水泥余热发电培训教材第10版-3(69-100)

69（1）支持轴承用来支承汽轮机转子的重力，保持动静件中心一致，从而保证动静件之间的径向间隙在规定范围内。（2）推力轴承用来平衡转子的轴向推力，确定转子膨胀的死点，从而保证动静件之间的轴向间隙在设计范围内。二、汽轮机转子的结构汽轮机转子是汽轮机最重要的部件，由主轴、叶轮、叶片、推力盘、轴套、联轴器等组成。按其结构分为套装式转子、整体锻造转子、组合式转子和焊接转子。1、套装式转子是将叶轮热装在加工好外径尺寸的主轴上构成的，叶轮与主轴用键连接。优点是加工方便。不利因素是适应高温条件较差，在高温下过大温差会使热装过盈消失，致使叶轮松动。2、整体锻造转子转子是由一块钢料整体锻造而成，因此不存在高温下的松弛现象，整体锻造转子，轴向尺寸较小，结构紧凑，适应于高温区域运行，缺点是加工难度大，锻件较大，质量难保证，转子材料须由耐高温的好材料制作。汽轮机的转子因材料内部的质量不均匀、加工精度等原因，造成转子的重心与其旋转中心存在一定的偏差，因而使转子转动时产生离心力，这个离心力周期性地作用在转子上，就成为引起转子强迫振动的扰动力，这个扰动力的频率与汽轮机转速相等。当转子的转速和它的本身自由振动频率相等时，转子就会发生共振现象，振幅将要不断的加大，这时汽轮机若在这个转速下长时间工作，转子将会因强烈的振动而遭到破坏。汽轮机产生共振时的转速，叫做临界转速。在进行汽轮机设计时，要求其临界转速比工作转速高或低30%左右。工作转速低于临界转速的汽轮机转子称为刚性转子。刚性转子在启动过程中没有共振现象产生。工作转速高于临界转速的汽轮机转子称为挠性转子，这种转子在启动过程中有临界转速的出现。3、汽轮机叶片在汽轮机中，动叶片是形状复杂、工作条件恶劣、受力情况复杂、数目最多的一种零件。它在汽轮机中的重要任务是把蒸汽的动能转变为机械能，并通过叶轮传给主轴。叶片由叶顶、叶片型线部分和叶根三部分组成。叶顶是为了改变叶片的振动特性，增加其强度，而由围带及拉筋连接成的。短叶片的叶顶都有围带，其围带连接有两种形式，一种是在叶片顶部铣出铆钉头，然后用特制带有70孔眼的围带与其铆在一起。另一种是将叶片顶部的围带与叶片一起铣出，在叶轮上组装叶片后，在将每组叶片的围带采用亚弧焊焊在一起。叶顶均有较薄的汽封刃，可以大大减少叶片顶部的漏汽。图5-3国产中压12000kW汽轮机剖面图71叶型部分是动叶片进行能量转换的工作部分，蒸汽的动能转变为机械能的过程就在这里发生。因此，叶型部分应具有良好的空气动力特性，以减少蒸汽做功的能量损失。叶型按从根部到顶部截面变化的情况，可分为等截面叶片和变截面叶片两种。等截面叶片从叶跟到叶顶，不但叶片型线相同，而且其截面积也相等。变截面从根部到顶部的截面积逐渐减小，且线型扭转改变，它能较好的保证空气动力特性，减少叶片根部所承受的离心力，提高叶片强度。叶根是用来将叶片和叶轮结合在一起而采用的一种连接结构。叶片在工作中承受不变的离心力和变化的由蒸汽引起的弯应力，它们都要传至叶片根部。叶根通常有以下几种形状：T型叶根；菌型叶根；叉型叶根；纵枝型叶根。汽轮发电机连轴器连轴器也叫靠背轮或对轮。在汽轮发电机中它用来连接汽轮机与发电机转子，借以将汽轮机的扭矩传递给发电机。检修时，借助连轴汽的外圆和端面校正汽轮机发电机的中心，使汽轮机和发电机的中心在一条连续的中心线上。对小型高速汽轮机，为保证电网频率50Hz，在汽轮机后端处增设减速机，与发电机相联。汽轮机与发电机之间的连轴器有三种类型，即刚性连轴器、挠性连轴器和半挠性连轴器。刚性连轴器的结构形式有很多种。其特点是使汽轮机与发电机之间具有硬性连接，在运行中两个连轴器之间不允许有相对位移。挠性连轴器允许汽轮机侧连轴器语法发电机侧连轴器有少许的位移。因此对汽轮发电机找中心的要求比刚性连轴器要求低。半挠性连轴器主要用在高压大容量的汽轮发电机中，在汽轮机与发电机之间用一个单波形膨胀节实现连接。