发电厂汽轮机转子惰走时间延长原因分析

发电厂汽轮机转子惰走时间延长原因分析

朱青海

苏州热工研究院有限公司广东深圳518124

摘要：汽轮机打闸后，转子在惯性作用下仍会持续转动一段时间，从机组主汽阀和调速汽阀关闭开始，转子由额定转速下降至完全静止所需时间称为转子惰走时间。描述转速下降趋势与转子惰走时间关系的曲线，称为转子惰走曲线。生产过程中经常利用转子惰走曲线来分析判断转子惰走情况。一般来讲，转子惰走时间过长，可能是由于汽轮机供汽管道或抽汽管道上阀门严密性差，有蒸汽漏入汽轮机内；转子惰走时间过短，则可能是机组发生动静碰摩或轴瓦磨损等，造成机械摩擦力增大。

关键词：发电厂；汽轮机；转子惰走时间；延长；分析

1导言

在停机时，脱扣汽轮机后，主汽阀、高压调节阀和中压联合汽阀伞部关闭，汽轮机停止进汽，转子在自身惯性的作用下继续转动的过程，称之为转子惰走。蒸汽不能及时通过疏水管排入凝汽器，是转子惰走时间延长的原因。应该对主汽轮机进行解体检查。彻底解决主汽门关闭不严的缺陷，对主汽门前疏水阀进行检查消缺，提高阀门动作的可靠性。

2汽轮机发展概述分析

公元1世纪，亚历山大的希罗记述的利用蒸汽反作用力而旋转的汽转球，又称为风神轮，是最早的反动式汽轮机的雏形。1629年，意大利的Gde布兰卡提出由一股蒸汽冲击叶片而旋转的转轮。1882年，瑞典的C.G.Pde拉瓦尔制成第一台5马力（3.67千瓦）的单级冲动式汽轮机。1884年，英国的C.A.帕森斯制成第一台10马力（7.35千瓦）的单级反动式汽轮机。1910年，瑞典的B.&F.容克斯川兄弟制成辐流的反动式汽轮机。

19世纪末，瑞典拉瓦尔和英国帕森斯分别创制了实用的汽轮机。拉瓦尔于1882年制成了第一台5马力(3.67千瓦)的单级冲动式汽轮机，并解决了有关的喷嘴设计和强度设计问题。单级冲动式汽轮机功率很小，已很少采用。

20世纪初，法国拉托和瑞士佐莱分别制造了多级冲动式汽轮机。多级结构为增大汽轮机功率开拓了道路，已被广泛采用，机组功率不断增大。帕森斯在1884年取得英国专利，制成了第一台10马力的多级反动式汽轮机，这台汽轮机的功率和效率在当时都占领先地位。

3汽轮机按照工作原理分为冲动式汽轮机和反动式汽轮机

汽轮机是一种以蒸汽为动力，并将蒸气的热能转化为机械功的旋转机械，是现代火力发电厂中应用最广泛的原动机。汽轮机具有单机功率大、效率高、寿命长等优点。冲动式汽轮机蒸汽主要在静叶中膨胀，在动叶中只有少量的膨胀。反动式汽轮机蒸汽在静叶和动叶中膨胀，而且膨胀程度相同。

由于反动级不能作成部分进汽，因此第一级调节级通常采用单列冲动级或双列速度级。如中国引进美国西屋（WH）技术生产的300MW、600MW机组。

世界上生产冲动式汽轮机的企业有：美国通用公司（GE）、英国通用公司（GEC）、日本的东芝（TOSHIBA）和日立、俄罗斯的列宁格勒金属工厂等。制造反动式汽轮机的有美国西屋公司（WH）、日本三菱、英国帕森斯公司、法国电器机械公司（CMR）德国（SIEMENS）。等，

4对转子惰走曲线的分析

某发电厂在2009年2月6日１号机组曾有过一次调停，运行下况相似。从l号机组2次停机转子惰走曲线可以看出2次惰走在第一阶段就开始有了差别，但差别不大；从惰走第二阶段开始两曲线斜率的变化有了较大差别，且转速越低差别越大。转子转速接近0时由于轴承油膜破坏机械阻力增大，转速会有一个骤减到零的突变，而4月26日停机突变不明显。2月6日停机惰走第一阶段与第二阶段时间之比约为2：l；4月26日停机惰走两阶段时间之比约为4：3。

5导致转子惰走时间延长的原因分析

5.1转子所受阻力分析

转子所带的主机润滑油泵、盘车齿轮等负载每次停机摹本都一样，主要从润滑油压、油质和油温考虑。机组打闸前已经启动辅助交流润滑油泵，可保证转子转速下降过程中润滑油压保持稳定，油温通过自动调整控制在38℃，通过对润滑油箱取样分析润滑油的颗粒度、黏度、含水量等参数均在合格范围内。转子惰走到2200r／min时联锁启动顶轴油泵，建立母管油压12．5MPa，各瓦顶轴油压在7－8MPa，即各轴承的油膜建立稳定。因此轴承的磨擦阻力与以前停机工况是接近的。

5.2凝汽器背压产生的阻力分析

本次为不破坏真空停机，转子惰走开始时2台真空泵运行，凝汽器背压在3．7kPa(ABS)。能够保证各级疏水的畅通，凝汽器背压与以往停机时的背压参数相当，属于正常。

5.3转子的蒸汽推力分析

5.3.1高、低压旁路门内漏

机组打闸后，高旁未开，低旁开至100％，14min低旁自动关至0。如果存在中压缸主汽门和洞门关闭不严的情况，其泄漏可以使转子惰走时间延长。但从打闸后中压缸上下缸各测点金属温度未出现快速下降和低旁关闭后再热蒸汽压力一直为0两点分析可以排除此种可能。另外，从上述2次停机惰走曲线的对比情况来看，促使转子延长惰走的外力贯穿于惰走始终，而低旁14min后才关闭，如果真是由于中压缸主汽门泄漏导致，两惰走曲线的第一阶段应该是相同的，这与之前的1号机组2次停机转子惰走曲线分析结果矛盾。

5.3.2抽汽逆止门关闭不严

此次停机高加采用随机停运的方法，负荷150MW时将高、低加疏水全部倒至危及疏水，机组打闸时3号高加水位突升至330mm，高加跳闸给水切至旁路。但通过事件追忆可知，机组打闸时加热器抽汽逆止门和电动门关闭及时，且各抽汽管道的金属温度基本稳定，不存在返汽的现象。因此可以排除加热器返汽进入汽缸的可能性。另外，由于低旁曾经有过14min的全开，即惰走第一阶段内冷再与凝汽器相通，而促使转子惰走延长的外力在惰走第一阶段就存在，可以排除冷再通过高排逆止门返汽的可能。

5.3.3各蒸汽室、高压管道的疏水串流

机组负荷为57blW时，解除汽机疏水联锁控制，手动开启各路疏水，其中高压缸1号主汽门前管道疏水门故障无法开启。2：31负荷40Mw时汽机打闸，检查所有开启的疏水门后温度正常。由于凝汽器一直处于真空状态，可以保证不同压力等级的疏水不会发生串流。

6结论

通过以上分析，判断该机组此次停机转子惰走时间异常的主要原因为顶轴油泵出力异常，由于顶轴油压建立情况不良，在轴承处发生轻度磨损，导致轴系机械阻力增大，转速快速下降，转子惰走时间缩短。理论上分析转子偏心值增大及轴承振动现象的产生可能是在油档或轴封处发生了碰摩，但实际检查并未发现异常，在今后机组启停过程中可加强监视。

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