当前位置: 燃汽轮机 >> 燃汽轮机发展 >> 汽轮机发生膨胀不畅的原因
汽轮发电机组的静止部件(汽缸、发电机定子、轴承箱)体积庞大,机组又是在高温状态下运行,这些部件受热后将发生膨胀。保证机组的膨胀正常是汽轮机运行中的一个十分重要的问题。今天因大师给大家讲讲汽轮机发生膨胀不畅的原因。
一
总体原因
1.滑销系统卡涩
汽轮发电机组滑销系统的作用是既要使膨胀畅通,又要对膨胀导向,以保证动静部分的间隙。滑销分为纵销、横销和立销。纵销和横销的交点称为死点,机组由死点向两端膨胀,死点一般在低压缸附近。
如果滑销系统存在卡涩,将导致缸体在受热时膨胀不出去,受到压缩而产生压应力;冷却时收缩不回来而产生拉应力。
滑销表面要有较高的光洁度,并与缸体的结合面有一定的间隙。加工精度不够、运行过程中的锈蚀或变形、缸体的跑偏等都可以导致间隙的消失,使卡涩发生。
滑销系统卡涩容易在机组长期停运之后发生。这是因为:长期停运使汽缸完全冷却,重新启机后的膨胀量大;而且长期停机容易使滑销表面发生锈蚀。
2.管道的作用力
汽轮机的缸体与各种蒸汽管道(主蒸汽管道、再热蒸汽管道、抽汽管道)连接。蒸汽管道对缸体的影响表现在两个方面:(1)管道受热膨胀时作用于缸体的力;(2)缸体膨胀时受到管道的约束。
3.螺栓间隙消失
低压缸支座与台板用螺栓连接,螺栓与支座之间预留一定的间隙,以保证低压缸的自由膨胀。如果间隙消失,将使膨胀受阻。发电机与台板的连接也会出现同样的问题。
4.缸体急剧加热或冷却
热蒸汽进入汽缸、长时间空转引起的低压缸缸温升高、冷空气或水进入汽缸,这些都将引起缸体的过量膨胀或收缩,使汽缸受到滑销系统和管道较大的约束力。
二
具体结构的原因
如果机组的各部位可以自由膨胀,受热后将不会产生任何应力。如果膨胀受到约束,将会有内应力出现并引起变形。这种变形有可能导致支撑系统刚度的降低,下面结合具体的结构进行分析。
1.落地轴承
这种轴承直接坐落在基础上,如果存在膨胀受阻,可以导致轴承座与台板之间出现间隙。
由于汽缸的重量(包括管道的附加力)通过轴承座作用在台板上,这使轴承座与台板之间产生很大的摩擦力,阻碍汽缸的膨胀。
当轴承座由汽缸推动时,着力点距离滑动面的距离较大,使推力与摩擦力之间产生一力偶,使前轴承箱发生倾斜,在接触面出现间隙。
汽缸膨胀受阻,也会对后轴承箱产生一个向后的推力,使后轴承箱倾斜,并使接触面出现间隙。
为了减少摩擦阻力,在轴承座与台板的接触面灌注抗燃润滑油,或在接触面安置专用的滑块。但要注意:如果润滑油固化或滑块失效,都可能使膨胀阻力增大。
2.低压缸轴承
大多数低压转子的轴承箱与低压排汽缸为一个整体。转子的载荷通过轴承传递到汽缸壳体,再通过汽缸的支承面和台板传递到基础。引起低压缸膨胀受阻的原因有:
(1)纵销。低压缸的前后端各有一只纵销,用来保证缸体膨胀时不偏离中心。这些销子的卡涩都可能影响到膨胀。
(2)凝汽器。低压排汽缸坐落在凝汽器上,凝汽器有外接管道。如果这些管道膨胀不畅,膨胀力可能将缸体顶起。
(3)汽缸内应力。低压缸体积庞大,而且存在大量的焊接部件,在受热时有可能发生不均匀的变形。
(4)汽轮机其他部位膨胀受阻。汽轮机的高、中、低压缸连同轴承座作为一个整体是相互连接的。汽轮机的膨胀死点一般在低压缸的进汽中分面附近。机组受热时,低压缸推动中压缸、中压缸推动高压缸向前膨胀。如果高压缸或中压缸的膨胀受阻,低压缸的膨胀也将受到影响。
尽管低压缸的蒸汽参数低,但是低压缸的体积大、刚度低,存在膨胀问题时容易发生变形,使汽缸的支承面与台板之间出现间隙。
(5)特殊结构。有的机组低压转子后轴承与发电机前轴承(或盘车装置)在同一轴承箱内,轴承箱的前端坐落在低压排汽缸上,后端直接坐落在基础台板上。当轴承箱的前端随排汽缸一同升降时,会使后端翘起,使接触面出现间隙。所以有时低压缸的膨胀问题反映在发电机轴承上。
3.端盖轴承
氢冷发电机多采用端盖轴承。转子的重量通过端盖和发电机机座传递到基础。运行中发电机定子的温升在50℃左右,由于定子的体积大,膨胀力也是不可忽略的。如果存在膨胀不畅,定子的变形将使定子与台板的结合面出现间隙。可能导致膨胀受阻的部位包括:
(1)立销。发电机定子的前后端各有一对立销。立销的卡涩使发电机垂直方向的位移受阻,还可以使轴向位移受阻。
(2)螺栓间隙。在定子的支承面与台板之间设有联系螺栓,螺栓与支承面有一定的间隙。间隙的消失将会影响到膨胀。