第二章-汽轮机轴系各参数的监测分解课件.ppt
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- 第二 汽轮 机轴 参数 监测 分解 课件
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1、 第一节第一节 汽轮机振动的监视汽轮机振动的监视一、机组振动原因、危害及应采取的措施一、机组振动原因、危害及应采取的措施(一)汽轮机发生振动的原因(一)汽轮机发生振动的原因 汽轮机组在启停和运行中产生不正常的振动是比较普遍的现象,而且是一个严重的问题。产生振动的原因是多种多样的,可以是某一个因素引起的,也可以是多方面的因素引起的。一般说来,有以下几个方面的原因。1由于机组运行中中心不正而引起振动由于机组运行中中心不正而引起振动(1)汽轮机启动时,如暖机时间不够,升速或加负荷太快,将引起汽缸受热膨胀不均匀,或者滑销系统有卡涩(设计、安装、运行原因),使汽缸不能自由膨胀,均会使汽缸对转子发生相对歪
2、斜,机组产生不正常的位移,造成振动。(2)机组在运行中,若真空下降,将使排汽温度升高,后轴承上抬,因而破坏机组的中心,引起振动。(3)靠背轮安装不正确,中心没找准,因此运行时产生振动,且此振动是随负荷的增加而增加。(4)机组在进汽温度超过设计规范的条件下运行,将使其膨胀差和汽缸变形增加,如高压轴封向上抬起等。这样,会造成机组中心移动超过允许限度,引起振动。2由于转子质量不平衡而引起振动由于转子质量不平衡而引起振动(1)运行中叶片折断、脱落或不均匀磨损、腐蚀、结垢,使转子发生质量不平衡。(2)转子找平衡时,平衡质量选择不当或安放位置不当、转子上某些零件松动、发电机转子线圈松动或不平衡等,均会使转
3、子发生质量不平衡。由于上述两方面的原因转出现质量不平衡时,则转子每转一转,就要受到一次不平衡质量所产生的离心力的冲击,这种离心力周期作用的结果,就产生振动。3由于转子发生弹性弯曲而引起振动由于转子发生弹性弯曲而引起振动 转子发生弯曲,即使不引起汽轮机动静部分之间的摩擦,也会引起振动。其振动特性和由于转子质量不平衡引起振动的情况相似,不同之处是这种振动较显著地表现为轴向振动,尤其当通过临界转速时,其轴向振幅增大得更为显著。4由于轴承油膜不稳定或受到破坏而引起振动由于轴承油膜不稳定或受到破坏而引起振动 油膜不稳定或破坏,将会使轴瓦乌金很快烧毁,进而引起因受热而使轴颈弯曲,以致造成剧烈的振动。5由于
4、汽轮机内部发生摩擦而引起振动由于汽轮机内部发生摩擦而引起振动 工作叶片和导向叶片相摩擦,以及通汽部分辐向间隙不够或安装不当;隔板弯曲,叶片变形,推力轴承工作不正常或安置不当,轴颈与轴承乌金侧向间隙太小,等等,均会引起摩擦,进而造成振动。6由于水冲击而引起振动由于水冲击而引起振动当蒸汽带水进入汽轮机内发生水冲击时,将造成转子轴向推力增大和产生很大的不平衡扭力,进而使转子产生剧烈的振动,甚至烧毁推力瓦。7由于发电机内部故障而引起振动由于发电机内部故障而引起振动 如发电机转子与静子之间的空气不均匀、发电机转子线圈短路等,均会引起机组振动。8由于汽轮机机械安装部件松动而引起振动由于汽轮机机械安装部件松
5、动而引起振动汽轮机外部零件如地脚螺丝、基础等松动,将会引起振动。(二)汽轮机振动过大的危害和监视措施(二)汽轮机振动过大的危害和监视措施 汽轮机运行中振动大小,是机组安全与经济运行汽轮机运行中振动大小,是机组安全与经济运行的重要指标,也是判断机组检修质量的重要指标。的重要指标,也是判断机组检修质量的重要指标。汽轮机运行中振动大,可能造成以下的危害和后果:汽轮机运行中振动大,可能造成以下的危害和后果:(1)端部轴封磨损。)端部轴封磨损。低压端部轴封磨损,密封作用被破坏,空气漏入低压汽缸中,因而破坏真空;高压端部轴封磨损,自高压缸向外漏汽增大,会使转子轴颈局部受热而发生弯曲,蒸汽进入轴承中使润滑油
