关键词：汽轮机；转子；热态弯曲
前言
汽轮机容易因为机组内部动态、静态的摩擦，或者是转子部分区域发生短时间快速降温而发生转轴弯曲的情况，从而影响汽轮机的正常工作。一般情况下，汽轮机的转子不会发生永久性变形，但当转子与汽缸受热不均匀的时候，两者径向动静间隙慢慢减小直至消失，进而产生摩擦作用，最终极易发生转子永久性弯曲的情况。所以说，在汽轮机的启用过程中，对于其转子运行状态的监测是十分重要的。
1 汽轮机转子的热弯曲相关介绍
1.1 汽轮机转子的热弯曲问题
汽轮机的转子热态弯曲问题指的是：汽轮机转子在受热后容易出现转子内部分区域温度不相同而产生热应力，导致转子发生弯曲变形。而汽轮机转子的热弯曲会使得整个机组产生强烈的振动，也会使得转子的平衡情况被破坏，而机组产生强烈振动又会增加摩擦作用，使得汽轮机转子的弯曲更加严重，最终导致汽轮机停机。汽轮机转子的热弯曲由于不容易被发觉而常常产生最为严重的停机事故，所以，必须要加强对汽轮机转子热弯曲问题的原因进行更深入的分析，根据原因进行针对性地检测措施，使得汽轮机转子的热弯曲问题提早发现并解决[1]。
1.2 汽轮机转子发生热弯曲的原因分析
汽轮机转子的工作环境是高温高压状态，旁边围绕着蒸汽。一般情况下，转子被投入到励磁电流中加热，由于整个加热过程均匀转子发生长度上的增长。特殊的情况，即由于转子的材质、转子受热情况、转子受力等使得转子不均匀对称。在对大量的理论与实例进行分析后，这里总结了转子发生热弯曲的原因：第一种是转子制造的原因，在转子的制造过程中，由于操作不规范或者机器不严密等原因，使得转子的材质不均匀，进而影响转子在受热是温度分布不均匀，或者是转子材质均匀了但其内部的残余应力没有进行释放，进而在汽轮机转子运行中转子内部的应力释放引起转子变形。第二种是在汽轮机机组的运行过程中，转子热不平衡的原因导致转子弯曲变形，而热不平衡又主要有以下几种情况，一是汽缸中上下部分温差过大，二是转子的中心孔进油，使得转子中间部分与两端部分的温差过大，三是汽轮机暖汽的时间不足，四是汽轮机的转轴存在漏汽的情况，五是转轴部分的套装部件发生松动，此五种情况均会使得汽轮机转子发生热不平衡而导致转子弯曲变形。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆第三种是转子在运行是受到的阻力较大而导致转子弯曲变形，转子受到阻力较大主要有两种情况，一是正常情况下转轴与套装部件之间存在一定的间隙，虽然受到温度升高的影响而发生一定的膨胀，这种膨胀在可允许的范围内是没有影响的，但是由于转轴与套部件二者的升温速率不同，其膨胀的程度也不同，这种情况下，转轴与套部间的间隙会减小甚至消失，从而使得转子发生热弯曲，二是汽轮机中部分静止的部件与转子之间原本存在缝隙，但当这种缝隙小到一定程度时或者消失，静止的部件与转子就会产生摩擦作用，摩擦生热使得转子受热不均匀，最终发生热弯曲[2]。
2 汽轮机转子的低转速热弯曲监测
2.1 对汽轮机转子升速运行状态的分析
一般情况下，汽轮机在临界转速以下进行工作时，如果发生了转子的热变形，那么也会发生汽封摩擦，越发生摩擦作用，转子弯曲程度越强，转子弯曲程度越强烈，摩擦作用越大，恶性循环下转子非常容易产生永久性的弯曲。在汽轮机以临界转速进行工作时，偏心距和动挠度之间的相位差为90°，其摩擦情况是摩擦会沿着转子进行圆周逆向旋转，这种情况下，转子会发生暂时性的热弯曲现象，但由于此时汽轮机与转子二者的转速相重合，根据共振理论，汽轮机的整个机组会产生非常强烈的振动。当汽轮机在大于临界转速的情况下运行时，动挠度与偏心距呈现相反的形式，这时候由于摩擦产生的变形会有不利于下一次摩擦的作用倾向[3]。
2.2 汽轮机转子的低转速热弯曲监测方法
进行汽轮机转子的低转速热弯曲监测时：首先需要在高压汽轮机的前轴承箱部位安装好对于转轴运行状态进行测量的设备，在汽轮机的冲转条件设置完备后，开启转轴的测量设备，使其进入工作状态，同时应该安装好振动测试表。接着进行冲转工作，需要注意的是，冲转动作需要在转轴的弯曲晃动值小于或者等于原始冷却值0.03mm的情况下进行，当转子进行冲动后，监测人员应该时刻关注转轴弯曲晃动值的状态。在确保汽轮机机组的转速一直在200r/min到500r/min的范围内，汽轮机机组运行状态一直正常，同时转轴弯曲晃动值的变化不超过0.05mm，便可以进行提速工作。如果转轴弯曲晃动值的变化在0.05mm以上，需要监测人员立刻对转子发生热弯曲的缘故进行检查，并作出适当的调整，此时可以延长汽轮机暖机的时间以改善转子热弯曲程度；如果转轴弯曲晃动值已经大于0.08mm，监测人员应该立刻进行停机操作，此时可以通过连续盘车的方式进行缓和处理，当转轴的弯曲晃动值小于或者等于原始冷却值0.03mm时，才能够再次启动汽轮机。在进行汽轮机低速暖机的进程中，其转速小于1000r/min的过程需要低于10分钟，在超过此转速时，由于转速的升高，转轴弯曲测量装置也会非常快速的摇摆，使得监测人员难以对其数据进行观察，这时可以采用轴承振动监测机组进行后续测量工作[4]。
3 总结
汽轮机故障中，转子的热弯曲是较为常见的类型，并且转子的热弯曲还容易引起其他的故障，其对汽轮机正常工作的影响非常大。我们应该对汽轮机转子热弯曲问题地进行更深入讨论，对加强对转子热弯曲监测有更深的理解，将理论与实践结合，研究出能够真正解决问题的方案。
参考文献
[1]韩延鹏. 汽轮机组转子热弯曲故障诊断方法研究及应用[D]. 华北电力大学, 2014.
[2]黄浩伟. 汽轮发电机组热弯曲故障预警方法研究[D]. 华北电力大学(北京), 2016.
[3]孔祥渠. 汽轮发电机组转子热弯曲故障分析及诊断方法研究[D]. 华北电力大学, 2012.
[4]王仲平. 汽轮机转子的热弯曲问题[J]. 科技创新与应用(27):183-184.
论文作者:张欢
论文发表刊物:《科学与技术》2019年20期
论文发表时间:2020/4/17
标签：转子论文; 汽轮机论文; 弯曲论文; 转轴论文; 发生论文; 转速论文; 摩擦论文; 《科学与技术》2019年20期论文;