汽轮机振动大的原因分析及其解决方法 摘要：为了保障城市经济的发展与居民用电的稳定，加强汽轮机组日常保养与维护，保障城市供电已经成为了火力发电厂维护部门的重要任务。文章就汽轮机异常振动的原因进行了分析与故障的排除，在振动监测方面应做的工作进行了简要的论述。 关键词：汽轮机；异常振动；故障排除；振动监测；汽流激振现象 对转动机械来说，微小的振动是不可避免的，振动幅度不超过规定标准的属于正常振动。这里所说的振动，系指机组转动中振幅比原有水平增大，特别是增大到超过允许标准的振动，也就是异常振动。任何一种异常振动都潜伏着设备损坏的危险。比如轴系质量失去平衡（掉叶片、大轴弯曲、轴系中心变化、发电机转子内冷水路局部堵塞等）、动静磨擦、膨胀受阻、轴承磨损或轴承座松动，以及电磁力不平衡等等都会表面在振动增大，甚至强烈振动。 而强烈振又会导致机组其他零部件松动甚至损坏，加剧动静部分摩擦，形成恶性循环，加剧设备损坏程度。异常振动是汽轮发电机运转中缺陷，隐患的综合反映，是发生故障的信号。因此，新安装或检修后的机组，必须经过试运行，测试各轴承振动及各轴承处轴振在合格标准以下，方可将机组投入运行。振动超标的则必须查找原因，采取措施将振动降到合格范围内，才能移交生产或投入正常运行。 一、汽轮机异常振动原因分析 汽轮机组担负着火力发电企业发电任务的重点。由于其运行时间长、关键部位长期磨损等原因，汽轮机组故障时常出现，这严重影响了发电机组的正常运行。汽轮机组异常振动是汽轮机常见故障中较为复杂的一种故障。由于机组
的振动往往受多方面的影响，只要跟机本体有关的任何一个设备或介质都会是机组振动的原因，比如进汽参数、疏水、油温、油质、等等。因此，针对汽轮机异常震动原因的分析就显得尤为重要，只有查明原因才能对症维修。针对导致汽轮机异常振动的各个原因分析是维修汽轮机异常振动的关键。 二、汽轮机组常见异常震动的分析与排除 引起汽轮机组异常振动的主要原因有以下几个方面，汽流激振、转子热变形、摩擦振动等。 （一）汽流激振现象与故障排除 汽流激振有两个主要特征：一是应该出现较大量值的低频分量；二是振动的增大受运行参数的影响明显，且增大应该呈突发性，如负荷。其原因主要是由于叶片受不均衡的气体来流冲击就会发生汽流激振；对于大型机组，由于末级较长，气体在叶片膨胀末端产生流道紊乱也可能发生汽流激振现象；轴封也可能发生汽流激振现象。针对汽轮机组汽流激振的特征，其故障分析要通过长时间的记录每次机组振动的数据，连同机组满负荷时的数据记录，做出成组曲线，观察曲线的变化趋势和范围。通过改变升降负荷速率，从5T/h到50T/h的给水量逐一变化的过程，观察曲线变化情况。通过改变汽轮机不同负荷时高压调速汽门重调特性，消除气流激振。简单的说就是确定机组产生汽流激振的工作状态，采用减低负荷变化率和避开产生汽流激振的负荷范围的方式来避免汽流激振的产生。 （二）转子热变形导致的机组异常振动特征、原因及排除 转子热变形引发的振动特征是一倍频振幅的增加与转子温度和蒸汽参数有密切关系，大都发生在机组冷态启机定速后带负荷阶段，此时转子温度逐渐升
660MW超超临界机组汽轮机真空系统 节能运行分析 摘要：针对某厂660MW#7机组汽轮机真空系统设计布置及运行情况进行分析，为提高机组凝汽器真空，进一步降低机组煤耗，提出新的建议及改造方案，不断提高机组运行经济性。 关键词：抽真空系统；真空泵；节能改造。 1抽真空系统布置方式节能分析 1.1概述 我厂四期#7机组为超超临界、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机，型号为N660-27/600/600，机组凝汽器为双背压汽轮机，给水泵汽轮机排汽入单独的凝汽器。每台主汽轮机设置3台50%机械水环式真空泵组，2台运行1台备用。在机组启动建立真空期间，3台泵同时投入运行。型号：2BW5353-0EL4平面泵。循环水系统采用带自然通风冷却塔的再循环扩大单元制供水系统。机组配循环水泵两台（每台机组配置一台定速电机和一台双速电机）。冷却塔一座，循环水供水和排水管各一根，回水沟一条。 1.1.1凝汽器介绍 本机组所采用凝汽器是表面式的热交换器,冷却水在管内流动过程中与管外的排汽进行热交换,使排汽凝结成水,同时使凝汽器形成真空。凝汽器采用双背压设计,即两个凝汽器在运行中处于两个不同的压力下工作。当循环水进入第一个凝汽器后吸收热量,水温升高,然后再进入第二个凝汽器(第一个凝汽器出口水温即为第二个凝汽器的入口水温)。由于凝汽器的特性主要取决于冷却水的温度,不同的水温对应不同的背压,于是在两个凝汽器中形成了不同压力,即低压凝汽器和高压凝汽器。双背压凝汽器的优点： ①根据传热学原理，双背压凝汽器的平均背压低于同等条件下单背压凝汽器的背压，因此汽机低压缸的焓降就增大了，从而提高了汽轮机的经济性。 图（1）凝汽器结构 ②双背压凝汽器的另一个优点 就是低背压凝汽器中的低温凝结水 可以进入高背压凝汽器中去进行加 热，既提高了凝结水温度，又减少了 高背压凝汽器被冷却水带走的的冷 源损失。低背压凝汽器中的低温凝结 水通过管道利用高度差进入高背压 凝汽器管束下部的淋水盘，在淋水盘 内，低温凝结水与高温凝结水混合在 一起，再经盘上的小孔流下，凝结水 从淋水盘孔中下落的过程中，凝结水 被高背压低压缸的排汽加热到相应 的饱和温度。在相同条件下，双背压 凝汽器的平均压力低于循环水并联 的单压凝汽器的压力，可提高循环效 率。凝汽器结构见图（1）。凝汽器两个壳体底部为连通的热井,上部布置有低压加热器、小汽机排汽管、减温减压器和低压侧抽气管等。凝汽器抽空气管布置在其管束区中心以抽吸其内的不凝结气体。高、低压凝汽器中的抽空气管采用串联结构,不凝结气体由高压侧流向低压侧,最后由低压凝汽器冷端引向真空泵。这种结构可减轻真空泵的负担,减少其备用台数,使系统简化。 1.1.2主机凝汽器规范 表（1）：本机组凝汽器规范