第四节汽轮机调节系统不同类型的汽轮机组，要有不同类型或不同结构的调节系统去适应其工况要求，但它们都要达到一些基本要求就是：1）在正常参数下，当主汽阀全开时，调节系统应能维持机组在额定转速下稳定的运行。这一要求，是为防止机组在甩负荷后严重超速，以便机组并列和解列而提出的。2）机组运行中负荷的摆动，应在允许范围内。当运行方式改变时，调节系统应能保证从这一运行方式平稳地过渡到另一运行方式，而不能有较大或较长时间的不稳定状态，这一要求就是要保证汽轮机在设计范围内的任何工况下都能稳定的运行。3）在设计范围内，机组能在高频率、低参数情况下带满负荷。这就要求调节系统各部套的工作72范围（如行程、油压等）有一定的裕度。4）当机组突然甩负荷至零时，调节系统应能将机组转速控制在危急保安器动作转速以内。这是因为，如果机组甩负荷后保安器动作，再启动时要增加操作，这不利于系统在事故后迅速恢复。汽轮机调节原理就是，汽轮发电机正常运行时，汽轮机发出的主力矩和发电机担负的反力矩间是相互平衡的。当发电机的反力矩增大时，如果汽轮机的进汽量不变，则汽轮机的转速就要降低；当发电机的反力矩减小时，若汽轮机不改变进汽量，则汽轮机的转速就要升高。汽轮机的调节原理，就是以汽轮机主力矩和发电机反力矩失衡时转速的变化为脉冲信号，去控制汽轮机的进汽量，从而保证在新工况下，汽轮机的主力矩和发电机的反力矩重新平衡，并维持汽轮发电机的转速基本不变。汽轮机的调节系统一般由感应机构、传动放大机构、执行机构和定值机构组成。其中感应机构接受调节信号的变化，并将其转换为可传递的信号。采用转速变化为调节信号时，感应机构称为调速器。传动放大机构将感应机构送来的调节信号进行幅值放大和功率放大，并进行综合处理，传递给执行机构进行调节。汽轮机调节系统的执行机构是进汽调节阀和操纵机构，也称配汽机构。它根据调节信号，改变调节阀的开度，使机组功率相应变化。定值机构即同步器，对于电液调节系统即转速给定和功率给定。它通过手动产生调节信号，也送入传动放大机构，以改变进汽调节阀的开度。供热式汽轮机的调节系统分为调速和调压两部分。调速部分参加调节是有一个特点：当汽轮机转速降低时，由于调节系统的作用,使汽轮机的进汽量增加，从而使发电机的负荷增加。汽轮机转速变化与功率之间有一定的单值对应关系。这一关系曲线称为调节系统的静态特性曲线。静态特性的好坏直接影响调节系统工作的好坏，影响汽轮机的运行状态。速度变动率和迟缓率是影响静态特性好坏的主要参数。1、调节系统的速度变动率由右图可以看出：汽轮机在负荷P0=0时（空负荷）具有最大转速n2,而在额定负荷Pe时具有最低转速n1。两个转速之差与汽轮机平均转速之比的百分数，称为调节系统的速度变动率。由于发电机经常在额定转速下运行，为方便期间一般都采用额定转速代替平均转速。可见，速度变动率就相当于汽轮机从空负荷至额定负荷的速度变化率。其一般值为3%～6%，常用值为4%～5%。速度变动率越大，单位负荷引起的转速变化也越大，或说速度变动率越大，转速变化引起的负荷变化越小。对一台汽轮机而言，调节系统的稳定性与速度变动率有很大的关系。速度变动率打者，系统频率变化时负荷摆动小，这台汽轮机稳定性就好；反之，稳定型就差。因此，汽轮机调节系统的速度变动率一般不应小于3%。2、调节系统的迟缓率73由于调节系统的感应机构、放大机构、配汽机构等存在一定的摩擦阻力，使升降负荷方向的特性曲线不重合。如下图所示，在同一负荷下对应的汽轮机转速有一个差值，在同一转速时对应的负荷也不同，存在一个差值破坏了转速与负荷间的单值对应关系。把由于迟缓而造成的统一负荷下的转速差与额定转速之比的百分数叫做调节系统的迟缓率，或不灵敏度。迟缓率的存在不利于汽轮机的运行，手动调节电负荷时容易造成超速，自动调节时，频率稍有变化会造成调节系统不稳，同时恶化了甩负荷时的稳定性，造成汽轮机转速额外升高。造成迟缓率过大的原因是多方面的。在运行和检修方面的原因主要是：检修质量不佳；随动滑阀、压力变换器滑阀、调速汽阀、油动活塞等间隙过小；滑阀体有毛刺或清扫不干净；压力变换器支点不正；弹簧与侧壁发生摩擦；以及运行中油中含水，滑阀、套筒被腐蚀，油中含有杂质，凸轮传动机构润滑情况不良等。