汽轮机主轴弯曲的原因及事故处理措施.docVIP

汽轮机大轴弯曲的原因分析 汽轮机大轴弯曲概述：汽轮机大轴弯曲事故，一直是汽轮发电机组恶性事故中最为突出的一种，这种事故多数发生在高压、大容量的汽轮机中。 大轴弯曲通常分为热弹性弯曲和永久性弯曲。热弹性弯曲即热弯曲，是指转子内部温度不均匀，转子受热后膨胀不均或受阻造成转子的弯曲，这时转子所受应力未超过材料在该温度下的屈服极限，所以，通过延长盘车时间，当转子内部温度均匀后，这种弯曲会自行消失，永久弯曲则不同，转子局部地区受到急剧加热或冷却，该区域与临近部位产生很大的温度差，而受热部位膨胀受到约束，产生很大的热应力，其应力值超过转子材料在该温度下的屈服极限，使转子局部产生压缩性变形，当转子温度均匀后，该部位将有残余拉应力，塑性变形并不消失，造成转子的永久弯曲。 二、汽轮机大轴弯曲的原因: （1）汽轮机在不具备启动条件下启动。启动前，由于上、下气缸温差过大，大轴存在暂时热弯曲。机组强行启动引起强烈震动，使得动静间隙消失，引起大轴于静止部分发生摩擦，从而使摩擦部分的转子局部过热。由于转子的局部过热，使过热部分的金属膨胀受到周围材质的约束，从而产生压缩应力。如果这种压缩应力超过了材料的屈服极限，就将产生塑性变形。在转子冷却以后，摩擦的局部材料纤维组织变短。故又受到残余拉应力的作用，从而造成大轴弯曲变形。当转速低于第一临界转速时，大轴的弯曲方向和转子不平衡离心力的方向基本一致，所以往往产生越摩越弯，越弯越摩的恶性循环，以致使大轴产生永久弯曲。当转子转速大于第一临界转速时，大轴的弯曲方向和转子的离心力方向趋于相反，故又摩擦面自动脱离接触的趋向，所以高速时，引起大轴弯曲的危害性比低速时要小得多。大轴永久弯曲后，往往可以发现在事故过程中，转子热弯曲的高位恰好是永久弯曲后的地位，其间有180°的相位差，这也说明了因热弯曲摩擦而发热的部位，恰好是受周围温度低的金属挤压产生塑性变形的部位。 （2）气缸进水。停机后在气缸温度较高时，操作不当会使冷水进入气缸造成大轴弯曲。因为高温状态的转子，下侧接触到冷水时，会产生局部骤然冷却，这时转子将出现很大的上下温差，产生热变形。气缸和转子的热变形将很快使盘车终断，转子被冷却的局部在材料收缩时，因受到周围温度较高的材料的约束，从而产生很大的拉应力，如果这种拉应力超过了材料的屈服极限，就会产生塑性变形，即大轴形成永久弯曲。 （3）机械应力过大。转子的原材料存在过大的内应力或转子自身不平衡，引起同步振动。套装转子在装配时偏斜也会造成大轴弯曲 （4）轴封供汽操作不当。当汽轮机热态启动使用高温轴封蒸汽时，轴封蒸汽系统必须充分暖管，否则疏水将被带入轴封内，致使轴封体不对称地冷却，大轴产生热弯曲。 三、防止大轴弯曲的技术措施 在运行操作方面通常采取以下措施： （1）汽轮机冲转前的大轴晃动度，上下缸温差、主蒸汽及再热蒸汽的温度等必须符合有关规程的规定，否则禁止启动。 （2）冲转前进行充分盘车，一般不少于4小时，尽可能避免中间停止盘车。若盘车中断，则重新计时。 （3）热态启动时，应严格遵守运行规程中的操作规定，当轴封需要使用高温汽源时，应注意与金属温度相匹配，轴封管路经充分疏水后方可投入。 （4）启动升速中，应有专人监视轴承振动，如果发现异常，应查明原因并进行处理。中速以前，轴承振动超过允许值时，应该打闸停机。过临界转速时，振动超过0.1mm应打闸停机。 （5）机组启动中，因振动异常而停机后，必须经过全面检查，并确认机组已符合启动条件，仍需连续盘车4小时，才能再次启动。 （6）当蒸汽温度较低时，调节气阀的大幅度摆动，有可能使汽轮机发生水冲击。 （7）机组在启、停和变工况运行时，应按规定的曲线控制参数变化。当气温下降过快时，应立即打闸停机。 （8）机组在运行中，轴承振动超标应及时处理。 （9）停机后应立即投入盘车。当盘车电流较正常值大，摆动或有异音时，应及时分析、处理。当轴封摩擦严重时， 应先改为手动方式盘车180°待摩擦基本消失后，投入连续盘车。当盘车盘不动时，禁止强行盘车。 （10）停机后应认真检查、监视除氧器和加热器的水位，防止冷气、冷水进入汽轮机，造成转子弯曲。 （11）汽轮机在热状态下，如主蒸汽系统截止阀不严，则锅炉不宜进行水压试验，如确需进行，应采取有效措施，防止水漏入汽轮机。 （12）热态启动前，应检查停机记录并与正常停机曲线比较，发现异常情况及时处理。 （13）热态启动时，应先投轴封后抽真空，高压轴封使用的高温汽源于金属温度相匹配，轴封蒸汽管道应充分暖管、疏水，防止水或冷气从轴封进入汽轮机。 （14）汽缸应具有良好的保温条件； （15）主蒸汽管道、旁路系统应有良好的疏水系统； （16）主蒸汽导管和汽缸的疏水符合要求； （17）汽缸各部分温度计齐全可靠；