October 2006 The Second Annual Conference of The Ultra-Supercritical KS12-1： 超超临界电厂的现代汽轮机技术 Dipl.-Ing. Werner Heine 西门子发电部汽轮机生产线管理部部长,德国 摘要 现代的超超临界级燃煤电厂需要高效的汽轮机，以承受高达300 bars 的蒸汽压力和高达600°C 及以上的蒸汽温度。除了经济原因，还有二氧化碳排放的环境问题，使得不仅需要在大型的1000 MW 电厂上采用最新的超超临界技术，也要在相对较小的机组，如600 MW 机组上使用该技术。除了边界条件外，电网波动的稳定能力也是一个关键要求。在这方面西门子公司非常重视，并通过使用额外的阀门，即补汽调节阀，提高进入高压汽机的最大主蒸汽质量流量。利用该技术，理论上可以将功率提高达20％。十多年来，西门子发电部已经积累了很多良好的运行经验，因此在该领域建立了完善的理论。从经济角度看，通过补汽调节阀来扩展功率的方法，比在标准运行工况下对整个汽机节流，或使用控制级要好。除概括地介绍西门子超超临界汽轮机技术外，还重点介绍了高压汽机的新特点，即所谓的内部旁路冷却。配汽方案及同其他方案，如控制级的比较。最后，介绍了一些改善600MW 机汽机热耗率研究的最终结果。 超超临界蒸汽发电厂用西门子汽轮机技术 图 1: 为超超临界开发的SST 6000的3D 视图
几十年来，西门子公司对于汽轮机的配置，一直倾向于单独的高压和中压模块与灵活的低压模块系统相结合，从而对不同的现场工况都能适应和优化。根据设备最高效率的要求，及随之而来的增高的蒸汽参数，西门子公司不断对模块进行地改良，从而确保西门子 汽轮机设备具有较高的可用率和可靠性。 图 2是超临界电厂用西门子高压汽机的典型设计的横向和纵向断面图。 外缸的蒸汽入口区域为铬含量10%的铸钢，其壁厚明显降低。而外缸的高压排汽部位为铬含量1%的铸钢。两个蒸汽入口通道都与汽机的下半部分相连。进汽室分别位于3点钟和9点钟位置。外缸没有水平中分线，汽机为圆筒形设计。 图 2: 典型的超临界电厂用西门子高压汽机断面图 针对最高蒸汽温度高达600 °C，西门子公司开发了高压汽机的内部冷却系统。如上述介绍，该技术可以提高运行的灵活性和安全性，降低材料使用，并改善汽机内部的温度分布。 高压汽机内部旁路冷却 内部冷却概念的示意图如图 3所示。该冷却方式的基本原理是用来自膨胀管路的温度相对较低的蒸汽替代热的节流蒸汽，以冷却推力平衡活塞的第二部分。 October 2006 The Second Annual Conference of The Ultra-Supercritical
关于汽轮机振动分析及处理 火力发电是我们公司主要安装的机组为了保证机组运行稳定，我们安装必须按照图纸施工。汽轮机作为发电系统的重要组成部分，其故障率的减少对于整个系统都有着重要的意义。汽轮机异常振动是发电厂常见故障中比较难确定故障原因的一种故障，针对这样的情况，加强汽轮机异常振动分析，为安装部门提供基础分析就显得极为必要。 一、汽轮机异常振动原因分析。 由于机组的振动往往受多方面的影响，只要跟机本体有关的任何一个设备或介质都会是机组振动的原因，比如进汽参数、疏水、油温、油质、等等。因此，针对汽轮机异常震动原因的分析就显得尤为重要，只有查明原因才能对症维修。针对导致汽轮机异常振动的各个原因分析是维修汽轮机异常振动的关键。 二、汽轮机组常见异常震动的分析与排除。 引起汽轮机组异常振动的主要原因有以下几个方面，汽流激振、转子热变形、摩擦振动等。针对着三个主要方面以下进行了详细的论述。 （一）汽流激振现象与故障排除（安装不需考虑）。 汽流激振有两个主要特征：一是应该出现较大量值的低频分量；二是振动的增大受运行参数的影响明显，如负荷，且增大应该呈突发性。其原因主要是由于叶片受不均衡的气体来流冲击就会发生汽流激振；对于大型机组，由于末级较长，气体在叶片膨胀末端产生流道紊乱也可能发生汽流激振现象；轴封也可能发生汽流激振现象。针对汽轮机组汽流激振的特征，其故障分析要通过长时间（一年以上）记录每次机组振动的数据，连同机组满负荷时的数据记录，做出成组曲线，观察曲线的变化趋势和范围。通过改变升降负荷速率，从5T/h到50/h 的给水量逐一变化的过程，观察曲线变化情况。通过改变汽轮机不同负荷时高压调速汽门重调特性，消除气流激振。简单的说就是确定机组产生汽流激振的工作状态，采用减低负荷变化率和避开产生汽流激振的负荷范围的方式来避免汽流激振的产生。 （二）转子热变形导致的机组异常振动特征、原因及排除。 转子热变形引发的振动特征是一倍频振幅的增加与转子温度和蒸汽参数有密切关系，大都发生在机组冷态启机定速后带负荷阶段，此时转子温度逐渐升高，材质内应力释放引起转子热变形，一倍频振动增大，同时可能伴随相位变化。由于引起了转子弯曲变形而导致机组异常振动。转子永久性弯曲和临时性弯曲是两种不同的故障，但其故障机理相同，都与转子质量偏心类似，因而都会产生与质量偏心类似的旋转矢量激振力。 