关于汽轮机配汽探讨.docVIP

关于汽轮机配汽探讨 　　摘要：针对电厂汽轮机组运行过程中的发现的实际问题进行理论和实验分析，找出存在汽流力不平衡的问题原因。通过计算分析，阐述不平衡汽流力对机组运行安全性和经济性的影响，并得出调节级配汽不平衡汽流力与主汽压力之间的关系。 　　 　　关键词：汽轮机；配汽；设计 　　 　　随着国内电网装机容量的增加和峰谷差的增大，要求原先被设计为带基本负荷的汽轮发电机组必须参与调峰运行，一些机组在调峰时的负荷降至额定负荷的50％，甚至更低。在这种情况下，许多机组在调峰变负荷过程中出现了2号轴承瓦温明显升高、轴振不稳定、出现低频涡动等一系列问题，严重影响机组的安全稳定运行。在运行中，运行人员发现节流调节或降参数运行对缓解故障起到了一定作用，然而无法正常投入喷嘴调节，调节阀节流损失大，机组运行的经济性将大大降低。 　　图1为1台200 MW汽轮机组轴系简图。以此机组的现场试验为例，每当机组在顺序阀状态下、工作在中间负荷区140～180 MW时，特别是在170 MW附近，2号轴承瓦温特别高，有时高达1000C以上，多次引起烧瓦事故；在现场实验时，最高温度也达到780C，都超过了瓦温的报警线。有时轴振较大，达到140 m以上。多次进行动平衡、标高调试、轴瓦检修，均告无效，严重时1年烧瓦4次。多年的工程实践还发现：这类问题也在100 MW、200 MW、300 MW和600 MW等级的某些机组中出现过，可见这是一类普遍存在的问题。 　　 　　这方面的研究，有针对某一型号机组，通过改变喷嘴进汽顺序解决实际问题；有从调节级变工况特性的角度分析问题 ；有从汽流激振的角度分析问题 ；有从某个由调节级配汽剩余汽流力所引发的轴系故障的研究人手，分析故障产生机理。 　　本文对电厂出现的实际问题进行一般意义的机理研究，通过计算不平衡汽流力对轴承静、动特性的影响，指出配汽方式对机组各方面性能的影响；同时分析不平衡汽流力对高参数大机组的影响。针对所发现的问题提出汽轮机配汽设计优化方法，消除不平衡汽流力，达到优化目的，以提高机组运行安全性和经济性。 　　1 配汽方式对机组影响的机理 　　1.l 配汽过程中的不平衡汽流力 　　蒸汽在调节级中流动时，对调节级动叶片产生汽流力的作用。汽轮机调节级分为若干个喷嘴组。当调节级均匀进汽时，对角的2个喷嘴组所产生的汽流力方向相反，若喷嘴组面积相等，调节级汽流力除产生驱动转子旋转的扭矩外，切向汽流力所产生的通过转轴中心的力和轴向汽流力对转轴的翻转力矩均匀地分布于整个圆周，能够完全自平衡。但当调节级部分进汽时，没有流过蒸汽的喷嘴组不产生汽流力，若进汽是非对角的，则它们不能够自平衡，出现调节级配汽不平衡的汽流力作用，在机组的各轴承处产生附加载荷。 　　1．2 汽流力对轴承静、动特性的影响 　　由于不平衡汽流力的影响，轴承的动力特性也将随之发生变化。轴承对于转子的动力特性有很明显的影响，轴承往往是阻尼的主要来源。同时，轴承的刚度和阻尼影响着转子的临界转速和稳定性。因此，在深入研究转子动力特性的问题时，必须考虑到轴承的作用。为了计算轴承的静、动特性，需求解雷诺方程： 　　 　　本文针对2种典型的200 MW 机组非对称进汽方式(图2)，分析配汽不平衡汽流力对轴承的影响。(a)种进汽方式，阀的开启顺序是Ⅰ→Ⅱ，或者Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ；(b)种进汽方式，阀的开启顺序是Ⅲ→Ⅳ 或者Ⅲ→Ⅳ→Ⅰ。 　　 　　200 MW汽轮机高压缸转子靠近调节级的轴承是椭圆型轴承，对于(a)和(b)2种进汽方式，在汽轮机从0到210 MW变负荷过程中，取19个工况计算轴承载荷，对椭圆轴承的动、静特性进行了计算。采用2个计算程序：一个是Lund程序；另一个是油膜力数据库程序。轴承参数如下：轴承静载荷50 kN，轴承长径比，轴颈半径，轴承间隙，润滑油是22号透平油，进油温度45℃。在(a)、(b)2种进汽方式下，轴承载荷随负荷的变化规律如图3所示。 　　 　　(1) 对轴承承载能力的影响示于图4。在(a)进汽方式下，轴承中轴颈的工作位置较高，在中间负荷区轴承承载力的值明显减小；在(b)进汽方式下，轴承中轴颈的工作位置较低，轴承承载力的值也较大。因此，(b)进汽方式的轴承承载能力在变负荷的过程中远远高于(a)进汽方式。 　　 　　(2) 对瓦温的影响如图5所示。在(a)进汽方式下，瓦温随着负荷的增加而升高，在第12～14个工况达到最高，然后下降，在满负荷的时候达到最低；在(b)进汽方式下，瓦温随着负荷的变化规律和(a)进汽方式恰好相反。由此可见，在相同工况下，(b)进汽方式的瓦温远远低于(a)进汽方式的瓦温。 　　 　　(3) 对轴心位置的影响示于图6。在(a)进汽方式下，随着负荷的增加，轴心位置向右下方偏移，在第13～14个