汽轮机轴向位移过大原因的调查分析和计算

汽轮机窜轴现象

1．当汽轮机进汽时，进汽侧压力高，出汽侧压力低，这样就在汽轮机的进汽侧和出汽侧产生压差，这个压差作用在汽轮机的叶片上就产生了轴向推力，使得汽轮机转子产生轴窜。压差一定时，蒸汽流量越大，轴窜越大。

2．以推力盘为死点，向发电机方向的为正的轴向位移，向汽轮机前轴承箱方向为负的轴向位移。一般与蒸汽量大小成正比。蒸汽量增大时出现正的轴向位移，反之出现负的轴向位移。另外，对多缸汽轮机来说，当中压主汽门和调速气门关闭的时候，出现负的轴向位移。

3．汽机的轴向位移增加，轴向位移大报警。应该采取降负荷的办法来减少轴向位移。

4．汽轮机轴向位移过大的原因？

A 主机负荷变化较大。

B 主蒸汽温度下降较快，接近水击。

C 汽轮机过负荷。

D 推力瓦块损坏。

E 汽轮机严重结垢或长期低真空运行。

F 轴承断油。

G 轴向位移表或热工控制保护系统失常误动作。

5．为什么汽轮机进水导致轴向位移增大？

水冲击发生时，因蒸汽中携带大量水分，水的速度比蒸汽速度低，将形成水塞汽道现象，使叶轮前后压差增大，导致轴向推力剧增。

由于水的密度比蒸气密度大得多，在喷嘴内不能获得与蒸汽同样的加速度，出喷嘴时的绝对速度比蒸汽小得多，使得相对速度的进汽角远大于蒸汽相对速度进汽角，不能按正确的方向进入动叶通道，而打到动叶进口边的弧背上，这除了对动叶产生制动力外，还产生一个轴向力，使汽轮机轴向推力增大，另一方面，水不能顺利通过动叶道，又使动叶道的压降增大，也使轴向推力增大。在实际中，轴向推力甚至可以增大到正常情况的十倍，轴向推力过大会使推力轴承超载，而导致乌金烧毁。

说的通俗一点就是说水比起蒸汽来走的太慢，而力量又很大，不能像蒸汽一样从动叶片之间钻过去，而是打在了叶片上，就像水枪冲击其他东西似的，所以轴向推力才会加大。

6．汽轮机绝对膨胀与轴向位移的关系？

绝对膨胀是指汽缸相对于汽缸上的绝对死点而产生的热膨胀。而轴向位移是指汽轮机的转子相对于推力轴承（汽机转子上的死点）的热膨胀。这两个膨胀的差值就是汽轮机的胀差。汽轮机正常运行时最主要的监控参数是胀差。两个绝对膨胀可作为参考数据。

汽轮机胀差及轴向位移

汽轮机胀差及轴向位移

1、轴向位移和胀差的概念

轴位移指的是轴的位移量，而胀差则指的是轴相对于汽缸的相对膨胀量,一般轴向位移变化时其数值较小。轴向位移为正值时，大轴向发电机方向移，若此时汽缸膨胀远小于轴的膨胀,胀差不一定向正值方向变化；如果机组参数不变，负荷稳定，胀差与轴向位移不发生变化。机组启停过程中及蒸汽参数变化时，胀差将会发生变化，由于负荷的变化而轴向位移也一定发生变化。运行中轴向位移变化，必然引起胀差的变化。

汽轮机的转子膨胀大于汽缸膨胀的胀差值称为正胀差，当汽缸膨胀大于转子膨胀时的胀差值称为负胀差。

根据汽缸分类又可分为高差、中差、低I差、低II差。

胀差数值是很重要的运行参数，若胀差超限，则热工保护动作使主机脱扣，避免动静部分发生碰撞，损坏设备。

启动时，一般应用加热装置来控制汽缸的膨胀量，而转子主要依靠汽轮机的进汽温度和流量以及轴封汽的汽温和流量来控制转子的膨胀量。启动时胀差一般向正方向发展。汽轮机在停用时，随着负荷、转速的降低，转子冷却比汽缸快，所以胀差一般向负方向发展，特别是滑参数停机时尤其严重，必须采用汽加热装置向汽缸夹层和法兰通以冷却蒸汽，以免胀差保护动作。

汽轮发电机中，由于蒸汽在动叶中做功，以及隔板汽封间隙中的漏汽等原因，使动叶前后的蒸汽压力有一个压降。这个压降使汽轮机转子顺着蒸汽流动方向形成一个轴向的推力，从而产生轴向位移。如果轴向位移大于汽轮机动静部分的最小间隙就会使汽轮机静、转子相碰而损坏。轴向位移增大，会使推力瓦温度开高，乌金烧毁，机组还会出现剧烈振动，故必须紧急停机，否则将带来严重后果。