与质心偏离不同之处在于轴弯曲会使两端产生锥形运动，因而在轴向还会产生较大的工频振动。另外，转轴弯曲时，由于弯曲产生的弹力和转子不平衡所产生的离心力相位不同，两者之间相互作用会有所抵消，转轴的振幅在某个转速下会有所减小，即在某个转速上，转轴的振幅会产生一个“凹谷”，这点与不平衡转子动力特性有所不同。当弯曲的作用小于不衡量时，振幅的减少发生在临界转速以下；当弯曲作用大于不平衡量时，振幅的减少就发生在临界转速以上。针对转子热变形的故障处理就是更换新的转子以减低机组异常振动。没有了振动力的产生机组也就不会出现异常振动。 （三）摩擦振动的特征、原因与排除 摩擦振动的特征：一是由于转子热弯曲将产生新的不平衡力，因此振动信号的主频仍为工频，但是由于受到冲击和一些非线性因数的影响，可能会出现少量分频、倍频和高频分量，有时波形存在“削顶”现象。二是发生摩擦时，振动的幅值和相位都具有波动特性，波动持续时间可能比较长。摩擦严重时，幅值和相位不再波动，振幅会急剧增大。三是降速过临界时的振动一般较正常升速时大，停机后转子静止时，测量大轴的晃度比原始值明显增加。摩
700℃超超临界燃煤发电机组发展情况概述（一） 目前，在整个电网中，燃煤火力发电占70%左右，电力工业以燃煤发电为主的格局在很长一段时期内难以改变。但是，燃煤发电在创造优质清洁电力的同时，又产生大量的排放污染。为实现2008年G8（八国首脑高峰会议）确定的2050年CO2排放降低50%的目标，提高效率和降低排放的发电技术成为欧盟、日本和美国重点关注的领域。洁净燃煤发电技有几种方法，如整体煤气化联合循环（IGCC）、增压流化床联合循环（PFBC）及超超临界技术（USC）。目前，超超临界燃煤发电技术比较容易实现大规模产业化。 超超临界燃煤发电技术经过几十年的发展，目前已经是世界上先进、成熟达到商业化规模应用的洁净煤发电技术，在不少国家推广应用并取得了显著的节能和改善环境的效果。据统计，目前全世界已投入运行的超临界及以上参数的发电机组大约有600余台，其中美国约有170台，日本和欧洲各约60台，俄罗斯及原东欧国家280余台。目前发展700℃超超临界发电技术领先的国家主要是欧盟、日本和美国等。700℃超超临界机组作为超超临界机组未来发展方向，本文对其发展情况进行概述，供参考。 一、概念 燃煤发电机组是将煤燃烧产生的热能通过发电动力装置（电厂锅炉、汽轮机和发电机及其辅助装置等）转换成电能。燃煤发电机组主要由燃烧系统（以锅炉为核心）、汽水系统（主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等组成）、发电系统（汽轮机、汽轮发电机）和控制系统等组成。燃烧系统和汽水系统产生高温高压蒸汽，发电系统实现由热能、机械能到电能的转变，控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。 燃煤发电机组运行过程中，锅炉内工质都是水，水的临界点压力为22.12MPa，温度374.15℃；在这个压力和温度时，水和蒸汽的密度是相同的，就叫水的临界点。超临界机组是指主蒸汽压力大于水的临界压力22.12 MPa的机组，而亚临界机组是指主蒸汽压力低于这个临界压力的机组，通常出口压力在15.7～19.6 MPa。习惯上，又将超临界机组分为两个类型：一是常规超临界燃煤发电机组，其主蒸汽压力一般为24兆帕左右，主蒸汽和再热蒸汽温度为566～593℃；二是超超临界燃煤发电机组，其主蒸汽压力为25～35 MPa及以上，主蒸汽和再热蒸汽温度一般600℃以上，700℃超超临界燃煤发电机组是超超临界发电技术发展前沿。在超临界与超超临界状态，水由液态直接成为汽态，即由湿蒸汽直接成
第十六节气流激振 据国外资料报导在300MW和500MW 机组上曾发生过几起汽流激振的例子。为了能较快地对这一种振动做出确切的诊断并制定有效的消振对策，下面将分别讨论汽流激振机理、特征和消振对策。 2.16.1 汽流激振机理 这种振动是近十几年内在大容量高压汽轮机上发现的新问题，国处除对其振动机理进行过理论探讨外，一些国家，例如西德和美国，还建立了模拟置进行有关参数的测试，从其试验研究结果看，引起汽流激振的机理主要是由于密封间隙内压力径向分布不均和转子转矩径向不平衡，下面具体讨论这两种激振力引起振动的机理。 2.16.1.1 汽封腔内压力周向变化起的激振力 首先将轴封简化如图所示的两个齿，分别表示密封蒸汽入口和出口，轴封腔室内的压力在温度一定时，正比于腔室内的流量，假定转子在静止位置时前后齿的径向间相等，蒸汽流入量等于流出量，腔室内无环流。若出口间隙小于入口间隙，如图，当转子发生径向位移时（这是所有自激振动的首要前提），出口齿通流面积的相对变化比入口齿通流面积相对变化林大，如果转子径向位移使该方向轴封间隙增大，则出口齿面积与入口齿面积这比也静止时的增大了，蒸汽流出量大于流入量，轴封腔室内压力降低；反之，则会增高。由于转子的惯性作用，轴子位移和压力变化不是同步的，即转子向上位移到最高位置时，上部间隙为最小，但此时腔室内压力不是最高的；当转子从上部回到静止位置附近时，上部腔室内压力才是最高的。这样转子上下注会形成一个压差，促使转子从静止位置继续向下运动，而使转子不能在位置上停留。在转子继续向下运动的过程中，这种惯性滞后作用使下部腔室内压力又开始增加，这种汽体压将促使转子产生位移，形成涡动，由于涡动是汽流引起的，故称它为汽流激振。 当轴封间隙如图所示，情况则正好相反，轴封腔室内的压变化引起的力又阻碍转子移动，使转子趋于稳定。 上述分析的腔室内压差变化引起转子涡动力的分解，如图所示。当δm1>δm2时，腔压差作用在转子上使转子发生位移的力，该力与转子弹性恢复力之间夹角为Φ，Φ一般为0-90o。此位移力可分解为一个与转子弹性恢复力方向相同的力；另一个与阻尼力相反的力，起负阻尼作用，当此力大于系统阻力时，转子便会产生自激振动。 当δm1＜δm2时，腔室内压差作用在转子上的位移力正好与上述相反，如图所示，此力也可分解为两个力，一个与转子不平衡离心力方向相同；另一个与系统阻尼力方向相同，由此增加系统的稳定性。