6、内混入水分,破坏了油膜,并进而引起轴瓦乌金熔化。同时,漏汽损失增大,还会影响机组的经济性。(2)隔板汽封磨损)隔板汽封磨损。隔板汽封磨损严重时,将使级间漏汽增大,除影响经济性外,还会增加转子上的轴向推力,以致引起推力瓦乌金熔化。(3)滑销磨损。)滑销磨损。滑销严重磨损时,会影响机组的正常热膨胀,从而会进一步引起更严重的事故。(4)轴瓦乌金破裂,紧固螺钉松脱、断裂。)轴瓦乌金破裂,紧固螺钉松脱、断裂。(5)转动部件材料的疲劳强度降低,将引起叶片、轮)转动部件材料的疲劳强度降低,将引起叶片、轮盘等损坏。盘等损坏。(6)调速系统不稳定。调速系统不稳定,将引起调速)调速系统不稳定。调速系统不稳定,将引
7、起调速系统事故。系统事故。(7)危急遮断器误动作。)危急遮断器误动作。(8)发电机励磁机部件松动、损坏。)发电机励磁机部件松动、损坏。由上述可见,汽轮机运行中发生振动,不仅会影响机组的经济性,而且会直接威胁机组的安全运行。因此,在汽轮机启停和运行中,对轴承和大轴的振动必须严格进行监视。如振动超过允许值,应及时采取相应措施,以免造成事故。为此,一般汽轮机都装设轴承振动测量装置和大轴振动测量装置,用于监视机组振动情况。当振动超过允许极限时,就发出声光报警信号,以提醒运行人员注意,或者同时发生脉冲信号去驱动保护控制电路,自动关闭主汽门等,实行紧急停机,以保护机组的安全。第二节第二节 汽轮机轴位移的监
8、视汽轮机轴位移的监视一、汽轮机转子产生轴向位移的原因一、汽轮机转子产生轴向位移的原因 汽轮机转子高速旋转,而汽缸及隔板是静止不动的,所以动静部分之间必须留有一定间隙。汽轮机叶片具有一定的反动度,叶片的叶轮前后两侧存在着压差,形成一个与汽流方向相同的轴向推力;轮毂两侧转子轴的直径不等,隔板汽封处转子凸肩两侧的压力不等,也要产生作用于转子上的轴向力。所以转子受到一个由高压端指向低压端的轴向推力。在这个轴向推力的作用下,转子就会产生轴向位移,使动静之间的间隙减小甚至消失,这是绝对不允许的。因此要设法平衡轴向推力,采取了高中压缸反向布置、中低压缸对称分流、开设平衡孔等一系列措施,平衡部分轴向推力,其余
9、的则由推力轴承来负担。推力瓦1、汽轮机发生水冲击、蒸汽带水、汽轮机发生水冲击、蒸汽带水 由于含有大量水分的蒸汽进入汽轮机内,水珠冲击叶片使轴向推力增大,同时水珠在汽轮机内流动速度慢,堵塞蒸汽通路,在叶轮前后造成很大的压力差,使轴向推力增大。汽轮机在运行过程中,引起轴向推力增大的原汽轮机在运行过程中,引起轴向推力增大的原因有以下几方面:因有以下几方面:2.隔板汽封间隙增大隔板汽封间隙增大 由于不正确地启动汽轮机或机组发生强烈振动,将隔板汽封的梳齿摩损,间隙增大,漏汽增多,于是使叶轮前后压力差增加,致使轴向推力增大。3.动叶片结垢动叶片结垢 蒸汽品质不良,含有较多盐分时,会使动叶片结垢。动叶片结垢
10、后,蒸汽流通面积缩小,引起动叶片前后的蒸汽压差增大,因而增大了转子轴向推力。叶片的结垢情况,可以由监视段压力的变化情况判断出。为了监视监视段的压力变化,需要作出通流部分清洁时的监视段压力与负荷的关系曲线。监视段压力的最大增长值,一般来说,对于中压冲动式汽轮机为15%,高压冲动式汽轮机为5%,有平衡盘的中压反动式汽轮机为20%,有平衡盘的高压反动式汽轮机为10%。4.新蒸汽温度急剧下降新蒸汽温度急剧下降 新蒸汽温度急剧下降,转子温度也跟着降低,由于转子的收缩量大于汽缸的收缩量,致使推力轴承的负荷增加。当汽轮发电机采用挠性靠背轮时,靠背轮对转子的移动起了制动闸的作用,因而使推力轴承上承受的推力增大
11、。若是齿形靠背轮,当齿或爪有摩损或卡涩情况就就更为严重,推力轴承极易发生事故。5.5.真空下降真空下降 汽轮机凝汽器真空下降,增大了级内反动度,致使轴向推力增大。6.6.汽轮机超负荷运行汽轮机超负荷运行 汽轮机超负荷运行时,蒸汽流量增加,会使轴向推力增大。推力轴承损坏推力轴承损坏供热抽汽工况突然有较大的变化供热抽汽工况突然有较大的变化.主、再热蒸汽压力不匹配。主、再热蒸汽压力不匹配。10.润滑油系统由于油压过低、油温过高等缺陷使润滑油系统由于油压过低、油温过高等缺陷使油膜破坏而导致推力瓦块乌金烧熔,也会使转子油膜破坏而导致推力瓦块乌金烧熔,也会使转子产生轴向位移。润滑油系统会造成油膜破坏的原产
