蒸汽燃气联合循环供热机组3S离合器区域振动规律与调整方法

蒸汽燃气联合循环供热机组 3S离合器区域振动规律与调整方法

邢 旺

大唐国际北京高井热电厂发电部

摘 要：有效控制汽轮机的振动对保障发电机组的安全有着重要意义，采用SSS离合器的蒸汽燃气联合循环机组汽轮机振动变化与通常汽轮机组不同。本文结合北京高井热电厂蒸汽燃气联合循环一拖一机组运行状况，对SSS离合器区域轴系振动进行了深入剖析，得出了振动变化的特殊规律，与机组轴向推力、润滑油温、SSS离合器啮合角度、机组运行方式有密切的联系，并归纳总结出了调控方法，为同轴系类型机组的振动控制提出了有效依据。

关键词：SSS离合器 振动 啮合

1. 概述

高井热电厂蒸汽燃气联合循环一拖一机组的汽轮机型号为LNCB157/75-10.30/0.500/565/565。蒸汽轮机高中压缸和低压缸之间通过SSS离合器连接，机组具有极限供热能力。

SSS离合器位于高中压缸与低压缸之间，非供热季机组抽凝运行时SSS离合器处于啮合状态，蒸汽进入低压缸做功带负荷，供热季时SSS离合器则处于解锁状态，中压缸排气全部进入热网，低压缸不进汽，转子处于盘车状态。

由于汽轮机高中牙缸转子与低压缸转子非刚性连接，机组振动变化规律与通常汽轮机不同，在变工况运行时尤其是供热季机组负荷及供热量频繁调整的情况下SSS离合器区域轴系振动变化明显。

二、正常运行中汽轮机轴系振动的影响因素

汽轮机组振动过大会使机组会使汽封间隙过大，从而导致机组的热经济性降低，同时会造成相连接的轴承、轴承座、主油泵、蜗轮、蜗杆、活动式联轴器、凝汽器及发电机冷却器的管道等发生共振，引起法兰连接螺栓振动，甚至会引起地脚螺栓断裂造成重大事故。因此明确汽轮机振动原因有着重要意义。

对于采用SSS离合器的蒸汽燃气联合循环机组，离合器也是汽轮机轴系的一部分，因此振动状况也受轴系的影响。

振动影响因素示意图

如示意图所示，正常运行中汽轮机组振动因素主要包括6个方面，汽轮机轴系振动在运行时受这些因素的影响呈现规律性变化。

2.1机组膨胀

机组的膨胀是受其滑销系统制约的，当机组的暖机时间不够或者升速加负荷过快，则机组各部分的膨胀就不一样，这样一方面会产生应力，减少机组的寿命；另一方面就会引起过大的差别膨胀，从而影响机组的开机过程。当机组的膨胀不充分时，极易引起机组的振动和动静碰磨。

2.2润滑油温

润滑油在轴瓦内形成的油膜如何是影响转子稳定性的一个重要影响因素，油膜的形成除了与轴承乌金有关外，还有一个重要因素就是润滑油油温，润滑油油温应该在一个合理的范围内，过高过低都对油膜的形成不利。

2.3轴封温度

轴封温度对机组振动的影响主要表现为温度对轴承座标高的影响和温度对端部汽封处动静间隙的影响。

2.4机组真空和排汽缸温度

机组真空及排汽缸温度的变化主要表现在对轴承座标高的影响上，所以会对机组的振动产生影响。

2.5发电机转子电流

　　发电机转子电流会因为发电机质量不均从而造成发热膨胀不均，从而引起机组振动变化。

2.6叶片断裂

汽轮机叶片断裂会造成转子质量不均从而造成振动剧烈变化。

三、汽轮机组SSS离合器区域振动的特殊变化规律

采用SSS离合器进行轴系连接的蒸汽燃气联合循环机组汽轮机，在SSS离合器区域的轴振有着独特的变化规律，主要表现在以下几方面：在受同一因素影响时与轴系其他轴承处变化趋势不同，这主要表现在两个方面：

