外文翻譯--汽輪機轉(zhuǎn)子振動故障原因及解決方案（中文）

1、中文 中文 4395 字出處： 出處：Shamoradi F, Mohammadi N, Kahkesh M H. Steam Turbine Rotor Vibration Failures: Causes and Solutions[J]. POWER, 2013, 157(4): 62汽輪機轉(zhuǎn)子振動故障原因及解決方案 汽輪機轉(zhuǎn)子振動故障原因及解決方案Shamoradi F, Mohammadi N, Kahkesh M H操作過程

2、中汽輪機轉(zhuǎn)子彎曲，但軸承及支架的設(shè)計方案必須保持靜態(tài)力和動態(tài)力在控制范圍內(nèi)。但是，彎曲可能會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子和定子部件各級間的沖擊，許多實用規(guī)模的蒸汽渦輪機的操作員分享其豐富的實際經(jīng)驗，找出失敗的根本原因及有效的解決方案。由 Farshad Shamoradi，Naser Mohammadi 和 Mahdi Heidari Kahkes，阿瓦士發(fā)電管理有限公司轉(zhuǎn)子的彎曲而導(dǎo)致蒸汽輪機葉片和其他內(nèi)部組件的使用壽命減少，是發(fā)電廠運行過程中最嚴重的問

3、題之一。這個問題通常會降低電廠設(shè)備的利用率從而限制發(fā)電量，還會增加電廠運行和維護的成本。轉(zhuǎn)子的極度彎曲問題往往會設(shè)計汽輪機轉(zhuǎn)子和定子間的相互作用。轉(zhuǎn)子的彎曲可能有各種靜態(tài)和動態(tài)因素造成，其中許多因素都將會在這篇文章中來探討首先我們提供相關(guān)的機械因素，涉及到在汽輪機中有關(guān)轉(zhuǎn)子安裝的最大轉(zhuǎn)速。我們從內(nèi)到外來進行，我們接下來看看轉(zhuǎn)子的平衡問題，其次是轉(zhuǎn)子和殼體的偏差問題和有由殼體引起的問題。此篇文章的討論，是基于作者對位于伊朗的 Ramin

4、電廠 6 臺機組，總裝機容量為 1890MW 的經(jīng)驗之談。該單位已經(jīng)被委托從 1980 到 1985 年。避免轉(zhuǎn)子摩擦 避免轉(zhuǎn)子摩擦 幾乎不用任何解釋，由膜片式或者迷宮式汽封的摩擦，造成的間隙不足，破壞了轉(zhuǎn)子的終端密封。當高質(zhì)量的轉(zhuǎn)子在運行轉(zhuǎn)速狀態(tài)時接觸到一個固定的表面，通常是因為迷宮式或膜片式汽封和轉(zhuǎn)子之間有很小的間隙接觸，這種情況經(jīng)常發(fā)生。其次，可能是接觸點的局部溫度上升，金屬材料溫度增加，導(dǎo)致在接觸點處引起摩擦。由大型旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子質(zhì)量

5、與功能差靜止密封件的沖擊產(chǎn)生的力往往打在一層金屬的轉(zhuǎn)子的表面上，摩擦可在沖擊和轉(zhuǎn)子臨時軸彎曲點上導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的彈性變形。軸的彎曲通常會 導(dǎo)致振動層次的加深。轉(zhuǎn)子冷卻不均勻，特別是在關(guān)閉之后，也可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子和定子的接觸。在單元關(guān)閉 后，如果只留一個固定位置來冷卻，較高溫度的轉(zhuǎn)子可能會由于轉(zhuǎn)子的質(zhì)量或者與軸承支撐件之間的距離而導(dǎo)致彎曲。這種情況可能會造成永久性軸彎曲。造成冷卻不均的永久軸彎曲的效果在下次啟動時，就回立刻出現(xiàn)高速轉(zhuǎn)子振動。振動是由

6、定子和轉(zhuǎn)子之間的間隙不足，以及軸偏離軸承的中心位置所引起的。即使間隙變 化非常小，有可能造成轉(zhuǎn)子的顯著摩擦，從而造成傷害。其次，由于摩擦引起的轉(zhuǎn)子和 定子部件之間的摩擦，導(dǎo)致金屬轉(zhuǎn)子在接觸點局部加熱和軸彎曲。此外，定子和轉(zhuǎn)子部件之間的摩擦造成不均勻的軸升溫，在現(xiàn)有的彎曲點方向上可能會進一步導(dǎo)致軸彎曲，并且導(dǎo)致靜止不見得額外接觸，溫度升高，因此造成更多的彎 曲。如果級間聯(lián)動效果被允許。如果軸的彎曲被允許繼續(xù)，可能是超過了金屬的屈服強 度，

