论文部分内容阅读
中图分类号： TB857 文献标识码： A
由于我国电力工业的迅猛发展，汽轮发电机组的技术水平越来越高，自动化控制程度不断提高。因此对安装人员的素质提出了更高要求，必须树立起施工质量达标意识。
汽轮发电机组的试运行，是对设备安装投产前的考验，也是对设备及安装质量的全面鉴定。作为电力行业的施工单位，不仅要保证安装过程中做到精益求精，在分步试运和整套启动试运过程中，施工人员也要积极配合调试人员作好调试工作，及时发现和解决施工现场中出现的问题，便于以后电厂人员的运行和检修。同时能否准确的判定试运行过程中出现的设备及系统问题，快速的分析并提出解决办法，也直接关系到汽轮发电机组的安全、经济运行。
以下是本人根据参加工作以后对常见机组试运行过程中常见问题的分析总结，由于知识和经验有限，难免有论述不足和分析不当之处，请批评指正。
1.1汽缸内通流部分的磨损
汽轮机汽缸内汽封和通流部分间隙，应严格按制造厂规定进行调整。如果间隙过小，就可能在机组运行时造成汽缸内的动、静部套发生相互磨擦，间隙过大时，由于漏汽损失增加，又将使机组效率降低，影响机组的经济性，因此安装调整中，应根据制造厂给定的间隙范围，制定出施工工艺标准，其原则为：在留出间隙的安全裕度后，间隙应尽可能作小些，但调整修刮间隙时，必须使工艺精益求精。
一．造成通流部分磨损的原因
除了新装机组选取的通流部分间隙过小外，其他主要原因是：汽缸与转子不均匀的加热和冷却，启动和运行方式的不合理、保温质量不良等。动静部分的轴向和径向磨损原因，往往难以绝对分开，但这两方面的磨损仍然有所区别，在轴向方面，沿通流方向各级汽缸和转子的温度是不一致的，因而热膨胀也是不同的。如在启动、停机和变工况时，以及法兰加热投入不当时，胀差超过了正负极限值，使轴向间隙消失而造成动、静部分的磨损，在径向方面磨损，主要是汽缸热变形或安装间隙过小而引起的，汽缸的变形使汽封与转子发生磨擦，造成转子弯曲。
二．防止通流部分磨损的措施
1. 认真分析汽缸和转子的膨胀关系，摸清在各种工况下胀差的变化规律，拟定出合理的启动方案。
2. 在启动、停机和变工况下，应加强对胀差的监视，为了便于对胀差表指示的正确性进行分析和判断，可利用各胀差表之间或胀差与金属、蒸汽温度之间的近似关系进行比较，正确判断汽缸内部胀差值。
3. 按制造厂提供的设计间隙值和机组运行的實际需要，合理的调整通流部分间隙。
1.2汽轮机油系统常见问题
汽轮机油系统主要供给汽轮机组各轴承润滑和发电机氢密封系统用油及机械超速危急遮断用油，油系统工作失常，再加上处理不当，严重时会引起支持轴承和推力轴承乌金熔化或调节保安系统失控，可能造成轴颈损坏动静部分触碰等严重问题。
试运行中常见的油系统问题主要有轴承断油，油管道振动，油中进水，油系统着火等几个方面，现分述如下：
1．润滑油位下降，轴承断油
产生这种情况的可能原因是：
（1）在冷油器操作时，阀门操作顺序错误或切换时冷油器内未放净空气。
（2）轴瓦发生转动，使轴承的进油口与进油管偏离而断油。
（3）机组定速后，停止高压油泵时，由于射油器堵塞等情况而工作失常，使主油泵失压而润滑油泵又没有及时联动，引起断油。
2．油系统管道振动
一般是系统内有空气引起的，严重时，可将油管法兰或管道焊口振坏而大量漏油。
3．油系统进水
一般为汽轮机高压汽封段漏汽压力高和轴承箱内负压高，将蒸汽吸入轴承箱内凝结成水，油水混合流入油箱，再通过油泵将水带到油系统各处，油中带水，将引起汽轮机油乳化和调速部件的锈蚀，造成卡涩。
4．油系统着火
油系统漏出的油，一旦接触到高温物体，就要引起火灾。如果处理不及时，火势会蔓延扩大，因此，油系统的防火问题，应引起设计、制造、安装、运行等各有关方面的重视。安装、检修中应采取的预防措施为：