国外超超临界机组技术的发展状况 一、超超临界的定义 水的临界状态点：压力 22.115MPa，温度374.15℃；蒸汽参数超过临界点压力和温度称为超临界。锅炉、汽轮机系列（通常以汽轮机进口蒸汽初压力划分等级）：次中压2.5 MPa，中压3.5 MPa，次高压6.5 MPa，高压9.0MPa，超高压13.5 MPa ，亚临界16.7 MPa，超临界24.1 MPa。 超超临界（Ultra Super-critical）（也有称高效超临界High Efficiency Supercritical））的定义：丹麦人认为：蒸汽压力27.5MPa是超临界与超超临界的分界线；日本人认为：压力>24.2MPa，或温度达到593℃(或超过 566℃)以上定义为超超临界；德国西门子公司的观点：从材料的等级来区分超临界和超超临界；我国电力百科全书：通常把蒸汽压力高于27MPa称为超超临界。 结论：其实没有统一的定义，本质上超临界与超超临界无区别。 二、国外超超临界技术发展趋势 （一）超超临界机组的发展历史 超超临界机组发展至今有50年的历史，最早的超超临界机组于1957年投产，建在美国俄亥俄州（Philo 电厂6#机组），容量为125MW，蒸汽进汽压力31MPa，进汽温度621 / 566 / 566 C（二次再热）。汽轮机制造商为美国GE公司，锅炉制造商为美国B&W公司。 世界上超超临界发电技术的发展过程一般划分为三个阶段： 第一阶段（上世纪50-70年代）
以美国为核心，追求高压/双再的超超临界参数。1959年Eddystone 电厂1#机组，容量为325MW，蒸汽压力为34.5MPa，蒸汽温度为 649 / 566 / 566 C（二次再热），热耗为8630kJ/kWh，汽轮机制造商美国WH 公司，锅炉制造商美国CE公司。其打破了最大出力、最高压力、最高温度和最高效率的4项记录。1968 年降参数（32.2MPa/610/560/560 C）运行直至今，但至今仍是世界上蒸汽压力和温度较高的机组。 结果，早期的超超临界机组，更注重提高初压（30MPa或以上）,迫使采用二次再热。使结构与系统趋于复杂，运行控制难度更难，并忽视了当时技术水平和材料水平，使机组可用率不高。 第二阶段（上世纪80年代） 以材料技术发展为中心，超超临界机组处于调整期。锅炉和汽轮机材料性能大幅度提高，电厂水化学方面的认识更趋深入，美国对已投运的超临界机组进行大规模的优化和改造，形成了新的结构和新的设计方法，使可靠性和可用率指标达到甚至超过了相应的亚临界机组。其后，美国将超临界技术转让给日本，GE公司转让给东芝和日立公司，西屋公司转让给三菱公司。 第三阶段（上世纪90年代开始） 迎来了超超临界机组新一轮的发展阶段。主要原因是国际上环保要求日趋严格，新材料的开发成功，常规超临界技术的成熟。大规模发展超超临界机组的国家以日本、欧洲（德国、丹麦）为主要代表。日本以川越电厂31 MPa /654℃/566℃/566℃超超临界为代表，开拓了一条从引进到自主开发，有步骤有计划的发展之路，成为当今超超临界技术领先国家。其值得我们认真学习。 三、各国超超临界发电技术情况
汽轮机安装振动原因及防范策略 发表时间：2020-03-16T22:51:13.407Z 来源：《电力设备》2019年第21期作者：姬传启 [导读] 摘要：随着我国社会水平的提升，经济步伐的推进，我国的电力事业也在这个过程中得到了较大程度的发展。 （中国能源建设集团黑龙江能源建设有限公司黑龙江省哈尔滨市 150016） 摘要：随着我国社会水平的提升，经济步伐的推进，我国的电力事业也在这个过程中得到了较大程度的发展。在发电厂中，汽轮机是非常重要的一项设备类型，是保障电力供应的重要基础。 关键词：汽轮机安装；振动原因；防范措施 社会经济与科技的发展，推动了我国电力领域的蓬勃发展。汽轮机是电力系统的重要部分，汽轮机安装过程非常复杂，对专业技术要求高，安装中受到各种因素影响，任何环节出现失误都会影响日后发电机厂的正常工作。有效地避免汽轮机在安装中出现故障十分重要。 1.关于汽轮机概述 汽轮机是我国现今电厂中的一项重要设备，是保障电力供应的重要基础。而当该设备运行一定时间之后，就很可能出现振动超出安全范围的情况，使得汽轮机的关键部件出现较大的磨损，并以此造成一定的隐患故障，进而使发电机组出现了不同程度的事故问题。可以说，汽轮机振动故障是汽轮机应用过程中非常难以处理的一项问题，对此，就需要我们能够从安装环节入手，从安装方面尽可能使其避免受到振动的影响，以此帮助其获得更好的运行稳定性以及运行效率。 2.汽轮机安装中振动的危害 汽轮机的安装属于安装行业当中对于精度要求较高、安装工艺复杂、难度较大的一项安装工程。汽轮机的安装不当是造成汽轮机组振动过大的一个重要原因。