7、從而導(dǎo)致上述的永久變形。3000 轉(zhuǎn)的汽輪機每區(qū)段允許彎曲度在 0.02—0.03 毫米，轉(zhuǎn)動齒輪極限為 0.05 毫米。為了避免在冷卻過程中轉(zhuǎn)子彎曲，汽輪機廠商提供冷卻的允許速度有非常具體地說有影響。其次，葉片的振動可通過外部裝置，諸如轉(zhuǎn)子不理想的動態(tài)平衡，膜片通道的不一 致性，葉片間距的偏差，在兩個半膜片和防腐固定葉片邊緣的組裝街頭的不當。第三，旋轉(zhuǎn)葉片的尺寸與在其上安裝的轉(zhuǎn)子的方法可能不同。維護檢修后，相同重量和材質(zhì)的所有葉片必須

8、精心維護，尤其是當只有少數(shù)葉片被替換時。在葉片的質(zhì)量或重心，甚至一個小的變化都可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子不平衡和振動。外殼也是一個重要的因素 外殼也是一個重要的因素外殼溫度波動引起汽輪機振動有許多種方法，殼體問題可能會導(dǎo)致很多種不同類型的錯位，大多數(shù)是由于溫度波動影響造成的膨脹或收縮。首先，從殼體或弱絕緣的其他領(lǐng)域來說，熱隔離不足會引起汽輪機氣缸的溫度分層現(xiàn)象。通常在汽輪機底部，熱隔離的損失是由于殼體的接頭和管道之間連接處的絕緣不 良導(dǎo)致的。殼體的絕

9、緣不足在汽輪機底部，例如，可以引起殼體從頂部到底部的溫度梯度，從而導(dǎo)致殼體變形和轉(zhuǎn)子彈性彎曲。賣方將會定義合適的殼體溫度梯度，在我們的經(jīng)驗中，梯度必須不能超過 60℃。新的汽輪機高壓缸對殼體的溫度梯度非常敏感。接下來，如果汽輪機在彎曲度限制已經(jīng)返回之前的熱條件下啟動，然后轉(zhuǎn)動葉片和靜止膜片可能摩擦或者導(dǎo)致?lián)p壞密封件和膜片的壓蓋。作為軸增加的重量，所以做了汽輪機轉(zhuǎn)子、氣缸和軸的熱慣量的尺寸。其效果是要求啟動時有更長的啟動時間（在轉(zhuǎn)動的齒輪

10、上）使上述轉(zhuǎn)子的所有彎曲度，在下次啟動前被消除。氣缸的彎曲度也可以根據(jù)其施工時的尺寸和材料的認識來估計。氣缸的彎曲（mm）也可以通過一個表達式α△t L2/8D，其中△T 為氣缸（C）上部和下部的溫差，L 是氣缸的長度（mm） ，D 是外殼的平均外徑的長度（mm） ，而且它是一個線性熱膨脹系數(shù)，通常為 13.6mm/mm-C 或者是其他一系列的單位。氣缸允許的彎曲度是由隔膜和末級壓蓋之間最嚴格的公差所決定的。例如，如果高壓缸尺寸為 I=

11、3620mm，D=1840mm，隔膜和壓 蓋間的最嚴格公差為 0.6mm，從氣缸頂部到底部的允許溫度差是 50℃。殼體轉(zhuǎn)子上的熱彎曲效果也可以被確定，當殼體頂部比底部更熱，則殼體容易向下彎曲。如果殼體從頂部至底部，沿著其長度方向的溫度梯度是一個常數(shù)，然后最大彎曲應(yīng)力發(fā)生在與殼體中部垂直并與殼體保持水平的位置。在這種條件下的彎曲和偏轉(zhuǎn)可以 被定義為αΔt（LZ—Z2）*103/2D，其中 L 為支撐件之間的外殼長度(m)，Z 是從正面外殼

12、支撐件到內(nèi)部支撐件的距離，如上文所定義，其他變量保持不變。假設(shè)在殼體長度的 中點的情況下 L/2 可以取代 Z 找到最大的撓度。沿葉片和隔膜的溫度梯度也必須在熱啟動中考慮。在熱汽輪機啟動時，如果蒸汽是相對冷的，則隔膜和葉片的金屬溫度將比轉(zhuǎn)子溫度更低。在這種情況下，隔膜孔的直徑 將會更迅速的增加，并大于轉(zhuǎn)子直徑，產(chǎn)生徑向松動，降低葉片和隔膜的間隙。使用一 個線性熱膨脹系數(shù)的典例，隔膜密封直徑 500mm 會增加 0.3mm 用于每個轉(zhuǎn)子和

13、隔膜之間IOOC 的溫差。所以，如果一個轉(zhuǎn)子具有一個比正常范圍內(nèi)更高的曲率半徑，如果蒸汽流動路徑在 熱啟動中沒有認真觀察，摩擦可以被預(yù)計的。使用這些公式和應(yīng)用經(jīng)驗的計算告訴我們，高壓缸的頂部和底部之間的溫差不應(yīng)該大于汽輪機啟動過程中定義的正常值的上限。如果該溫差限度唄超過，在末級壓蓋前的 徑向距離將大大降低，從而在轉(zhuǎn)子彎曲附近的控制機內(nèi)，引起摩擦。許多汽輪機維修公司的經(jīng)驗是，對高壓缸彎曲的原因是汽輪機停止時，蒸汽的在氣 缸內(nèi)冷凝造成的。