12、生轴向位移。润滑油系统会造成油膜破坏的原因有:因有:润滑油压过低 润滑油温过高 润滑油中断 油质不良 润滑油中有水 轴瓦与轴之间的间隙过大 乌金脱落 发电机或励磁机漏电 二二 汽轮机转子产生轴向位移的危害和监视保护措施汽轮机转子产生轴向位移的危害和监视保护措施 当转子轴向推力过大,推力轴承过负荷,将破坏油膜,致使推力瓦块乌金烧熔,转子窜动。当轴向位移超过动、静部件之间预留的间隙时,将会造成叶片折断、大轴弯曲、隔板和叶轮碎裂等恶性事故。因此严密监视机组的轴向位移显得特别重要。一般在推力瓦块上装有温度测点,在推力瓦块回油处装有回油温度测点等,以监视汽机推力轴承的状态。此外,还装设各种轴向位移监测保
13、护装置,以监视转子的轴向位移变化。对于轴向位移监测器在正常工况下指示轴的位移量,当位移超过一定限值时,发出报警信息,提醒运行人员严密监视机组状态,采取处理措施,当轴向位移达到“危险”限值时,发出危急遮断高、中压调节阀门与主汽门的信号,以保证机组设备和人身的安全。三三 轴向位移测量装置轴向位移测量装置 轴向位移测量装置有四种类型:轴向位移测量装置有四种类型:1.机械式:机械式:采用一耐磨的金属直接与汽轮机大轴相接触,将大轴的轴向位移变化通过杠杆传递系统传至指示器,当轴向位移达到限值时,保护跳闸机构动作,遮断去自动主汽门和调速器错油门的保护油路,实行紧急停机。2.液压式:液压式:轴向位移改变喷油嘴
14、与轴端平面(或转子的凸缘平面)之间的间隙,改变油的油量,引起喷油嘴前的压力变化,以此压力指示轴向位移的大小,当压力低于某一数值时,滑阀动作实现紧急停机。3.电感式:电感式:将转子的机械位移量转换成感应电压的变化,然后进行指示、报警或停机保护。4.电涡流式:电涡流式:根据电涡流原理,将位移的变化转换成与之成比例的电压变化,从而实现位移的测量、报警和停机保护。第三节第三节 汽轮机热膨胀监视汽轮机热膨胀监视 一、机组热膨胀的原因及危害一、机组热膨胀的原因及危害 (一)缸胀和差胀(一)缸胀和差胀 汽轮机的汽缸和转子在启动、停机过程中,或在运行工况发生变化时,都会由于温度变化而产生不同程度的热膨胀。汽缸
15、受热而膨胀的现象称为“缸胀”。缸胀时,由于滑销系统死点位置不同,汽缸可能向高压侧伸长或向低压侧伸长,也可能向左侧或向右侧膨胀。为了保证机组的安全运行,防止汽缸热膨胀不均,发生卡涩或动静部分摩擦事故,必须对缸胀进行监视。缸胀监视仪表指示汽缸受热膨胀变化的数值,也叫汽缸的绝对膨胀值。转子受热时也要发生膨胀,因为转子受推力轴承的限制,所以只能沿轴向往低压侧伸长。由于转子体面比小,而且直接受转子的冲击,因此温升和热膨胀较快,而汽缸的体积较大,温升和热膨胀相对要慢一些。当转子和汽缸的热膨胀还没有达到稳定之前,它们之间存在较大的热膨胀值,简称“胀差”(或“差胀”)值,也叫汽缸和转子间的相对热膨胀差。在机组
16、启动或增负荷时,是一个蒸汽对金属的加热过程,转子升温快于汽缸,大于汽缸的膨胀值,称为正胀差;在停机或减负荷时,是一个降温过程,转子降温快于汽缸,所以转子收缩的快,也就是转子的轴向膨胀值小于汽缸的膨胀,称为负胀差。汽缸的绝对膨胀值理论上可以用下式表示式中 计算段材料的线膨胀系数(1/);计算工况金属温度与安装温度之差,即计算 段的温度增量();L 计算截面至死点的轴向距离(mm)。LyydyttL0)((mm))(tyyt 但在实际应用时,往往采用近似方法进行计算,即沿着轴方向分成若干区段,先计算各区段的绝对膨胀值,然后进行修正和叠加,得出汽缸的绝对膨胀值。由于汽轮机转子的轴向位置是由推力轴承固
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