（1）在汽轮机前箱下部应加装防爆油箱。
（2）对油系统附近的主蒸汽等高温蒸汽管道，应在保温层外加装铁皮外罩。
（3）如发现油系统漏油时，必须查明漏油部位及漏油原因，及时消除，必要时停机处理。
（4）冷油器油侧应进行工作压力1.5倍的水压试验，保持5分钟无渗漏，如作风压试验，其试验压力应为工作压力。
（5）油管道安装最好采用“一次组装法”，尽量减少法兰连接，采取对口焊接，并将管道一次焊接安装好，不再拆卸。
1.3防止发电机氢系统、密封油系统泄漏、着火爆炸的措施
大型汽轮发电机组一般采用氢冷却系统，该系统由氢气供气系统，二氧化碳置换系统和压缩空气充入系统组成，油密封系统包括发电机端盖上的双流环式密封瓦、氢侧系统的油箱和油泵以及冷油器、氢侧油系统的油泵，冷油器等设备，通过管道连接后组成密封油系统。
要杜绝试运过程中油氢系统的跑冒滴漏现象，管道安装要求至关重要，对于氢气管道安装中应注意以下几点：
（1）氢气管道和二氧化碳管道必须使用无缝钢管，安装前应彻底清除管内油污和杂物，可采用酸洗法除去管内锈皮、油污。
（2）管道应采用氩弧焊打底，水平管段安装时在气流方向应有不小于2°的坡度。
（3）氢气系统安装完毕后，需做水压试验或气压试验，试验应按制造厂要求进行。
密封油管道安装的特殊要求：
（1）密封油系统管道应采取氩弧焊打底焊，其他工艺与一般管道安装工艺相同。
（2）对差压阀和平衡阀后的油管道，因将进入发电机两端盖内的密封瓦内，故其进油总管引出去发电机的两端支管，应严格使其位置对称，且长度应近似相等，以防因支管道的差异造成发电机两端密封油压的不等。
（3）差压调节阀应解体检修，动作应灵活，安装时应垂直于水平管段安装。
其他措施：
（1）氢冷机组严禁烟火。氢系统10m之内进行电火焊工作时，应办理动火工作票，并首先做好空气中含氢量测定，保证含氢量低于3%；经总工程师批准方可工作，还应备有必要的灭火器材。
（2）无论是充氢置换还是排氢操作过程，绝对不允许机内有氢气与空气的混合物存在。因此只能用中间介质采取置换法进行充氢和排氢，置换过程中与电气专业联系禁止做任何试验。
（3）在充、排氢过程中，密封油压始终高于氢压0.05~0.08MPa，防止氢气外漏，氢油分离器上的排烟机应连续投入运行。
（4）每天检查补氢量，发现补量大时应及时查找原因；发现机组漏氢时，应及时查找漏点并妥善处理。
（5）直流密封油泵确保随时可用，当厂用电全停或交流密封油泵故障时，应立即投入空、氢侧直流密封油泵，强投无效时，应立即排氢置换。
（6）当密封油系统着火或氢爆时，应立即破坏真空紧急停机，同时向室外排氢，当机内氢压降到0.03MPa时，为防止回火应用CO2排出余氢。
1.4汽轮机大轴弯曲
轴的弯曲变形可分为临时性弯曲变形和永久弯曲变形性两种。前者是轴受外力弯曲时，（机械外力或温差应力）其应力在该材料的弹性极限范围内，当外力消除后，弯曲变形亦随之消失，则为弹性变形；后者是轴受外力弯曲时，其应力超过该材料的屈服极限，当外力消除后，轴不能回到原来形状，或存有弯曲变形，这种变形为塑性变形。临时性弯曲变形是任何轴都存在的，但不会影响轴的使用，而永久弯曲变形将影响轴的正常使用，是不允许存在的。
在新机组试运中，从弯曲的原因分析，多为安装时汽缸内汽封的径向间隙过小或运行操作上的失误造成的，现就这两方面进行分析。
1.转子大轴弯曲的原因
（1）汽缸内通流间隙的径向间隙过小。此间隙在设备出厂证件上都有明确的规定，但此规定一般对汽缸在运行中的不均衡膨胀，汽缸的保温质量以及运行中的膨胀受力变化等均很难满足理想要求，故制造厂给定的间隙值是偏小的，这就容易引起汽缸内部的动静部件间的磨擦。
