進(jìn)氣方式對供熱汽輪機(jī)軸瓦振動的影響

雷建軍

（山西陽光發(fā)電有限責(zé)任公司， 山西 陽泉 045200）

引言

節(jié)能減排，作為當(dāng)前的主流大趨勢，為進(jìn)一步提高供熱機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，下大力氣降低廠用電率，在競爭日趨激烈的電力市場上尋求一線生機(jī)是每一個電力企業(yè)面臨的問題。雖然本電廠經(jīng)過供熱改造，提高了機(jī)組的熱效率，降低的發(fā)電煤耗，但廠用電率仍處于較高水平，因此進(jìn)一步降低廠用電是提高電廠整體盈利能力的正確之選。

山西陽光發(fā)電有限公司高背壓供熱改造后，供熱規(guī)模為1 046.7 MW。原熱網(wǎng)首站安裝有5臺流量2 335 m3/h，揚(yáng)程125 mH2O的熱網(wǎng)循環(huán)水泵?，F(xiàn)對原1號、2號、5號供熱循環(huán)電泵改造，改造后的小汽輪機(jī)將會代替原電動循環(huán)水泵，這將大大降低廠用電率。本文主要從小汽機(jī)不同的進(jìn)汽方式，推斷減小震動的最佳進(jìn)汽方式，以及簡要的從系統(tǒng)分析產(chǎn)生振動的原因，并減小其作用，保證機(jī)組安全運(yùn)行，尋找最佳運(yùn)行工況。

1 熱網(wǎng)循環(huán)泵改為汽泵系統(tǒng)流程

本次改造，將原熱網(wǎng)站其中3臺熱網(wǎng)循環(huán)水泵進(jìn)行改造，即3臺熱網(wǎng)循環(huán)水泵采用汽輪機(jī)進(jìn)行驅(qū)動。3臺汽動熱網(wǎng)循環(huán)水泵與原有2臺電動熱網(wǎng)循環(huán)水泵并聯(lián)運(yùn)行。運(yùn)行方式如下：一期、二期采暖抽汽來供熱網(wǎng)小汽輪機(jī)使用，每一臺小汽輪機(jī)配備一臺汽動循環(huán)泵，兩個主汽門，兩個調(diào)門。熱網(wǎng)小汽輪機(jī)配備兩個進(jìn)氣電動門，兩個排汽電動門，排汽至熱網(wǎng)加熱器。加熱器汽水分離，出水供熱用戶使用，實現(xiàn)供熱取暖。

2 小汽輪機(jī)的選型

供熱小汽輪機(jī)采用的是青島捷能汽輪機(jī)集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)的B1.7-0.5/0.15型1.7 MW背壓式汽輪機(jī)。本汽輪機(jī)為單缸背壓式汽輪機(jī)，本體主要由轉(zhuǎn)子部分和靜子部分組成。轉(zhuǎn)子部分包括主軸、葉輪葉片、危急遮斷器、滾珠推力軸承、汽輪機(jī)端半聯(lián)軸器等；靜子部分包括汽缸、汽閥總成、噴嘴組、轉(zhuǎn)向?qū)~環(huán)、汽封、軸承、軸承座、調(diào)節(jié)汽閥連桿、危急遮斷器連桿、底盤、蒸汽管路等。該小汽輪機(jī)主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下頁表1所示。

3 調(diào)試過程分析

3.1 單側(cè)進(jìn)汽

沖轉(zhuǎn)時手動打開兩個主汽門，再開1號調(diào)門，熱網(wǎng)循環(huán)泵汽輪機(jī)進(jìn)汽調(diào)門動作順序如下頁表2所示。

在供熱改造調(diào)試期間，先對2號小汽輪機(jī)進(jìn)行沖轉(zhuǎn)，主汽門全開，并開1號調(diào)門，在沖轉(zhuǎn)過程中，循環(huán)泵汽輪機(jī)前、后軸承X方向振動隨著轉(zhuǎn)速的升高也不斷地攀升，前、后軸承Y方向振動值很小，如下頁表3所示。

從下頁表3可以看出隨著轉(zhuǎn)速的升高，前后軸承X方向的振動也在不斷地增大，轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，當(dāng)接近額定轉(zhuǎn)速時，振動減小。轉(zhuǎn)速下降時，振動值增大。手打停機(jī)后重新掛閘、沖轉(zhuǎn)，現(xiàn)象不變。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速在900～1 300 r/min范圍內(nèi)時，前、后軸承X方向振動大；轉(zhuǎn)速在1 300～1 500 r/min范圍內(nèi)時，振動小。

單側(cè)進(jìn)汽邏輯如下頁圖1所示。從邏輯中可以看出調(diào)門1與調(diào)門2存在一種函數(shù)關(guān)系，當(dāng)閥門總指令大于70時，才逐漸開啟調(diào)門2。不同時開啟調(diào)門，是否會影響進(jìn)汽的均衡，影響小汽輪機(jī)的受力平衡?改為雙進(jìn)汽是否會減小軸瓦振動?