由于汽轮机的安装工序较为复杂精密，每一道工序完成的不到位都有可能导致机组振动。例如轴系不同心、滑销系统受阻、缸体受外力等安装中出现的问题，都是机组振动的诱因。汽轮机组振动过大所产生的危害是非常巨大的，容易导致机组内部各个部件的连接松动，基础同基础台板之间的连接刚性遭到削弱，或者直接造成机组的转动和静止两部分出现相互摩擦，轴瓦五金产生破裂，甚至可能导致转子出现弯曲、变形、断裂的情况，进而导致转子的动叶片损坏，危急保安器做出错误动作，最终造成整个汽轮机组被迫停止运行。 3.汽轮机安装中异常振动的原因分析 3.1运行时间长、关键部位长期磨损 汽轮机安装是安装行业中精度要求较高的一类机械。在实际运作中，发现它有很多环节难度较大，导致其安装中出现异常振动的原因复杂。根据实际探索安装工程发现，其中有一个原因就是运行时间长。运行时间长，导致汽轮机的关键部位受到长期磨损，从而在工艺复杂的安装工程中出现异常振动的情况。在汽轮机抽汽满足生产和生活上的供热需要的同时，应该注意运行的时间长短，注意几台机器之间的搭配，长期维护和保养关键部位，避免长时间磨损而不加保护维修。 3.2端部轴封磨损 位于低压处的轴承如果受损，则将导致设备的整体气密性不佳，使得大量空气深入低压缸设备，如果无法有效控制振动，则将造成真空高压端部轴有大量的气体泄漏，从而导致机组局部由于过度受热而变弯，也影响轴系的表层膜，使得其润滑度下降，加剧磨损，严重时会导致轴瓦乌金发生熔断问题。而且漏气所造成的损失也迅速上升。 3.3汽流激振和转子热变形 在汽轮机安装过程中，往往伴随着气流的转变和转子的加热。这些过程也会带来振动，且往往是由于气流激振导致的振动。这类原因是最难分析、最难消除的。想要彻底了解其中的问题，只能通过拆卸和实况研究转子热变形的情况。如果汽轮机振动超标，会给汽轮机后期的运作带来危险隐患。因此，一定要格外注意机组长期震动状态下是否有发生激振和热变。如果安装过程中发现振动异常并伴随转子热变形，很有可能导致机组无法正常启动。这也是目前常见的安装故障问题。 4.汽轮机安装振动异常的预防对策 4.1摩擦振动的预防 想要排除摩擦振动引发的故障，只能时时维护，并保证本体有关的任何一个设备或介质都能够保持较为完善的状态进行工作。因此，工作人员应该时刻关注机组的磨损情况，有特殊情况导致机组振动时，一定要及时报修。根据实际探索安装工程发现，如进汽参数、疏水等多重情况下都会导致摩擦加剧，其中一个原因就是运行时间长。汽轮机的关键部位受到长期磨损，导致在工艺复杂的安装工程中出现异常振动的情况。在汽轮机抽汽满足生产和生活上的供热需要的同时，应该注意运行的时间长短，注意几台机器之间的搭配。因此，针对汽轮机异常震动，油温、油质等都可能是导致重要部位磨损的原因，应该注意保护和避免。 4.2汽流激振现象与故障排除 对于汽轮机组的安装，必须提起高度重视。正常使用过程非常复杂，其间还伴有气流激振和转子热变形的复杂情况。因而，针对气流激振现象进行排除的预防对策具有重要意义。要根据有效的规避操作进行故障排除，才能够避免操作不当带来的风险。汽轮机作为热电厂的重要设备，在使用和操作中有时会发生一些小问题，导致其在发电过程中产生失误并为其他肩负着重要任务的环节带来麻烦。由于汽轮机组的构成和工作原理比较复杂，一旦在使用中出现不当的操作，就会带来机组故障，并且很难排查清楚原因。在汽轮机安装过程中，往往是由于气流激振导致的振动且最难消除。想要彻底了解其中的问题，只能通过拆卸和实况研究转子热变形的情况。可以考虑通过在汽轮机安装过程中加入时时勘测的仪器表，通过勘测热转的情况了解其间的振动是否正常。只要能够时时勘测到汽轮机振动情况，防止它超标，就能够避免气流激振现象引起的转子热变超出控制。 4.3科学安装轴承 为了防止汽轮机油膜发生振荡，则要注意汽轮机转子轴承的选配，一般选择可倾瓦式，这样能够提升汽轮机稳定性。可倾瓦式轴承具有自由摇摆功能，一方面有效地吸收了振动，另一方面也提升了轴承自身的柔度、韧性，提升其抗震性。实际的轴承安装过程中，应该重点关注发挥支持功效的轴瓦和轴承盖二者间的紧力，确保其达到设计图的规定，当发现紧力较大，则将导致轴承盖变形，相反，轴承若为球形，则将影响其调位的灵活性，相反，假设所设紧力达不到规定标准，则将造成轴承振动，而且其自身所承担的连接经历也将影响刚度，刚度不合格则将出现更大的振动，对此则要反复检查用来链接轴承的螺栓，要多次拧紧，防止由于松动造成的振动。轴承垫块是一个
图1汽轮机轴承座布置图 低压缸的支撑系统 低压外缸与低压内缸无刚性连接,只在低压内缸猫爪支撑和中心导向销的位置采用波纹管进行补偿和密封。低压外缸直接支撑在凝汽凝汽器支撑在刚性基础上。低压内缸猫爪穿过低压外缸上面的四个孔支撑在落地式轴承座上。由于低压内缸和低压转子都支撑在轴运行时转子与内缸的径向间隙不会像传统机组那样受到支撑点温度高低膨胀不均的影响。 滑销系统设计点 整个轴系的死点在2号轴承,高压转子向车头方向膨胀 子连带着两根低压转子向发电机方向膨胀,本台机组中低压转子整体