（2）转子大轴晃动值超过允许规定值。此时进行热态启动，就必然引起轴承振动。可能在临界转速以下就反映出来，此时振动特点是振动相位与磨擦方位趋于一致，将导致弯曲了的转子迅速加剧汽缸内的磨擦，更加大转子的弯曲，近而使转子产生永久性的弯曲。
（3）上、下汽缸的温度差大，此温度差应控制在50℃以下，当温度差过大时，汽缸将出现拱背变形，而导致汽缸内部磨擦。
（4）热态启动时蒸汽温度低，如进入汽缸的蒸汽温度低于汽缸的金属温度，在热态启动中，低温蒸汽将使汽缸和轴封套急剧冷却变形，而导致汽缸内动、静部件的磨擦。
（5）当机组出现异常振动时，采取了不正确的升速或降速措施，也将导致转子大轴的弯曲。
2.防止转子大轴弯曲的措施
设备安装、检修中应注意以下几点：
（1）汽缸应有良好的保温，尤其对下汽缸的保温质量要求较高，应防止下缸保温层脱空，以保证汽缸在启动运行中，上下汽缸的温度差在允许范围内。
（2）机组轴承振动超过0.05mm时，应先消除振动后，再正常启动。
（3）主蒸汽管和再热蒸汽管的疏水管直径，应满足滑参数启动时，能及时排出疏水。
（4）对各抽汽管的疏水和汽缸疏水，必须保证畅通，防止积水进入汽缸。
在试运行中应采取的措施：
（1）每次启动前，必须检查大轴晃动度，确保大轴晃动值在允许范围内。
（2）转子在不转动的情况下，禁止向轴封供汽和暖机。如在汽封供汽后，盘车跳闸，短时间又投不上盘车时应停止轴封供汽，以防转子上、下受热不均匀而产生热弯曲。
（3）当机组在临界转速以下，轴承出现大于0.04mm振动时，应立即打闸停机。
3.轴弯曲的测量及直轴方法：
当轴弯曲时，要在室温状态下测量，根据轴各部位的测量值，绘制出弯曲曲线，确定弯曲部位和弯曲的大小。
常用的直轴方法有机械加压法、捻打法、局部加热加压法和应力松驰法。
由于我国电力工业的迅猛发展，汽轮发电机组的技术水平越来越高，自动化控制程度不断提高。因此对安装人员的素质提出了更高要求，必须树立起施工质量达标意识。
汽轮发电机组的试运行，是对设备安装投产前的考验，也是对设备及安装质量的全面鉴定。作为电力行业的施工单位，不仅要保证安装过程中做到精益求精，在分步试运和整套启动试运过程中，施工人员也要积极配合调试人员作好调试工作，及时发现和解决施工现场中出现的问题，便于以后电厂人员的运行和检修。同时能否准确的判定试运行过程中出现的设备及系统问题，快速的分析并提出解决办法，也直接关系到汽轮发电机组的安全、经济运行。
以下是本人根据参加工作以后对常见机组试运行过程中常见问题的分析总结，由于知识和经验有限，难免有论述不足和分析不当之处，请批评指正。
1.1汽缸内通流部分的磨损
汽轮机汽缸内汽封和通流部分间隙，应严格按制造厂规定进行调整。如果间隙过小，就可能在机组运行时造成汽缸内的动、静部套发生相互磨擦，间隙过大时，由于漏汽损失增加，又将使机组效率降低，影响机组的经济性，因此安装调整中，应根据制造厂给定的间隙范围，制定出施工工艺标准，其原则为：在留出间隙的安全裕度后，间隙应尽可能作小些，但调整修刮间隙时，必须使工艺精益求精。
一．造成通流部分磨损的原因
除了新装机组选取的通流部分间隙过小外，其他主要原因是：汽缸与转子不均匀的加热和冷却，启动和运行方式的不合理、保温质量不良等。动静部分的轴向和径向磨损原因，往往难以绝对分开，但这两方面的磨损仍然有所区别，在轴向方面，沿通流方向各级汽缸和转子的温度是不一致的，因而热膨胀也是不同的。如在启动、停机和变工况时，以及法兰加热投入不当时，胀差超过了正负极限值，使轴向间隙消失而造成动、静部分的磨损，在径向方面磨损，主要是汽缸热变形或安装间隙过小而引起的，汽缸的变形使汽封与转子发生磨擦，造成转子弯曲。
