300mw汽輪機軸位移故障分析

300mw汽輪機軸位移故障分析

0推力瓦與推力盤揚度不一致原因分析發(fā)動機連接距離的調(diào)整是火力發(fā)電維修的主要部件，直接影響到發(fā)動機的安全和運營。在維護過程中，對發(fā)動機葉片直徑的調(diào)整變得越來越詳細(xì)。在機組正常運行中,主要依靠軸向位移(軸位移)測點監(jiān)視汽輪機通流部分軸向間隙的動態(tài)變化。軸位移保護是汽輪機組主要的保護裝置。運行中,汽輪機轉(zhuǎn)子的推力盤依靠油膜均勻地支持在推力軸承的烏金瓦塊上,推力瓦與推力盤保持平行,此時軸位移和推力瓦溫度存在正比例的線性關(guān)系。北京北重汽輪電機有限責(zé)任公司(北重廠)生產(chǎn)的330MW汽輪機由于推力瓦溫度測點只布置在工作側(cè)與非工作側(cè)最上方的瓦塊各1支,當(dāng)推力盤與瓦塊有夾角時,不能很及時地發(fā)現(xiàn)下部瓦溫的升高或降低,而且在以往的推力瓦檢修工藝中,不能很準(zhǔn)確地消除推力瓦與推力盤之間的夾角以及推力瓦與推力盤水平方向的偏斜。如果推力盤與推力瓦整體存在偏斜,很難在檢修過程中發(fā)現(xiàn)并解決。本文介紹了某電廠3號機組軸位移持續(xù)增大至正向報警值,通過數(shù)據(jù)分析對比發(fā)現(xiàn)軸位移與推力瓦溫存在矛盾的現(xiàn)象,進而在檢修中認(rèn)真排查,得出推力瓦與推力盤揚度不一致是造成軸位移與推力瓦溫變化趨勢相矛盾的原因,改進了以往推力瓦檢修工藝。從該機組的運行現(xiàn)狀看,“半殼”推軸法的檢修工藝簡單易行,效果良好。1風(fēng)力瓦裝置三裝置某電廠3號汽輪發(fā)電機組為北重廠引進法國ALSTOM公司技術(shù)生產(chǎn)的330MW亞臨界、中間一次再熱、沖動、凝汽式N330-17.75/540/540型汽輪機,配以北京重型電機廠生產(chǎn)的TA255-46型發(fā)電機。汽輪機為3缸設(shè)計,每根轉(zhuǎn)子主跨內(nèi)使用2個橢圓瓦軸承支撐。推力軸承為1個米切爾軸承,位于高、中壓缸的2、3號瓦之間,推力瓦分工作側(cè)(中壓缸側(cè))和非工作側(cè)(高壓缸側(cè)),每側(cè)各由10個瓦塊組成,通過彈性環(huán)固定(如圖1所示),由彈性環(huán)3mm左右的變形量保護推力瓦,整體裝入推力瓦內(nèi)瓦盒,內(nèi)瓦盒與外瓦座有0~0.05mm裝配間隙,外瓦座與高壓缸通過連桿聯(lián)接;工作面、非工作面推力瓦各有1個瓦塊(最上端)安裝有溫度傳感器監(jiān)視推力瓦溫度,且各有1個翻油孔安裝有回油溫度傳感器。外瓦座非工作側(cè)安裝軸向位移傳感器,軸位移裝置的磁力靶板與軸系上的測量環(huán)形凸臺進磁耦合連成一體,靶板隨軸前后移動,移動過程中記錄軸與推力瓦座(汽缸)的相對移動,即軸位移。根據(jù)北重廠的設(shè)計要求,軸位移的報警值為-0.5~+0.3mm,跳機值為-0.7~+0.5mm。軸位移測量報警裝置采用法國AMREIN系統(tǒng)。3號機組在建成時及2008年大修后,軸位移一直穩(wěn)定在-0.10mm左右。