图2轴系找中示意图 联轴器联接 本机组的所有联轴器现场都不需要绞孔,联轴器螺栓的安装在整个轴系的找中心完成后进行,此时联轴器已经被临时螺栓联接 径较正式螺栓小1mm左右),为保证联接前联轴器的同心度 。 图3盘车找中示意图 。 图4晃度测量百分表架设位置及托环使用示意图6)缓慢盘动发电机转子带动励磁机转子转动,测取水平位移表计的晃动值,为保证准确性至少有二遍重复数据出现后,以每次增加100~200Nm的力矩,对角地均匀地紧固联轴器螺栓一遍。紧固时先从需借正晃度的一组螺栓开始,如此反复紧固和测量后直至螺栓紧固力矩达到1250Nm左右,盘动转子多次测量晃度达到稳定状态后,可视晃度情况,以不同的力矩分别紧固螺栓,目的在于校准晃度。校准结束后,要求最小力矩值大于1660Nm,最大力矩不超过1930Nm即可,且最终测得晃度应小于0.05mm。 7)需要严格注意的是:螺栓紧固时,应逐步增大力矩,不可采用松 验收,确保达到设计要求 。 Science&Technology Vision 科技视界
。 其意义最根本的是我从这个实验中体会到科学实验要有严谨的治。 对教师素质的要求更加严格,师德建设也必须与时俱。 型圈设计完成后。 以提供高品质的服务为重点举措。
世界火力发电机组的发展历史及现状, 论证采用超临界和超超临界参数将是新世纪初火力发电厂主要发展方向之一，近而说明我厂三期建成一台超临界机组符合时代发展的要求。 关键词：火力发电机组；超临界 1 前言 对我厂三期工程建设一台亚临界机组还是超监界机组的问题进行分析论证。并最终得出结论。 2 超临界化发展模式的成功实践 超临界火电机组是常规蒸汽动力火电机组的自然发展和延伸。提高蒸汽初参数一直是提高这类火电厂效率的主要措施。当蒸汽压力提到高于22.1MPa时就称为超临界机组，如果蒸汽初压力超过27MPa，则称为超超临界火电机组。目前一些发达国家中，超临界和超超临界机组巳是火电结构中的主导机组或是占据一个举足轻重的比例，也就是说火电结构巳经"超临界化"了。以超临界化为特点的对火电结构的更新换代早在20世纪的中叶就已开始。超临界化可以说是火电发展的一种模式，一条道路，是被多国实践证明的成功模式。 美国于1957年投运的第一台125MW超临界机组的参数为31MPa/621℃／566℃／560℃，1958年投运的325MW机组的参数为34.4MPa／649℃／566℃／566℃，实质上它们已是迄今最高参数的超超临界机组。到60年代中期，新增机组中有一半采用超临界参数，但到70年代订货台数急剧下降。根据EPRI的一份调查报告认为，这一下降的原因是多方面的，当时美国缺乏超临界机组调峰运行的经验，最重要的是核电站担负起了基本负荷，因而对带基荷的超临界机组的需求量出现了下降，在采用超临界参数方面出现了反复。在日本和欧洲则情况则有所不同。尽管如此，从宏观上看美国在1967年-1976年的10年期间，共安装118台超临界机组，单机最大容量为1300MW，到80年代初，超临界机组仍增至170余台，占燃煤机组的70％以上，占总装机容量的25.22％，其中单机容量介于500-800MW者占60％-70％，至1994年共安装和投运了9台1300MW的超临界机组。 日本在1967年第一台超临界的600MW机组系从美国引进，在长崎电厂投运。此后日本的超临界压力火力发电得到了迅速的发展。截止1989年3月，日本各大电力公司的48个主要火电厂的总装机容量75870 MW中，超临界压力的为49350MW，占总装机量的65％，比重很大，致使火电机组全国供电煤耗由1963年的366g／kWh 降低到1987年335g／kWh 。1989和1990年在川越电厂投运的两台700MW机组的参数是两次再过热的31MPa /566/566/ 566℃℃℃，在满负荷下的热效率达41.9％，投运以来情况很好。目前在日本，450MW以上的机组全部采用超临界参数。从1993年以后已把蒸汽温度提高到566/593℃℃和593/593℃℃，一次再过热，说明这种等级的超超临界参数已达到成熟阶段。 原苏联也是世界上拥有超临界机级最多的国家，共有224台，总容量达79300MW，凝汽式汽轮机中，超临界机组的容量占48.7％。1963年，苏联投入第一台300MW超临界机组，其热耗率比超高压的200MW机组降低了5.2％。这一成功促使苏联决定，300MW以上的机组全部采用超临界参数。300MW 机组在70年代中期的可用率已达86.4％，1984年雷夫提恩电厂的300MW机组的利用小时达7043小时。德国早在60年代开始发展超临界机组，是研究和制造超临界机组最早的国家之一，但初期容量较小。1972年投运了一台430MW的超临界机组，1979年投入了一台475MW二次再过热的机组。德国VEAG电力公司在1999和2000年于Lippendorf电厂投产的两台900MW褐煤机组，蒸汽参数为26.8MPa/ 554/ 583℃℃，净效率为42％；计划于2002年在Niederaussen 发电厂投产的985MW褐煤机组，使用的蒸汽参数为26MPa/580/600℃℃，由于采用了以超超临界参数为主的多项提高效率的措施，净效率高达45.2％，机组滑压运行，可超负荷5 ％。最低负荷为50％，电厂大修期最少为4年。 丹麦是热能动力方面很先进的国家，在火电机组上也处于领先地位。在1998年在Skaebaek发电厂投产的