二．防止通流部分磨损的措施
1. 认真分析汽缸和转子的膨胀关系，摸清在各种工况下胀差的变化规律，拟定出合理的启动方案。
2. 在启动、停机和变工况下，应加强对胀差的监视，为了便于对胀差表指示的正确性进行分析和判断，可利用各胀差表之间或胀差与金属、蒸汽温度之间的近似关系进行比较，正确判断汽缸内部胀差值。
3. 按制造厂提供的设计间隙值和机组运行的實际需要，合理的调整通流部分间隙。
1.2汽轮机油系统常见问题
汽轮机油系统主要供给汽轮机组各轴承润滑和发电机氢密封系统用油及机械超速危急遮断用油，油系统工作失常，再加上处理不当，严重时会引起支持轴承和推力轴承乌金熔化或调节保安系统失控，可能造成轴颈损坏动静部分触碰等严重问题。
试运行中常见的油系统问题主要有轴承断油，油管道振动，油中进水，油系统着火等几个方面，现分述如下：
1．润滑油位下降，轴承断油
产生这种情况的可能原因是：
（1）在冷油器操作时，阀门操作顺序错误或切换时冷油器内未放净空气。
（2）轴瓦发生转动，使轴承的进油口与进油管偏离而断油。
（3）机组定速后，停止高压油泵时，由于射油器堵塞等情况而工作失常，使主油泵失压而润滑油泵又没有及时联动，引起断油。
2．油系统管道振动
一般是系统内有空气引起的，严重时，可将油管法兰或管道焊口振坏而大量漏油。
3．油系统进水
一般为汽轮机高压汽封段漏汽压力高和轴承箱内负压高，将蒸汽吸入轴承箱内凝结成水，油水混合流入油箱，再通过油泵将水带到油系统各处，油中带水，将引起汽轮机油乳化和调速部件的锈蚀，造成卡涩。
4．油系统着火
油系统漏出的油，一旦接触到高温物体，就要引起火灾。如果处理不及时，火势会蔓延扩大，因此，油系统的防火问题，应引起设计、制造、安装、运行等各有关方面的重视。安装、检修中应采取的预防措施为：
（1）在汽轮机前箱下部应加装防爆油箱。
（2）对油系统附近的主蒸汽等高温蒸汽管道，应在保温层外加装铁皮外罩。
（3）如发现油系统漏油时，必须查明漏油部位及漏油原因，及时消除，必要时停机处理。
（4）冷油器油侧应进行工作压力1.5倍的水压试验，保持5分钟无渗漏，如作风压试验，其试验压力应为工作压力。
（5）油管道安装最好采用“一次组装法”，尽量减少法兰连接，采取对口焊接，并将管道一次焊接安装好，不再拆卸。
1.3防止发电机氢系统、密封油系统泄漏、着火爆炸的措施
大型汽轮发电机组一般采用氢冷却系统，该系统由氢气供气系统，二氧化碳置换系统和压缩空气充入系统组成，油密封系统包括发电机端盖上的双流环式密封瓦、氢侧系统的油箱和油泵以及冷油器、氢侧油系统的油泵，冷油器等设备，通过管道连接后组成密封油系统。
要杜绝试运过程中油氢系统的跑冒滴漏现象，管道安装要求至关重要，对于氢气管道安装中应注意以下几点：
（1）氢气管道和二氧化碳管道必须使用无缝钢管，安装前应彻底清除管内油污和杂物，可采用酸洗法除去管内锈皮、油污。
（2）管道应采用氩弧焊打底，水平管段安装时在气流方向应有不小于2°的坡度。
（3）氢气系统安装完毕后，需做水压试验或气压试验，试验应按制造厂要求进行。
密封油管道安装的特殊要求：
（1）密封油系统管道应采取氩弧焊打底焊，其他工艺与一般管道安装工艺相同。
（2）对差压阀和平衡阀后的油管道，因将进入发电机两端盖内的密封瓦内，故其进油总管引出去发电机的两端支管，应严格使其位置对称，且长度应近似相等，以防因支管道的差异造成发电机两端密封油压的不等。
（3）差压调节阀应解体检修，动作应灵活，安装时应垂直于水平管段安装。
其他措施：