圖1 單側(cè)進(jìn)汽邏輯

表1 小汽輪機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)

3.2 雙側(cè)進(jìn)汽

在對邏輯進(jìn)行修改之前，考慮到調(diào)門存在的差異性，先對1號調(diào)門單側(cè)進(jìn)汽進(jìn)行調(diào)試，單側(cè)進(jìn)汽沖轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)速與振動關(guān)系如表4所示。

表2 熱網(wǎng)循環(huán)泵汽輪機(jī)進(jìn)汽調(diào)門動作順序

表3 轉(zhuǎn)速與振動的關(guān)系

表4 轉(zhuǎn)速與振動的關(guān)系

從表4可以看出，前、后軸承X方向的振動隨著轉(zhuǎn)速的升高而極具增大（相比于Y方向的振動），當(dāng)轉(zhuǎn)速維持在1 400 r/min時，X方向的振動可以相對減小。

振動情況沒有得到改善，考慮到小汽輪機(jī)單側(cè)進(jìn)汽，汽輪機(jī)受力不均，遂將單側(cè)進(jìn)汽邏輯修改，改為雙側(cè)進(jìn)汽，組態(tài)邏輯及振動下頁表5所示。

表5 轉(zhuǎn)速與振動的關(guān)系

從圖中不難看出邏輯改為雙側(cè)進(jìn)汽后X方向的振動依舊很大，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過保護(hù)動作值。當(dāng)轉(zhuǎn)速維持在1 200～1 300 r/min時，X方向的振動相對較小，轉(zhuǎn)速在900～1 100 r/min，以及1 300～1 500 r/min范圍內(nèi)時，轉(zhuǎn)速會迅速增大。

考慮到?jīng)_轉(zhuǎn)過程單方向振動值易達(dá)到保護(hù)動作值，導(dǎo)致小汽輪機(jī)頻繁沖轉(zhuǎn)、停機(jī)，易造成設(shè)備損壞，將振動保護(hù)邏輯組態(tài)為X（Y）方向振動達(dá)到70 μm（單方向動作值）時且Y（X）方向振動達(dá)到50 μm（報警值）時才會導(dǎo)致停機(jī)。單方向軸瓦振動值超過保護(hù)動作值不會引起保護(hù)動作，造成停機(jī)。

4 結(jié)論

調(diào)試證明，汽輪機(jī)振動大與汽機(jī)的進(jìn)汽方式無關(guān)。單側(cè)進(jìn)汽時，當(dāng)轉(zhuǎn)速在900～1 200 r/min范圍內(nèi)時，前后軸瓦X方向的振動為30～50 μm；當(dāng)轉(zhuǎn)速為1 300～1 400 r/min時，振動為20～35 μm；雙側(cè)進(jìn)汽時，當(dāng)轉(zhuǎn)速在900～1 200 r/min范圍內(nèi)時，振動為 30～55 μm；當(dāng)轉(zhuǎn)速為 1 300～1 400 r/min 時，振動為40～70 μm。進(jìn)汽方式的不同對改善軸瓦振動影響很小，不是影響振動的主要因素。若要改善軸瓦振動大的問題，還需從整個熱力系統(tǒng)上查找原因。

5 問題探討

與機(jī)務(wù)人員進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)一下幾方面問題：

1）小汽輪機(jī)在停機(jī)狀態(tài)下，系統(tǒng)本身存在2～3μm的振動，啟動過程中會將此振動值放大并且進(jìn)行傳遞，可能會造成單方向振動偏大（系統(tǒng)需進(jìn)一步優(yōu)化才得以論證）。

2）小汽輪機(jī)基礎(chǔ)緊固螺栓剛性弱，易引起振動。

以上提出的兩個問題，需在停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)一步優(yōu)化。由于工期緊，供熱壓力大，現(xiàn)將小汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速維持在1 400 r/min，以保證單方向振動減小，減少對設(shè)備的損壞。待供熱期結(jié)束，對系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，將振動值減小到系統(tǒng)可控范圍內(nèi)。

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