中国?海南中国科协2004年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会2004年学术年会论文集 11 火力发电机组超临界化的发展趋势 李波 （通辽发电总厂） 摘要：从世界火力发电机组的发展历史及现状, 论证采用超临界和超超临界参数将是新世纪初火力发电厂主要发展方向之一，近而说明我厂三期建成一台超临界机组符合时代发展的要求。 关键词：火力发电机组；超临界 1 前言 对我厂三期工程建设一台亚临界机组还是超监界机组的问题进行分析论证。并最终得出结论。 2 超临界化发展模式的成功实践 超临界火电机组是常规蒸汽动力火电机组的自然发展和延伸。提高蒸汽初参数一直是提高这类火电厂效率的主要措施。当蒸汽压力提到高于22.1MPa时就称为超临界机组，如果蒸汽初压力超过27MPa，则称为超超临界火电机组。目前一些发达国家中，超临界和超超临界机组巳是火电结构中的主导机组或是占据一个举足轻重的比例，也就是说火电结构巳经"超临界化"了。以超临界化为特点的对火电结构的更新换代早在20世纪的中叶就已开始。超临界化可以说是火电发展的一种模式，一条道路，是被多国实践证明的成功模式。 美国于1957年投运的第一台125MW超临界机组的参数为31MPa/621℃／566℃／560℃，1958年投运的325MW机组的参数为34.4MPa／649℃／566℃／566℃，实质上它们已是迄今最高参数的超超临界机组。到60年代中期，新增机组中有一半采用超临界参数，但到70年代订货台数急剧下降。根据EPRI的一份调查报告认为，这一下降的原因是多方面的，当时美国缺乏超临界机组调峰运行的经验，最重要的是核电站担负起了基本负荷，因而对带基荷的超临界机组的需求量出现了下降，在采用超临界参数方面出现了反复。在日本和欧洲则情况则有所不同。尽管如此，从宏观上看美国在1967年-1976年的10年期间，共安装118台超临界机组，单机最大容量为1300MW，到80年代初，超临界机组仍增至170余台，占燃煤机组的70％以上，占总装机容量的25.22％，其中单机容量介于500-800MW者占60％-70％，至1994年共安装和投运了9台1300MW的超临界机组。 日本在1967年第一台超临界的600MW机组系从美国引进，在长崎电厂投运。此后日本的超临界压力火力发电得到了迅速的发展。截止1989年3月，日本各大电力公司的48个主要火电厂的总装机容量75870 MW中，超临界压力的为49350MW，占总装机量的65％，比重很大，致使火电机组全国供电煤耗由1963年的366g／kWh降低到1987年335g／kWh 。1989和1990年在川越电厂投运的两台700MW机组的参数是两次再过热的31MPa /566/566/ 566 ℃℃℃，在满负荷下的热效率达41.9％，投运以来情况很好。目前在日本，450MW以上的机组全部采用超临界参数。从1993年以后已把蒸汽温度提高到566/593 ℃℃和593/593 ℃℃，一次再过热，说明这种等级的超超临界参数已达到成熟阶段。 原苏联也是世界上拥有超临界机级最多的国家，共有224台，总容量达79300MW，凝汽式汽轮机中，超临界机组的容量占48.7％。1963年，苏联投入第一台300MW超临界机组，其热耗率比超高压的200MW机组降低了5.2％。这一成功促使苏联决定，300MW以上的机组全部采用超临界参数。300MW 机组在70年代中期的可用率已达86.4％，1984年雷夫提恩电厂的300MW机组的利用小时达7043小时。 德国早在60年代开始发展超临界机组，是研究和制造超临界机组最早的国家之一，但初期容量较小。 1972年投运了一台430MW的超临界机组，1979年投入了一台475MW二次再过热的机组。德国VEAG电力公司在1999和2000年于Lippendorf电厂投产的两台900MW褐煤机组，蒸汽参数为26.8MPa/ 554/ 583 ℃℃，净效率为42％；计划于2002年在Niederaussen 发电厂投产
超超临界汽轮机技术发展 42091022 赵树男1.超超临界汽轮机的参数特征 超临界汽轮机(supercritical steam turbine)有明确的物理意义。由工程热力学中水蒸汽性质图表知道: 水的临界点参数为: 临界压力p c=22.129MPa, 临界温度t c =374.15℃ , 临界焓h c=2095.2kJ/ kg, 临界熵s c=4.4237kJ/(kg·K),临界比容v c= 0.003147m3/kg。工程上, 把主蒸汽压力p0
p c的汽轮机称为超临界汽轮机。 在国际上, 超超临界汽轮机(Ultra Supercritical Steam Turbine)与超临界汽轮机的蒸汽参数划分尚未有统一看法。有些学者把蒸汽参数为超临界压力与蒸汽温度大于或等于593℃称为超超临界汽轮机, 蒸汽温度593℃可以是主蒸汽温度,也可以是再热蒸汽温度; 有些学者把主蒸汽压力大于27. 5MPa 且蒸汽温度大于580℃称为超超临界汽轮机。1979 年日本电源开发公司(EPDC) 提出超超临界蒸汽参数( Ultra Supercritical Steam Condition)的概念, 简写为USC, 也称为高效超临界或超级超临界。目前, 超超临界汽轮机的提法已被工程界广泛接受和认可, 在传统的超临界蒸汽参数24. 2MPa/ 538℃/ 538℃的基础上,通过提高主蒸汽温度、再热蒸汽温度或主蒸汽压力改善热效率。国外提高超临界机组的蒸汽参数有两种途径: 一种途径是日本企业的做法, 通过把主蒸汽和再热蒸汽的温度提高到593℃或600℃, 实现了供电热效率的提高, 生产出超超临界汽轮机; 另一种途径是欧洲一些企业的做法, 把蒸汽参数提高到28MPa 和580℃, 也实现了供电热效率的提高, 生产出超超临界汽轮机。 国外投运大功率超超临界汽轮机比较多的国家有日本和丹麦, 生产大功率超超临界汽 轮机台数比较多的企业有东芝、三菱、日立、阿尔斯通(德国MAN)和西门子。