3.1轴向膨胀

蒸汽燃气联合循环机组汽轮机SSS离合器区域振动同样受机组膨胀影响，但受机组轴向膨胀变化影响尤为突出,通常轴向位移绝对值升高SSS离合器区域振动上升，轴向位移绝对值下降振动也随之下降。

原因分析：SSS离合器的啮合状态与轴向推力有密切关系，无论轴系是正向膨胀还是负向膨胀，都会使SSS离合器离开最佳啮合点从而造成此区域振动上升。

3.2润滑油温

同样受润滑油温变化影响，但机组SSS离合器区域振动变化趋势与轴系其他部位不同。蒸汽燃气联合循环机组汽轮机SSS离合器区域振动与润滑油温变化趋势一致，润滑油温上升振动上升，润滑油温下降振动下降。与普通汽轮机振动受油温变化影响不同的是，正常情况下汽轮机轴系振动要求润滑油温在一个范围内，通常为40℃左右，过高过低都会造成机组振动变化。而SSS离合器区域则是很明显的润滑油温高振动高、润滑油温低振动低。

原因分析：蒸汽燃气联合循环机组汽轮机所采用的SSS离合器工作环境在润滑油内，因此通常情况下油温越低、粘度越高SSS离合器啮合状况越好，所以振动越低，反之则振动上升。

3.3啮合角度

采用SSS离合器的机组有一个很大的特点，既离合器的啮合角度直接影响SSS离合器区域振动乃至整个轴系振动。

原因分析：SSS离合器的啮合角度与离合器的运转工况有直接关系，甚至啮合不好会影响整个轴系中心的对中性，因此会对机组振动造成较大影响。

3.4运行方式

SSS离合器专为供热机组设计，当蒸汽燃气联合循环机组汽轮机由抽凝模式转换为背压模式时离合器区域振动会有较大程度降低，而当机组由背压模式转为抽凝模式时机组离合器区域振动通常都会有明显上升。

四、汽轮机组SSS离合器区域振动的调控方案

4.1轴向膨胀的调控

蒸汽燃气联合循环机组汽轮机轴向膨胀的直接参数是轴向位移，因此在控制汽轮机SSS离合器区域振动的过程中，将轴向位移维持在一个最佳范围是避免振动过大的最有效手段。蒸汽燃气联合循环机组汽轮机供热季时，可以通过调整供热蝶阀及连通管阀门开度来调整中排压力，使中压缸排汽压力在一个合理的范围内运行。

4.2润滑油温的调控

润滑油温低则汽轮机SSS离合器区域的振动低，因此我们在调整润滑油温时尽量在润滑油温的规定范围内维持低油温运行。

4.3啮合角度的调整

当蒸汽燃气联合循环机组汽轮机启动后SSS离合器区域振动明显较高而轴系其他区域振动随之变化时，基本可以确定离合器啮合角度存在问题。对于设计有中排旁路的机组来说可以直接通过解锁低压缸重新啮合的方式进行调整，而对于没有中排旁路的机组则需要利用机组调峰停机时进行离合器的重新啮合。

4.4运行方式的切换

采用SSS离合器的蒸汽燃气联合循环机组汽轮机背压或抽凝工况是根据网调及热调计划进行的，因此正常运行时不做切换。

五、结语

综上所述，采用SSS离合器的蒸汽燃气联合循环机组汽轮机离合器区域振动变化与通常汽轮机组不同，变化明显且具有特殊规律，与机组轴向推力、润滑油温、SSS离合器啮合角度、机组运行方式有密切的联系，在蒸汽燃气联合循环机组的正常运行过程中，要结合轴系振动与SSS离合器区域振动综合考虑，进行针对性调整，将机组振动控制在合理的范围内。

参考文献

[1]北京大唐发电股份有限公司高井热电厂汽轮机运行规程，2017.6

[2]靳智平：《电厂汽轮机原理及系统》，中国电力出版社，2006.6

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