（1）氢冷机组严禁烟火。氢系统10m之内进行电火焊工作时，应办理动火工作票，并首先做好空气中含氢量测定，保证含氢量低于3%；经总工程师批准方可工作，还应备有必要的灭火器材。
（2）无论是充氢置换还是排氢操作过程，绝对不允许机内有氢气与空气的混合物存在。因此只能用中间介质采取置换法进行充氢和排氢，置换过程中与电气专业联系禁止做任何试验。
（3）在充、排氢过程中，密封油压始终高于氢压0.05~0.08MPa，防止氢气外漏，氢油分离器上的排烟机应连续投入运行。
（4）每天检查补氢量，发现补量大时应及时查找原因；发现机组漏氢时，应及时查找漏点并妥善处理。
（5）直流密封油泵确保随时可用，当厂用电全停或交流密封油泵故障时，应立即投入空、氢侧直流密封油泵，强投无效时，应立即排氢置换。
（6）当密封油系统着火或氢爆时，应立即破坏真空紧急停机，同时向室外排氢，当机内氢压降到0.03MPa时，为防止回火应用CO2排出余氢。
1.4汽轮机大轴弯曲
轴的弯曲变形可分为临时性弯曲变形和永久弯曲变形性两种。前者是轴受外力弯曲时，（机械外力或温差应力）其应力在该材料的弹性极限范围内，当外力消除后，弯曲变形亦随之消失，则为弹性变形；后者是轴受外力弯曲时，其应力超过该材料的屈服极限，当外力消除后，轴不能回到原来形状，或存有弯曲变形，这种变形为塑性变形。临时性弯曲变形是任何轴都存在的，但不会影响轴的使用，而永久弯曲变形将影响轴的正常使用，是不允许存在的。
在新机组试运中，从弯曲的原因分析，多为安装时汽缸内汽封的径向间隙过小或运行操作上的失误造成的，现就这两方面进行分析。
1.转子大轴弯曲的原因
（1）汽缸内通流间隙的径向间隙过小。此间隙在设备出厂证件上都有明确的规定，但此规定一般对汽缸在运行中的不均衡膨胀，汽缸的保温质量以及运行中的膨胀受力变化等均很难满足理想要求，故制造厂给定的间隙值是偏小的，这就容易引起汽缸内部的动静部件间的磨擦。
（2）转子大轴晃动值超过允许规定值。此时进行热态启动，就必然引起轴承振动。可能在临界转速以下就反映出来，此时振动特点是振动相位与磨擦方位趋于一致，将导致弯曲了的转子迅速加剧汽缸内的磨擦，更加大转子的弯曲，近而使转子产生永久性的弯曲。
（3）上、下汽缸的温度差大，此温度差应控制在50℃以下，当温度差过大时，汽缸将出现拱背变形，而导致汽缸内部磨擦。
（4）热态启动时蒸汽温度低，如进入汽缸的蒸汽温度低于汽缸的金属温度，在热态启动中，低温蒸汽将使汽缸和轴封套急剧冷却变形，而导致汽缸内动、静部件的磨擦。
（5）当机组出现异常振动时，采取了不正确的升速或降速措施，也将导致转子大轴的弯曲。
2.防止转子大轴弯曲的措施
设备安装、检修中应注意以下几点：
（1）汽缸应有良好的保温，尤其对下汽缸的保温质量要求较高，应防止下缸保温层脱空，以保证汽缸在启动运行中，上下汽缸的温度差在允许范围内。
（2）机组轴承振动超过0.05mm时，应先消除振动后，再正常启动。
（3）主蒸汽管和再热蒸汽管的疏水管直径，应满足滑参数启动时，能及时排出疏水。
（4）对各抽汽管的疏水和汽缸疏水，必须保证畅通，防止积水进入汽缸。
在试运行中应采取的措施：
（1）每次启动前，必须检查大轴晃动度，确保大轴晃动值在允许范围内。
（2）转子在不转动的情况下，禁止向轴封供汽和暖机。如在汽封供汽后，盘车跳闸，短时间又投不上盘车时应停止轴封供汽，以防转子上、下受热不均匀而产生热弯曲。
（3）当机组在临界转速以下，轴承出现大于0.04mm振动时，应立即打闸停机。
3.轴弯曲的测量及直轴方法：
当轴弯曲时，要在室温状态下测量，根据轴各部位的测量值，绘制出弯曲曲线，确定弯曲部位和弯曲的大小。
常用的直轴方法有机械加压法、捻打法、局部加热加压法和应力松驰法。