我国研制超超临界汽轮机, 建议主蒸汽压力取为25MPa ～ 28MPa, 主蒸汽温度为580℃～600℃, 再热蒸 汽温度为600℃, 机组功率为700MW～1000MW。 2.超超临界技术的发展 2. 1 日本超超临界技术开发 日本超超临界技术开发分为2 个阶段实施完成。第一阶段超超临界技术开发从1981 年开始, 1994 年结束。第一阶段的技术研究工作分为2步同时进行: 第一步的蒸汽温度为593℃/ 593℃,第二步的蒸汽温度为649℃/ 593℃。第一阶段技术开发的目标是在传统超临界蒸汽参数( 24.2MPa/ 538℃/ 538℃) 的基础上, 热效率再提高2. 2% 。主要技术研究工作有5项:○1初步试验( 1981年)；○2锅炉元件试验(1982～1989年)；○3汽轮机转动试验( 1983～1989年)；○4超高温汽轮机示范电厂试验(1983～1993年)；○5总体评价与分析( 1994年)。1994年完成了第一阶段技术开发的总体评价与分析工作。 第二阶段超超临界技术开发从1995年开始,2001年结束。第二阶段蒸汽温度为630℃/ 630℃, 第二阶段技术开发工作的重点是对9%Cr ～12%Cr 新型铁素体钢进行开发和验证。第二阶段技术开发的目标是在常规超临界蒸汽参数(24. 2MPa/ 538℃/ 538℃)的基础上, 热效率再提高4.8 个百分点。第二阶段技术研究工作有4 项:○1初步试验( 1995 年)；○2锅炉元
汽轮机运行中振动大的原因及危害 一、汽轮机异常振动原因分析 汽轮机组担负着火力发电企业发电任务的重点。由于其运行时间长、关键部位长期磨损等原因,汽轮机组故障时常出现,这严重影响了发电机组的正常运行。汽轮机组异常振动就是汽轮机常见故障中较为复杂的一种故障。由于机组的振动往往受多方面的影响,只要跟机本体有关的任何一个设备或介质都会就是机组振动的原因,比如进汽参数、疏水、油温、油质、等等。因此,针对汽轮机异常震动原因的分析就显得尤为重要,只有查明原因才能对症维修。针对导致汽轮机异常振动的各个原因分析就是维修汽轮机异常振动的关键。 二、汽轮机组常见异常震动的分析与排除 引起汽轮机组异常振动的主要原因有以下几个方面,汽流激振、转子热变形、摩擦振动等。 (一)汽流激振现象与故障排除 汽流激振有两个主要特征:一就是应该出现较大量值的低频分量;二就是振动的增大受运行参数的影响明显,且增大应该呈突发性,如负荷。其原因主要就是由于叶片受不均衡的气体来流冲击就会发生汽流激振;对于大型机组,由于末级较长,气体在叶片膨胀末端产生流道紊乱也可能发生汽流激振现象;轴封也可能发生汽流激振现象。针对汽轮机组汽流激振的特征,其故障分析要通过长时间的记录每次机组振动的数据,连同机组满负荷时的数据记录,做出成组曲线,观察曲线的变化趋势与范围。通过改变升降负荷速率,从5T/h到50T/h的给水量逐一变化的过程,观察曲线变化情况。通过改变汽轮机不同负荷时高压调速汽门重调特性,消除气流激振。简单的说就就是确定机组产生汽流激振的工作状态,采用减低负荷变化率与避开产生汽流激振的负荷范围的方式来避免汽流激振的产生。 (二)转子热变形导致的机组异常振动特征、原因及排除 转子热变形引发的振动特征就是一倍频振幅的增加与转子温度与蒸汽参数有密切关系,大都发生在机组冷态启机定速后带负荷阶段,此时转子温度逐渐升高,材质内应力释放引起转子热变形,一倍频振动增大,同时可能伴随相位变化。由于引起了转子弯曲变形而导致机组异常振动。转子永久性弯曲与临时性弯曲就是两种不同的故障,但其故障机理相同,都与转子质量偏心类似,因而都会产生与质量偏心类似的旋转矢量激振力。 与质心偏离不同之处在于轴弯曲会使两端产生锥形运动,因而在轴向还会产生较大的工频振动。另外,转轴弯曲时,由于弯曲产生的弹力与转子不平衡所产生的离心力相位不同,两者之间相互作用会有所抵消,转轴的振幅在某个转速下会有所减小,即在某个转速上,转轴的振幅会产生一个“凹谷”,这点与不平衡转子动力特性有所不同。当弯曲的作用小于不衡量时,振幅的减少发生在临界转速以下;当弯曲作用大于不平衡量时,振幅的减少就发生在临界转速以上。针对转子热变形的故障处理就就是更换新的转子以减低机组异常振动。没有了振动力的产生机组也就不会出现异常振动。 (三)摩擦振动的特征、原因与排除 摩擦振动的特征:一就是由于转子热弯曲将产生新的不平衡力,因此振动信号的主频仍为工频,但就是由于受到冲击与一些非线性因数的影响,可能会出现少量分频、倍频与高频分量,有时波形存在“削顶”现象。二就是发生摩擦时,振动的幅值与相位都具有波动特性,波动持续时间可能比较长。摩擦严重时,幅值与相位不再波动,振幅会急剧增大。三就是降速过临界时的振动一般较正常升速时大,停机后转子静止时,测量大轴的晃度比原始值明显增加。摩擦振动的机理:对汽轮机转子来讲,摩擦可以产生抖动、涡动等现象,但实际有影响的主要就是转子热弯曲。动静摩擦时圆周上各点的摩擦程度就是不同的,由于重摩擦侧温度高于轻摩擦侧,导致转子径向截面上温度不均匀,局部加热造成转子热弯曲,产生一个新的不平衡力作用到转子上引起振动。 三、在振动监测方面应做好的工作 目前200MW及以上的机组大都装设了轴系监控装置,对振动实施在线监控,给振动监测工作创造了良好的条件。其她中小型机组有的虽装有振动监测表,但准确度较差,要靠携带型振动表定期测试核对,有的机组仅靠推带振动表定期测试记录。对中小型机组的振动监测工作,一