2010年4月該機組在進行熱網(wǎng)改造后,軸位移開始出現(xiàn)緩慢增大,共分為3次,前2次在檢修中均采取了檢查推力間隙和更換熱控測點的方式處理,但每次檢修后,軸位移穩(wěn)定半個月左右便開始增大,到2012年3月臨修前,軸位移最大達到0.33mm(如圖2所示),存在重大的安全隱患,嚴(yán)重威脅機組的安全、穩(wěn)定運行。2分析與處理的差異2.1推軸機構(gòu)及其張拉力值的調(diào)整軸位移不僅能表明汽輪機的運行特性和狀況,而且還能夠指示推力軸承的磨損情況以及轉(zhuǎn)動部件和靜止部件之間發(fā)生碰撞的可能性,目前常用電渦流非接觸式傳感器來進行測量。通常情況下,當(dāng)軸位移從負(fù)值增大到正值時,說明轉(zhuǎn)子軸向剩余推力從非工作面轉(zhuǎn)移到工作面,但同期3號機組瓦溫沒有明顯變化,且工作瓦溫度低于非工作瓦溫度,工作原理上不符,所以分析為熱工測點漂移。表1是1—4號機組推力瓦溫度比較(4臺機組潤滑油恒溫閥后的溫差≤2℃)。由表1同樣可以判斷3號機軸位移變化與推力瓦溫度之間存在矛盾。表2為推軸檢驗與DCS顯示的數(shù)據(jù)對比。推軸顯示推力間隙δh為0.25mm,標(biāo)準(zhǔn)要求為0.20mm≤δh≤0.30mm,說明推力瓦在運行中未發(fā)生磨損,推力瓦定位良好。從表2還可以看出,當(dāng)轉(zhuǎn)子緊貼工作瓦時,參考軸位移定零位方法本應(yīng)顯示為0mm,但DCS顯示為0.37mm,根據(jù)推力間隙為0.25mm的數(shù)值可以推算出軸位移實際應(yīng)是-0.12mm,一方面說明轉(zhuǎn)子運行時推力盤靠近非工作面,符合非工作瓦溫度高于工作瓦溫度的實際運行狀況;另一方面也說明軸位移符合3號機組自投產(chǎn)以來的運行狀況。一臺機組在完成設(shè)計、制造后,軸向推力是固定特性,不會因為定位因素和測量因素發(fā)生變化,由此充分說明熱工測點發(fā)生漂移。結(jié)合上述推論并更換熱工測點,將推力盤緊貼工作瓦重新定位,DCS軸位移數(shù)值調(diào)零。鑒于以前2次處理后軸位移均出現(xiàn)緩慢上升的趨勢,熱控專業(yè)與汽輪機專業(yè)技術(shù)人員意見出現(xiàn)較大分歧,均認(rèn)為各自專業(yè)技術(shù)、工藝上不存在問題,但故障依然客觀存在,所以多次聘請專家和兄弟廠家的相關(guān)技術(shù)人員參與分析,幫助查找原因,解決問題。2.2推力瓦與推力盤不平行度超標(biāo)測量結(jié)果分析2012年4月,借助3號機臨修機會,再次對3號機推力瓦進行重點檢查,發(fā)現(xiàn)機組解體前,推軸檢查測量的推力間隙為0.27mm,機組解體后,測量并計算的推力間隙為276.53-9.07-0.05-59.99-60.05-21.01-21.02-104.97=0.37mm(見表3)。通過測量和推軸兩種方法得到的推力間隙相差0.10mm,由此產(chǎn)生推力瓦與推力盤不平行度超標(biāo)是否會引起軸位移緩慢增大的問題。經(jīng)過專業(yè)計算后,在推力瓦座靠中壓缸側(cè)加0.10mm墊片,使推力瓦揚度與轉(zhuǎn)子推力盤平行推軸顯示推力間隙為0.36mm;增加非工作側(cè)調(diào)整墊塊厚度0.10mm后,再次測量推力間隙(見表4),根據(jù)測量值計算的推力瓦推力間隙為267.315-59.990-60.050-21.010-21.020-104.970=0.275mm?