝中更加精益求精,不放過任何缺陷和隱患,為顧客移交我們的達(dá)標(biāo)機(jī)組。參考文獻(xiàn)1哈爾濱汽輪機(jī)廠調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)說