#2汽轮机轴向位移异常分析及处理报告

＃2汽轮机轴向位移异常分析及处理报告
章建叶
一．＃2汽轮机轴向位移的设计值与调试值
ALSTOM公司制造厂最初提供的轴向位移设计控制值为：
跳闸报警报警跳闸
-0.70mm -0.50mm +0.30mm +0.50mm
ALSTOM公司现场调试专家是这样解释上述设计控制值的:
⑴汽轮机在3000r/mim时受轻微的轴向推力，因此习惯做法是将3000r/min 时的轴向位移确定为0mm。

⑵机组在设计工况下运行，轴向推力一般不大于20吨，对应推力盘位移量不超过0.30mm。

机组在调试期间，当负荷首次达300MW时，轴向位移已超过0.30mm的设计报警值；由于机组未发现异常，又找不到降低轴向位移显示值的具体办法，ALSTOM公司最终决定将正向报警值改为0.45mm，其余未变，移交电厂生产。

二．＃2汽轮机轴向位移异常现象
由于本次（2000年）小修后发现推力轴承工作面瓦块左右侧温差达8℃，比小修前上升了4℃，因此决定在2001年春节调停时对推力瓦进行解体检查。

解体后发现工作面瓦块正常，而非工作面上有三个瓦块的两个定位销已断裂，从断口外形看断裂时间已经很久，断裂原因至今不明。

2001年春节调停后机组启动投运，推力轴承工作面瓦块温差依然为8℃。

但轴向位移在机组负荷500MW以上时，在某些工况下已达0.45mm的报警值。

根据运行规程的规定要求，＃2机组被迫降低出力运行。

三．轴向位移显示值的演变历史
＃2汽轮机组于94年下半年调试至今已运行近7年，期间经历过大、中、小修各一次。

由于种种原因，目前已有很多调试、安装资料已经丢失，给问题的分析带来一定的困难。

现将不同时期典型状态下的轴向位移数据列表如下：
盘车(50r/min) 3000r/min 600MW 从盘车到600MW的变化量
投产到95年底大修前-0.05 / 0.39 0.44
大修后到00年底小修前-0.30 0 0.29 0.59
2000年小修后-0.16 0.13 0.39 0.55
2001年春节消缺后-0.10 0.20 0.47 0.57
说明：
1．上述数据来源于“集控运行抄表”和“开停机记录”。

2．在同一负荷下，因汽温、调门开度的不同轴向位移有一定的波动，比如600MW时，最大波动达0.06mm。

因此用抄表数据分析问题存在一定的误差。

3．98年中修时未对推力轴承作任何检修，因此检修前后数据相同，表中未列出。

4．2000年小修时，虽未对推力轴承进行检修，但对轴向位移测量卡件进行了校验，修正了部分误差，校验报告见附件。

5．2001年春节调停时对推力轴承进行了开瓦检查、测量卡件更换与校验等工作。

四．分析与推理
1．从上表可见，除95年底大修前的数据因资料不详，无可比性之外，大修后直到2001年春节消缺后的5年多时间里，有二个共同点：
（1）机组从盘车到600MW期间轴向位移的总变化量基本相同，约为0.55mm；
（2）机组从盘车到3000r/min期间轴向位移的变化量也基本相同，约为0.30mm。

由此可见，本次春节调停消缺后机组运行时的通流部分和推力轴承工作状况与以往一样，应该是好的。

2．机组在盘车时，转子在轴向没有推力，但由于中、低压及发电机转子重于高压转子，重力作用使转子弯曲，弯曲的转子旋转使推力盘靠在非工作面上（T侧）。

一般盘车时的油膜厚度为0.03~0.05mm，＃2汽轮机的设计推力间隙为0.22mm，因此，盘车时汽轮机的轴向位移应等于（X零位－0.22＋0.05）mm 左右。

3．按设计要求，机务将推力盘与工作面靠足时，间隙电压应为-10V DC，TSI指示应为0mm，而小修前校卡时发现：-10V DC时，TSI指示为-0.09mm。

小修校验后：-10V DC时，TSI指示为+0.01mm，且CRT指示为+0.08mm。

偏差竟达0.17mm，亦即小修前后因卡件校验而使轴向位移在零位处的偏差达
0.17mm，这就是小修前盘车时轴向位移为-0. 30mm，而小修后只有-0. 15mm的原因。

4．本机组从盘车到3000r/min的过程中，轴向位移的变化量达0.30mm。

从曲线图可知，机组刚到3000r/min时轴向位移的变化量只有0.23mm，在3000r/min稳定运行期间，轴向位移以同样的速率上升直至达0.30mm。

对此现象，原因有二：一是汽轮机盘车时推力盘靠在非工作面上，而当机组达3000r/min 时，推力盘则靠在工作面上;二是推力轴承座从50r/min到3000r/min的过程中其环境温度从30℃上升为50℃，温升达20℃，使推力瓦座受热膨胀，推力间隙从0.23mm增大到0.35mm左右, 3000r/min稳定一段时间以后，测量系统的工作环境温度就稳定了，因此，机组并网后的轴向位移变化才真实地反映了推力盘的位移。

同理，机组冷态启动过程中从盘车到3000r/min的轴向位移变化量要大于热态启动时的变化量。

五．ALSTOM的建议
以上情况我们及时电告了ALSTOM公司，ALSTOM公司立即派专家来现场了解情况。

ALSTOM专家经分析后认为＃2汽轮机的通流部分和推力瓦其工作状况是好的，轴向位移偏大的原因是零位不准造成的，最后ALSTOM公司给出以下两条建议：
1．将轴向位移的控制值调整如下：
跳闸报警报警跳闸
-0.60mm -0.40mm +0.55mm +0.60mm
2．机组有停机机会时，对轴向位移的零位进行重新核对和调整，从而确定合理的控制值。

六．结论与处理对策
1．根据设计，从3000r/min到600MW过程中机组轴向位移的变化量不应超过0.30mm，这次机组消缺投入运行后的数据表明轴向位移并未超过0.30mm，且变化趋势与以往五年多的运行数据相近，因此认为机组的通流部分和推力瓦的工作状况是好的。

2．投产以来的经验表明：机组冷态启动从盘车到3000r/min过程中的轴向位移变化量为0.30mm左右。

其原因有两部分组成：一是盘车时推力盘与非工作面靠足，3000r/min时推力盘与工作面靠足；二是润滑油温从30℃上升到45℃，使推力瓦座受热膨胀，推力间隙增大所致。

3．根据机组的实际运行情况并接合ALSTOM公司的建议，决定暂时将轴向位移的报警及跳闸定值修改如下：
软报警（CRT）硬报警跳闸
+0.45mm +0.50mm +0.55mm
七．对今后工作的建议及注意事项
1．推力轴承在检修状态下，当推力盘与工作面靠足校对轴向位移零位时，仪控应确认间隙电压为-10V DC，确认TSI指示为0.00mm，CRT指示为0.00mm，误差不应超过1/100mm。

2．多年来的经验表明，由于种种原因轴向位移的零位很难校核到0mm，因此，轴向位移的报警及跳闸控制值应按下表给出：
跳闸(mm) 报警(mm) 报警(mm) 跳闸(mm)
X－0.70 X－0.50 X＋0.30 X＋0.50
备注：x为机组3000r/min时轴向位移的稳定值。