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汽轮机汽流激振解决方案和具体实施措施绥中培训队五值前言进年来，伴随时代的发展，人类的科学技术也一直在飞速的提升,自从发明了电后，电力开始逐渐在我们的生活中产生不可替代的重要性。大容量火电机组已经成了电力行业的主力军。大容量汽轮发电机轴系变长,支持轴瓦数量增多,机组的蒸汽参数不断提高,产生的汽流激振力也随之增大。汽流激振问题也必将会越来越严重影响汽轮发电机组的安全运行。因此,加强大型机组的汽轮机汽流激振的研究也显得非常重要。根据汽流激振机理和国外大容量机组的运行经验,已确认汽流振动故障更容易发生在高参数、大容量汽轮机的高压(或高中压)转子上。由于蒸汽激振力近似地正比于机组的出力,因此,由汽流振动引起的不稳定振动就成为限制大容量机组出力的主要因素;尤其随着超临界机组的投运,汽流激振引起的低频振动会更加突出,所以加强对高参数、大容量机组汽流激振的研究很有必要。所谓汽流激振就是蒸汽作用在高中压转子上的切向力对动静间隙、汽封结构以及转子与汽缸对中的灵敏度提高,增大了作用在转子上的激振力,降低了汽轮机轴系的稳定性,使高中压转子失稳而产生很大的低频振动。作用在汽轮机转子上的蒸汽激振力可分为静态力和动态力两类。这两类力都可以引起汽流激振。汽流激振的机理防止汽流激振的措施减小蒸汽静态力蒸汽向上的静态力会上抬转子,在运行中,我们认真调节,通过改变调节阀的开启和关闭顺序,或改变调节阀的开启重叠度,尽量避免在一不利的工况点停留,改变作用在转子上面的载荷角,采用节流调节全周进汽和变压运行,避免部分进汽产生的汽流激振力。减小蒸汽激振力蒸汽的激振力与蒸汽密度和级前后压差成正比,这是气流激振易发生在大功率高参数汽轮机上的主要原因所在。而且激振力还与汽封的结构、长度、间隙的大小有关,随径向间隙增大而减小,随轴向间隙的增大而增大。我们可采去以下措施:①使缸体四周与叶轮前部动静间隙尽量均匀。②增大叶顶汽封的径向间隙,限制推力轴承间隙以减小密封的轴向间隙。③气封间隙沿蒸汽流动方向可设计成喇叭形,使轴封进气端间隙缩小,排气端间隙增大,这种形状产生的气流力不仅不会产生失衡力,还有利于增加稳定性。④在叶顶汽封和端部汽封间隙处安装止涡装置和逆转向注入液体,利用该装置或流体的反涡旋干扰间隙内工作介质的周向流动。引起轴承失衡的力有汽流力和油膜力,提高轴承的稳定性就是使轴承油膜失稳尽可能的减小、即尽可能的增大阻尼力,为防止汽流激振预留较大空间。如果满足:汽流力+油膜力阻尼力时,就可以避免自激振动的发生。在实际生产中,我们积极消除轴瓦缺陷,使其处于良好的工作状态,调整中心,减少长径比,提高转子临界转速,提高轴承润滑油温,采用稳定性较好的推力轴承,这些措施都有利于抑制汽流激振力。提高轴承稳定性具体实施措施提高汽轮机高压转子临界转速，增加高压转子刚度。采用油膜动特性系数交叉耦合项小、稳定性更好的轴承，如可倾瓦轴承。高压汽轮机内缸采用镰刀形偏心汽封槽结构可降低汽流激振力。具体实施措施改进叶顶汽封、隔板汽封和高压转子前后轴封的间隙、结构，以减小漏气和汽流激振力，增加阻尼。同时，在汽封间隙处静止部件的下半周采用不同结构，以平衡偏心引起的汽流激振力。在叶顶汽封和轴封间隙等处安装止涡装置或逆向注入蒸汽，利用该装置或流体的反涡旋，干扰间隙内工质的周向流动来减小蒸汽在汽封中的切向流动速度，从而减小汽流激振力。采用节流调节全周进汽和变压运行，可以避免部分进汽产生的汽流激振力。总结国内外出现汽流激振的汽轮机很少，并且不同汽轮机解决的方法多种多样。汽流激振一般很难解决，但是通过现场试验和理论分析也是可以消除的。绥中发电公司曾改变1号汽轮机调速汽门的开启顺序方法，有效的控制了1号汽轮机汽流激振。1号汽轮机调速汽门设计开启的顺序为1号、2号、3号、4号依次开启。经过分析，采取限制1号高调速汽门开度的方法，投入3号、4号调速汽门重调机构，限制1号调速汽门的开度，3号或4号调速汽门提前开启。但是2号汽轮机采用同样的方法，却发生了汽流激振。发生汽流激振的汽轮机相对较少，激振力超过轴承正阻尼时，就会引发激振。一般消除汽流激振有3种方法：改变汽流激振力、加大转子的刚度、提高转子的阻尼力。a.改变蒸汽激振力的大小。通过改变调速汽门开启顺序从而改变汽流分布的方法来改变激振力。绥中发电公司1号汽轮机采用此法，效果较好。控制转子弯曲、汽缸变形和汽缸膨胀来控制转子与汽缸各部位的径向间隙，从而控制激振力。径向间隙可产生激振力的部位有3处：围带汽封、隔板汽封和轴端汽封，且围带汽封产生的激振力大。对绥中发电公司2号汽轮机，计划利用下次大修机会将调节级围带汽封恢复。调整转子中心位置或改变汽封径向间隙，来改变激振力，一般径向间隙大激振力小，径向间隙小激振力大。如形成汽流激振的原因是汽封结构设计不当，间隙小，轴承提供的正阻尼不够所致。德州发电公司300MW汽轮机，1号汽轮机1992年7月负荷从180MW升至200MW时，突发强烈的低频振动，轴振动为500～600μm，频率为25Hz，负荷增加振动继续加大，降负荷至160MW时低频振动消失。检查发现高中压转子左偏0.5mm，重新调整了高中压转子的左右位置，汽流激振得以消除。b.增加转子的刚度。减少转子长度或增加直径来提高转子刚度，从而提高转子临界转速。但制造出厂后无法实现。c.提高转子阻尼力。利用反涡旋转技术干扰流体的周向运行：逆流向注入流体以减少系统阻尼，从而提高失稳界限转速，这是消除密封失稳的主要手段。例如向轴瓦内引入另外润滑油，紧急启动顶轴油泵控制失稳。绥中发电公司已经将这种办法列入到应急措施中。改变轴承的几何形状来扰乱周向旋流并且减少其强度，提高转子的稳定性。机组启动措施：启动前控制汽缸上下缸温差小于规定值，晃动度不超过原始值，高压缸内无摩擦声，挂闸冲转。汽轮机升速到500r/min时，将主汽门和调速汽门关闭，进行摩擦检查，高中压缸确认没有摩擦声，升速到3000r/min。汽轮机都存在汽流激振，虽然发生激振突变的汽轮机相对很少，且很难准确确定激振部位，但处理汽轮机汽流激振的方法较多，只要通过详细的理论计算，做好深入细致的现场测量工作，一定可以准确找到激振部位，采取可行措施，消除汽轮机汽流激振。报告完毕