200MW汽轮机轴系中心模拟运行状态调整方法优化

200MW汽轮机轴系中心模拟运行状态调整方法优化

边涛

大唐国际发电股份有限公司陡河热电分公司

摘要：随着社会的进步与发展，汽轮机在工业生产中得到广泛应用，汽轮机也是发电厂中的重要设备。汽轮机运行时，由于支持轴承乌金磨损，汽缸及轴承座位移，轴承垫铁腐蚀等方面的原因，汽轮发电机组的中心发生变化。若中心变化过大，会产生很大的危害，使机组振动超标、动静部件之间发生碰摩、轴承温度升高等，在检修时一定要对汽轮机组中心进行重新调整汽轮机轴系中心；由于汽轮机受自身重量如内外缸体、隔板、等质量较大的部件以及在各部件螺栓紧固中产生的应力如汽缸中分面、联通管道紧固影响较大，所以确保中心数据准确，可提高火电厂设备可靠性及生产效率，实现企业的经济效益和社会效益。

关键词：汽轮机；中心测量；优化方法；

1.汽轮机轴系找中心的背景

1.1汽轮机运行时，由于支持轴承乌金磨损，汽缸及轴承座位移，轴承垫铁腐蚀等方面的原因，汽轮发电机组的中心发生变化。若中心变化过大，会产生很大的危害，如使机组振动超标、动静部件之间发生碰摩、轴承温度升高等，所以在检修时一定要对汽轮机组中心进行重新调整。汽轮发电机组检修项目中，汽轮机轴系中心调整作为调整的第一步工序，也是非常重要的步骤。要使汽轮机的转动部件 （转子）与静止部件（隔板、轴封等） 在运行时其中心偏差不超过规定的数值以保证转动与静止部件不发生触碰；必须保证各转子通过联轴器连接成为一根连续的轴。使各轴瓦负荷分配均匀，避免造成轴瓦乌金磨损、润滑油温度升高情况。从而使转子在转动时，不会因各转子中心不一致导致轴系失去平衡而振动。因为轴系中心调整完成后，才能进行隔板洼窝中心、通流间隙的测量调整，所以说轴系中心的准确性关系到后续工作的品质如何，一旦回装阶段发现中心数据存在偏差，调整中期的大部分时间调整的通流间隙付之一炬，降低机组效率，增加碰磨风险；同时轴系中心失准势必会影响工期，后期为抢回工期造成安全、质量风险及经营成本加大。

1.2汽轮机轴系中心受自身重量如内外缸体、隔板、联通管等质量较大的部件以及在各部件螺栓紧固中产生的应力如汽缸中分面、联通管道紧固影响较大，如何确保中心数据，是汽轮机检修的关键性问题。

1.3陡河7号机组为哈尔滨汽轮机厂生产的55型N200-12.7/535/535三缸三排汽、一次中间再热、冲动凝汽式汽轮机组，依次设置高压缸、中压缸、低压缸，高压、中压缸入汽方式为全周进汽，中低压设置双联通管道及供热抽汽管道。以往火力发电厂测量全实缸状态中心不带联通管道（即在解体完高压、中压入汽管道、中低压联通管道、供热抽汽管道；解体轴承箱及高、中低压转子对轮后测量中心，并以此状态作为调整依据）。机组中心准确性未得到保障，导致机组性能未能得到充分发挥，通过优化后的中心调整，半缸阶段预留半缸与实缸隔板汽封、阻汽片间隙，最终在连接联通管后保证间隙至标准；据优化前后中心数据对比发现，联通管及供热管道安装后高压后对轮上抬0.10mm、右移0.08mm，高中下张口减少0.03mm、右张口减小0.02mm；中压转子后对轮上抬0.12mm、右移0.13mm，中低上张口减小0.02mm、右张口减小0.02mm。中心数据优化明显，热力试验结果显示机组性能较大提升。

#7机大修过程中轴系中心数据：

2.汽轮机轴系中心模拟运行状态调整的主要做法

2.1在高压、中压、中低压联通管道未拆除之前，先解体轴承箱体，测量对轮组合晃度，再对高压、中压、低压对轮进行中心测量并记录测量时转子及汽缸温度。在状态未发生改变时翻出1至5号油挡，测量带联通管全实缸状态油挡洼窝。此时测量中心数据为汽轮机轴系中心模拟运行状态调整方法。在测量中心数据时确保百分表架装设牢固，测量圆周的百分表杆延长线与轴心线垂直相交，测量端面位置进行标记确保测量位置相同，以消除测量误差。检查百分表杆接触的位置应光滑、平整，且百分表灵活、无卡涩。每次读表前，假联接销均应无蹩劲现象，盘动转子的钢丝绳不应吃劲。

2.2解体高压、中压进汽导管、中低压左右侧联通管道，再对高压、中压、低压对轮进行中心测量及油挡洼窝，并记录此时转子及汽缸温度。此时测量中心数据为以前中心测量方法。通过两种方法数据对比，总结出两种状态的测量值存在偏差，运用新方法后将使汽轮机轴系中心更加接近运行状态。

