走进发电汽轮机以及新技术应用

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  [摘 要]瓦特发明的蒸汽机是人类社会进入工业文明时代的重要标志之一,蒸汽轮机是具有百年历史的传统机械装备,随着材料、工艺新技术的不断进步,以及为满足提高能源利用率、降低环境污染等各项指标的新需求,汽轮机设计建造技术也在不断进步。
  [关键词]汽轮发电机;技术研究;新技术应用
  中图分类号:G63 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)02-0044-01
  现代社会尽管有一些可再生能源,如风能、太阳能的利用,可是这些新能源急待进一步规模化开发和应用,目前我们主要的电力供应还是把煤炭、石油、核能等通过功—热转换系统装备转化成为我们生产、生活所需的电能、机械能,在这一转化过程中,最重要的机械装备是热力涡轮机,主要包括汽轮机和燃气轮机。所以,汽轮机性能的优化和提高,对于保护环境、节约能源,实现最高效生产有着至关重要的作用。
  一、火力发电汽轮机的安装范围阐述
  1.1关于火力发电汽轮机的基础安装
  关于火力发电汽轮机的基础安装工作主要是指管理施工内容,具体包括各种安装基础土石方的施工、主体框架的设置、水泥构造件的施工、吊装、出烟口的施工、冷却塔的施工以及装卸煤炭系统的安排等工作,这些基础的安装操作通常情况下都是由设计人员指导,施工人员进行操作。
  1.2有关火力发电汽轮机的组装工作
  这项工作是在基础安装工序后展开的,具体是指锅炉系统各部分策划和组装,涉及到的项目也是比较多的,包括相关组装的吊装、焊接、保温、清洗以及水压基本测试等汽轮机外部配套设施的完善工作。
  1.3关于火力发电汽轮机的设备安装
  火力发电汽轮机的设备安装工作主要是指其主要辅助设备装置的安装,涉及到的具体内容有汽机装置、发电机定子运输起吊、发电机穿转子、辅助设备、油系统、高压管理道装置的安排等。
  二、从运行方面谈汽轮发电机组的振动原因及预防
  2.1机组膨胀
  当滑销系统本身不存在问题时,如果运行人员操作不当,机组也会出现膨胀不均的问题。最明显的例子是在启机过程中,当机组的暖机时间不够或者升速过快,则机组各部分的膨胀不一样,这样一方面会产生应力,减少机组的寿命;另一方面就会引起过大的差别膨胀,从而影响机组的开机过程。当机组的膨胀不充分时,极易引起机组的振动和动静碰磨。
  2.2润滑油温
  轴颈在轴瓦内的稳定性如何,决定了机组诱发振动的可能性有多大,当稳定性太差时,外界因素的变化很容易引起机组振动的产生。而润滑油在轴瓦内形成的油膜如何,又是影响转子稳定性的一个重要因素,油膜的形成除了与轴承乌金有关外,还有一个重要因素就是润滑油油温,润滑油油温应该在一个合理的范围内,过高过低都对油膜的形成不利。
  2.3机组真空和排汽缸温度
  机组真空和排汽缸温度总是相辅相成的,其中一个因素的变化必然引起另一个因素的改变。对于轴承座坐落在排汽缸上的机组来说,排汽缸温度的变化主要表现在对轴承坐标高的影响上,所以会对机组的振动产生影响。辅机设备应掌握其性能特征,把握住参数变化及数据要求:冷却循环水质差,凝汽器铜管内表面积垢,使得换热系统减少,换热效果差,尾气不能得到很好的冷却,凝汽器密封性差,射水抽汽器密封不好,起不到抽汽作用,都会引起真空的变化也是产生振动的一个因素。铜管结垢要及时清理,清理的方法很多,一般电厂是半面运行半面清扫,方法是用与铜管内径差不多的钢管刷加带水皮管来回移动,去除垢层达到除垢目的。
  三、汽轮机振动的防止措施
  3.1神经网络的汽轮机振动诊断系统
  首先安装信号采集系统,在汽轮机头、各个振动点安装机械箱和吸纳红采集装置,然后对信号进行采集,并把数据保存在特定文件里,方便进行观测与处理。并将信号进行消除多项趋势以及小波的降噪,进行基于小波能量的提取并保存。这样就可以对其进行故障特征向量的提取并进行小波包重构信号特征的向量处理。将经过处理的特征向量作为测试诊断的样本。