因此，在设计、制造、安装、检修中要把住调节系统诸元件的质量关，在运行中加强维护，使调节系统的迟缓率降低到一定限度。3、速度变动率与迟缓率之间的关系调节系统的迟缓率对调节的质量有关。在运行中，机组负荷的摆动值与调节系统的迟缓率成正比，与调节系统的速度变动率成反比。迟缓率的不良影响是通过速度变动率发挥出来。在迟缓率不变时，调节系统的速度变动率越小，迟缓率对调节系统的稳定性影响越大。因此，对于一台并列运行的机组来说，为使其稳定运行，不仅要求迟缓率要小，而且速度变动率也要整定合适。第五节汽轮机典型事故处理一、汽轮机动静部分摩擦及大轴弯曲㈠、事故原因1、动静部分发生摩擦的原因1）动静间隙安装、检修调整不当2）动静部套加热或冷却时，膨胀或冷却不均匀3）受力部分机械变形超过允许值4）推力轴承或主轴瓦损坏5）机组强烈振动6）转子装套部件松动有位移7）通流部分的部件损坏或硬质杂物进入通流部分8）在转子弯曲或汽缸严重变形的情况下强行盘车742、引起大轴弯曲的主要原因1）动静部分摩擦使转子局部过热2）停机后在汽缸温度较高时，由于某种原因使冷水进入汽缸，引起高温状态下的转子下侧接触到冷水，局部骤然冷却，出现很大的上下温差而产生热变形，造成大轴弯曲。据计算结果，当转子上下温差达到105～200℃时，就会造成大轴弯曲。转子金属温度越高，越容易造成大轴弯曲。3）转子的原材料存在过大的内应力，在较高的温度下经过一段时间运转后，内应力逐渐得到释放，从而使转子产生弯曲变形。㈡、事故现象由于这种事故发生在汽缸内，无法直接观察，因而只能根据事故的原因、现象进行判断。一般具有下列特征：1）机组振动增大，甚至强烈振动。2）前后汽封处可能产生火花。3）汽缸内部有金属摩擦声音。4）有大轴挠度指示表计的机组，指示值将增大或超限。5）若是推力轴承损坏，则推力瓦温度将升高，轴向位移指示值可能超标并发出信号。6）上下汽缸温差可能急速增加。三、事故处理办法通过各种特征，如机组振动增大、汽缸内有金属摩擦声或汽封处产生火花等，结合有关表计指示值变化判断是这种事故，应果断的故障停机，不要采取将负荷或降转速继续暖机，以致延误了停机时间而扩大事故，加剧设备的损坏。停机时要记录转子惰走时间，静止后进行手动盘车。如果盘车不动，不要强行盘动，必须全面分析研究，采取适当措施，直至揭缸检查。二、汽轮机水击汽轮机水击事故是一种恶性事故，如处理不及时，易损坏汽轮机本体。汽轮机运行中突然发生水击，将使高温下工作的蒸汽室、汽缸、转子等金属件骤然冷却，而产生很大的热应力和热变形，导致汽缸发生拱背变形，产生裂纹，并能使汽缸法栏结合面漏汽，胀差负值增大，汽轮机动静部分发生碰摩损伤；转子发生大轴弯曲，同样也使动静部分75发生碰摩，这些都将引起机组发生强烈振动。水击发生时，因蒸汽中携带大量水分，水的速度比蒸汽的速度低，将形成水赛汽道现象，使叶轮前后压差增大，导致轴向推力急剧增加，如果不及时紧急停机，推力轴承将过载而被烧毁，从而使汽轮机发生剧烈的动静碰摩而损坏。另外发生水击时，进入汽轮机的水将对高速旋转的动叶片起着制动作用，特别是低压级的长叶片，其叶顶线速度可高达300～400m/s以上，水滴对其打击力相当大，严重时将把叶片打弯或打断。总之，水击将导致汽轮机严重损坏。一、水击发生的原因1）锅炉的蒸发量过大或蒸发不均引起汽水共腾。2）运行人员误操作或给水自动调节失灵造成锅炉满水。3）汽轮机汽动过程中没有充分暖管或疏水排泄不畅，主蒸汽管道或锅炉过热器疏水系统不完善，可能把积水带入汽轮机内。4）机组停机时，降温降的过快，使汽温低于当时大气压下的包和温度而成为带水的湿蒸汽。5）汽轮机启动时，汽封供汽系统暖管不充分或排水不畅，使汽水混合物被送入汽封。6）停机后，忽视对凝汽器水位的监督，发生凝汽器满水，倒入汽缸。二、水击现象1）主蒸汽温度急速下降，主汽阀和调节汽阀的阀杆、法兰、轴封处可能冒白