2.3解体缸体螺栓、起吊高、中、低缸体，解体高、中、低压缸隔板套及隔板后测量半缸中心以及油挡洼窝，并记录此时转子及汽缸温度。本次检修以高压缸、中压缸、低压缸螺栓未松，高压入汽管道、中压入汽管道、中低压联通管、供热抽汽导管螺栓未松，以此种状态作为调整基准。以此推算半缸中心补偿数据并对轴瓦垫铁进行调整。

2.4调整后验证半缸中心前，对转子进行盘动，以消除静垂弧给测量造成的误差。测量各转子轴颈的椭圆度、锥度在标准范围内，测量各对轮瓢偏、晃度及转子的弯曲度均在标准范围内。轴承安装位置正确，垫铁修刮后接触良好。测量半缸中心及油挡洼窝，综合考虑轴颈、汽缸扬度及轴瓦垫铁刮研量等，确定是否需要再次调整，确定后，对轴瓦垫铁进行刮研至接触标准，再次复合轴瓦洼窝及半缸中心，反算半缸数据补偿后带联通管道全实缸中心数据合格；根据调整后各转子中心，调整隔板、轴封洼窝中心，考虑带联通管道全实缸与半缸状态的油挡洼窝变量，将洼窝变量作为调整隔板中心补偿数据修正调整量，合格后，进行全实缸通流间隙测量调整，各部间隙调整、缺陷处理完后回装，回装至外缸螺栓紧固完成，高压、中压入汽管道紧固完成，中低压左右侧联通管道紧固完成，进行带连通管状态下全实缸中心验收。此时中心数据满足机组设计要求。

3.实施汽轮机轴系中心模拟运行状态调整方法的效果

3.1通过对汽轮发电机组轴系中心调整方法创新与优化，半缸调整阶段预留隔板汽封、阻汽片径向间隙，汽轮机轴系中心接近实际运行中心状态，修正径向通流间隙。减少汽轮机不明泄漏率，从而增加汽轮机的做功能力，提高汽轮机效率。以陡河7号机组检修为例，2021年修前热力试验结果显示，在100%THA工况下，试验热耗率为8804.54kj/kwh，高压缸效率63.94%，比设计值82.92%低18.98%，中压缸效率87.04%，比设计值91.23%低4.19%，系统不明泄漏量6549.06kg/h，不明泄漏率1.08%，发电煤耗332.73g/kwh。在汽轮机揭缸检修使用“新工法”调整轴系中心后，2022年修后热力试验结果显示，在100%THA工况下，试验热耗率为8569.42kj/kwh，高压缸效率79.59%，比修前高压缸效率提高15.65%，中压缸效率90.46%，比修前中压缸效率提高3.42%，系统不明泄漏量1236.02kg/h，不明泄漏率0.21%，比修前不明泄漏率降低0.87%，发电煤耗323.17g/kwh，通过应用“新工法”进行检修，降低机组发电煤耗9.56g/kwh。

3.2通过陡河7号机组检修运用汽轮发电机组轴系中心调整方法创新与优化方法。对比各种状态下的数据，发现因设备自身质量和螺栓紧固产生的应力的影响，中心数据偏差较大。而在测量过程中因检修环境的改变，引起的测量偏差较小。机组完成检修后，机组一次启机成功，运行过程中各参数良好，7号轴瓦X方向振动下降。检修结果证明出因汽轮机轴系中心不正引起的动静摩擦、振动异常、油温升高、轴瓦乌金磨损、机组效率降低等问题，可以通过轴系中心的调整优化进而得到改善。运用此方法避免了机组在回装导管时进行中心测量引起的误差，从而重新调整检修计划，造成工期紧张。调整工期，诱发检修质量下降，将会对机组启机和运行留下隐患。此方案的运用证明汽轮机轴系中心模拟运行状态调整方法适用于同类型汽轮机轴系中心调整，具有较强的可推广性。

4.结束语

通过优化后的中心调整方法，使机组更接近于运行状态，机组中心状态在冷态下最优，完全达到汽轮机找中心的目：第一，使汽轮机的转动部件（转子）与静止部件（隔板、轴封等）在运行时，其中心偏差不超过规定的数值，以保证转动与静止部分径向不发生碰磨，保证蒸汽在汽缸内做功效率。第二，使汽轮机组各转子中心线能连接成一条连续的曲线，以保证个转子通过联轴器连接成为一根连续的轴；从而在转动时，对轴承不致产生周期性的交变作用力避免发生振动。同时进一步提高汽轮机检修效率，保证了检修的工期，降低了安全、质量风险及检修成本，保证了机组运行可靠性，提高机组安全性、经济性。

参考文献：

[1] 陈立周.机械优化设计方法[M].北京：冶金工业出版社，1995

[2] 施维新，石静波.汽轮发电机组振动及事故[M].北京：中国电力出版社，2008