  由上可知,这一系统具有相当程度的准确性、方便性、快速性。通过这一系统,我们可以快速地判断汽轮机振动原因,在造成较大事故之前,就能及时发现其故障趋势,及时进行调整与维修。要注意这一系统需要进行大量的实验,并对实验数据进行收集,实验数据越多,参数越多,效果越好。
  3.2气流激荡的防止措施
  气流激荡在我国发生得比较少,但我们也不能因此就放松警惕。在这一方面,首先可以利用反漩涡技术干扰流体的周向运动,逆向注入流体,提高失稳的界限转速。这种技术可以衍生出大量有效的主动控制手段,不会对汽轮机造成损害;其次,可以通过增加轴颈在轴承中的偏心率,减少振动发生的情况;最后,可以改变轴承的几何形状,扰乱周向旋流,减少它的切向力强度,提高转子的稳定性。
  3.3其他原因造成的振动防止措施
  膨胀不均主要是受热或者是加热受阻引起的,解决方法就是在启动前,检查一遍汽轮机,查看管道是否通畅,运行時是否有积水没有排泄干净,并且要注意疏水时有没有疏水寄存在主管道或者是机体之中,如果有的话需要清理干净。主热汽温压力与金属汽缸配置不协调的原因是运行参数设置不正确或者是机械使用时间过长,造成一定程度的运转失灵,这时需要仔细检查各项机械有没有变形情况发生,及时进行故障设备的更换,调整运行参数。动静摩擦主要是由于设计的不合理和机械设备的损害造成的,我们只需要降低一些对于汽轮机效率的要求,更换损毁的零件就能有效预防动静摩擦,或者也可以增加油脂,加强动静间的润滑。
  四、汽轮发电机典型新技术应用分析
  上汽西门子1000MW汽轮机在设计上采用很多先进的设计理念和技术,材料及结构方面也有众多的新技术应用,本文结合自己的理解介绍几个方面的新技术应用和分析。   4.1单轴汽轮机
  国际上早期投运的大功率汽轮机既有双轴系结构也有单轴系结构。双轴系机组多采用高中压缸全速,低压缸半速的机型,如瑞士BBC公司为美国制造的十几台1300MW双轴汽轮机,日本原町等电站的1000MW等级超超临界汽轮机等,但也不乏单轴系的大功率机组相继投运,如1974年德国KWU公司制造的1300MW单轴半速汽轮机,1982年前苏联投入运行的世界上最大功率的1200MW单轴全速汽轮机及后期陆续投运的日本橘湾、碧南等项目的1000MW等级汽轮机等。
  随着更多的全速汽轮机末级长叶片的成功研制,单轴大容量汽轮机组投运业绩明显增多,其中,哈汽公司研制的1300mm等级长叶片可以使机组功率达到1300MW;西门子公司设计制造的50HZ单轴机组最大功率可达1200MW;ALSTOM公司设计的单轴机组容量将达到1100MW。此技术目前已被用户普遍接受,得到广泛的应用,从轴系长度及轴振自由度的角度,单轴承结构的汽轮机可以很容易地降低设备制造成本和获得良好的轴系稳定性。
  4.2单连通管结构
  汽轮机采用单联通管结构有利于管道的布置和安装,单连通管单排汽口结构能够降低蒸汽混合损失,同时由于管径加大能够减少管路内流动损失。双分流结构的中压缸采用单个排汽口能够使两端的排汽集中到汽缸中部排出,中压外缸能够得到充分冷却,汽缸温度场均匀,有利于保证缸体的强度和密封性。
  4.3死点结构
  汽轮机在启动、运行和停机过程中,汽缸的温度变化很大。为了使汽缸能自由地膨胀或收缩,并保持汽缸、轴承座和基础台板三者之间的中心不变,汽轮机都设有一套完整的滑销系统。理想的滑销系统设计是确定合理的汽轮机绝对膨胀死点和相对膨胀死点。
  结语:
  瓦特发明的蒸汽机是人类社会进入工业文明时代的重要标志之一,蒸汽轮机是具有百年历史的传统机械装备,随着材料、工艺新技术的不断进步,以及为满足提高能源利用率、降低环境污染等各项指标的新需求,汽轮机设计建造技术也在不断进步。
  参考文献:
  [1]李艳.火力发电厂汽轮机现场安装技术改造方法的研究[J].黑龍江科学,2013,10:82.
  [2]吴彦鹏.火力发电厂汽轮机现场安装技术性改造方法[J].中外企业家,2014,36:210-211.
  [3]梁志勇.火力发电厂汽轮机现场安装技术性改造方法探究[J].科技传播,2011,18:30-31.
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