；匮b推力瓦及各部件后,進行推軸,得出推力間隙為0.27mm,符合0.20~0.30mm的標(biāo)準(zhǔn),與測量的推力間隙吻合。機組啟動至今,未出現(xiàn)軸位移超標(biāo)現(xiàn)象,軸位移逐步增大的異常得以成功處理(如圖3所示)。2.3推力瓦塊的安裝從機務(wù)角度看,推力盤和推力瓦的揚度不一致是致使軸位移與瓦溫數(shù)據(jù)變化趨勢相矛盾的主要因素。因為北重廠生產(chǎn)的汽輪機推力瓦塊前后各10塊,共20塊,推力瓦溫的測點只在前后推力瓦的頂部瓦塊各安裝1支。當(dāng)轉(zhuǎn)子向中壓缸側(cè)移動時,因為偏斜角度的存在,推力瓦殼內(nèi)工作瓦側(cè)的下半部分會先“虛”接觸到推力盤,推力瓦內(nèi)間隙變小;對推力瓦的上半部分來講,非工作側(cè)距離推力盤的距離較近,也就是即使推力盤逐漸靠近工作側(cè)時,溫度也總是會顯示非工作側(cè)的溫度高于工作側(cè)(如圖4和圖5所示)。咨詢其他機型,包括同類型的已進行技術(shù)改造的電廠的推力瓦溫測點布置情況發(fā)現(xiàn),每塊推力瓦上都安裝了溫度測點,可以很好地監(jiān)視瓦塊的松動及揚度問題。因此,從本次檢修開始,該電廠改進了推力瓦檢修工藝,很好地彌補了推力瓦與轉(zhuǎn)子揚度不一致的問題。3推力盤與推力瓦間的垂直垂直度通過3號機推力瓦的檢修實例并參考以往的檢修方案,對推力瓦檢修工藝進行了改進,總結(jié)出以下檢修方案。(1)回裝階段,僅將工作瓦與非工作瓦的下瓦(每側(cè)5塊)、彈性支撐環(huán)以及內(nèi)瓦殼的下半部分回裝至原位,回裝上瓦殼,并將4根頂絲松開,啟動頂軸油,進行“半殼”推軸。“半殼”推軸的主要目的是將轉(zhuǎn)子推向推力瓦時,可以檢查推力瓦下方的幾個瓦塊是否有松動現(xiàn)象,如果松動則說明推力盤與推力瓦在縱向方向上可能存有夾角;反向推軸,檢查非工作側(cè)推力瓦與推力盤的接觸情況;并且通過調(diào)整墊片,可以檢驗推力位移是否滿足標(biāo)準(zhǔn)。(2)“半殼”推軸后,將下半部工作瓦、非工作瓦以及兩側(cè)的彈性支撐環(huán)取出,測量推力盤到推力瓦內(nèi)殼沿深度方向的距離H1和H2,通過外殼頂絲將H1和H2調(diào)整至相等或相近,即-0.02mm≤H1-H2≤0.02mm,通過百分表的監(jiān)測,算出推力瓦外殼支撐墊片的尺寸,消除推力瓦塊與推力盤之間的夾角(如圖6所示)。測量推力盤和推力瓦內(nèi)殼沿推力盤直徑方向的距離L1和L2,通過偏心銷調(diào)整L1和L2的數(shù)值至相等或相近,即-0.02mm≤L1-L2≤0.02mm,同時觀察百分表的變化量,消除推力瓦與推力盤水平方向的偏斜(如圖7所示)。(3)以上H1、H2、L1和L2的數(shù)據(jù)確定后,裝入推力瓦塊及彈性墊片,回裝推力瓦其他部分,啟動頂軸油,復(fù)測軸位移。“半殼”推軸可以很方便地檢查推力瓦在瓦殼內(nèi)部與推力盤之間的接觸情況,檢查