汽轮机3号轴承处安装有1号胀差探测器

汽轮机4号轴承处安装有2号胀差探测器 差胀保护是指汽轮机转子和汽缸之间的相对膨胀差。在机组启、停过程中，由于转子相对汽缸来说很小，热容量小，温度变化快，膨胀速度快。若不采取措施加以控制升温速度，将使机组转子与汽缸摩擦造成损坏。故运行中差胀不能超过允许值。

低缸胀差和轴向位移偏大的原因分析和调整方法

运行中低缸胀差偏大或轴向位移偏大是常见的缺陷，由于产生原因不清楚，机组不得不降负荷运行，但有时候往往是虚惊一场，较多的是转子冷、热态在缸内的位置不清楚，元件调整和传动试验方法不对，本文以125MW机组为例，阐述它们之间的关系和调整方法,供其它类型机组的专业技术人员参考。

1．与动静间隙的关系

1．1低缸胀差与动静间隙的关系

低缸胀差传感器装在3号轴承盘车齿轮处，该轴承箱与低压缸没有直接连接，因此，3300表盘上所显示的低缸胀差值应是低压转子的绝对膨胀值。整根转子的膨胀死点在推力轴承处，低压外缸的膨胀死点在低压缸靠2号轴承前端，低压内缸相对低压外缸的死点在低压进汽中心线处，因此，在热态下，低压内缸除沿进汽中心线向两侧膨胀外，还与低压外缸一起向发电机侧膨胀。

假设以低压缸进汽中心线为参考点则有：

转子在该点的膨胀量为低缸差胀（A）的一半。

低压外缸在该点的膨胀值为低压外缸绝对膨胀值（B）的一半，B一般为1~1.2mm。

若取0.5~0.6mm的安全裕量。

设安装间隙为（X0），内缸膨胀量为C则膨胀后的轴向间隙（X）有：

X=X0-A/2+B/2-C-0.6

正向：

低压缸动静碰摩最危险的部位是靠机头前的19、20、21级最小安装间隙为7mm。中心线距21级约600mm，平均温度按250℃计，低压内缸在21级处与转子反向膨胀约1.5mm，要保证动静部分不发生摩擦就必须使X>0。

X=7-1.5-A/2+1~1.2/2-0.6>0

A<10mm时，是安全的。

负向：

低压缸动静碰摩最危险的部位是靠电机侧的25、26、27级最小安装间隙为3+0.5mm，在26级处，由于内缸与转子的温差很小，相对胀差可忽略，因此有：

X=-（3+0.5）-A/2+1~1.2/2-0.6

A<-5mm时，是安全的。

汽轮机轴向位移异常

造成汽轮机推力轴承损坏，严重时导致汽轮机动静部分磨损。

主要现象：

1．轴向位移指示增大，发声光报警，胀差随之变化。

2．推力轴承金属温度及回油温度升高。

3．机组振动增大，并伴有异音。

主要原因：

1．主蒸汽参数、真空、机组负荷大幅度波动，造成轴向推力增加。

2．汽轮机水冲击。

3．推力瓦块乌金磨损，润滑油压过低或油温过高使油膜破坏。

4．通流部分结垢、断叶片或漏汽严重，造成轴向推力增加。

5．平衡鼓、汽封片磨损。

6．抽汽运行方式发生变化。

7．发电机转子串动。

8．周波下降。

处理要点：

1．发现轴向位移增大时，应检查负荷、蒸汽参数、轴封汽温度、真空、润滑油温、推力瓦块温度、差胀等的变化，并设法调整，必要时通知热工校表。

2．汽温、汽压降低时，通知锅炉提高进汽参数，并适当减少负荷使轴向位移降低。

3．当轴向位移上升至报警值，汇报值长，采取降低负荷或适当调整抽汽运行方式使之下降至正常。

4．当轴向位移上升并伴有不正常的响声，机组剧烈振动，应破坏真空紧急停机。

5、汽轮机发生水冲击，应破坏真空紧急停机。

6．如因叶片结垢严重使轴向位移增大时，汇报值长适当降低负荷，使轴向位移恢复至正常。

7．轴向位移升至跳阐时，机组应自动跳闸，否则应紧急故障停机。

8．轴向位移增大时，推力瓦块温度异常升高，任意一块瓦温升高至90℃时，减负荷；如升高至107℃时，应破坏真空紧急停机。

防范措施： 1、机组升降负荷过程中，加强对振动等参数监视，保证蒸汽参数与负荷、缸温相匹配，防止负荷 蒸汽参数大幅度变动。

2．保证汽水品质合格。

3．加强对高／低加热器、除氧器运行监视，确保水位正常。