摘要：对汽轮机进行通流改造是提高其运行经济性的重要途径，不仅可提高效率、增加出力，同时可节省基建投资。本文分析了汽轮机通流改造后偏心运行中的旁路原因及解决方案。
关键词：通流改造；汽轮机偏心；解决方案
汽轮机通流改造能降低机组热耗率、供电煤耗率，提高机组效率和出力，适应机组参与电网调峰的要求，延长了机组使用寿命，有利于提高企业的技术创新能力和市场竞争力。因此，应进一步推广汽轮机通流部分的改造技术。
一、汽轮机通流改造原则
1、安全可靠性第一，消除原机组的薄弱环节及不安全因素，提高机组的可用率。
2、在不影响改造效果的前提下，尽可能利用原有设备，以减少改造工作量。
3、前轴承座、中轴承座、后轴承座位置不变，汽缸的支承方式不变。
4、改造时，高中压外缸壳体、低压外缸壳体不变，内缸及持环的原支撑方式不变，转子跨度、轴系、汽轮机高压转子与主油泵短轴接口和位置等不变。
5、保持各抽汽、排汽等管道接口位置、汽轮机与发电机连接方式和位置等不变。
6、保持现有热力系统配置不变，现有的热力参数基本保持不变。
7、采用先进的汽轮机通流部分改造技术（三元流技术、自主开发的先进叶型、工艺)，提高汽缸效率，增加机组的出力。
8、改造后机组能适应低负荷调峰的要求。
9、机组基础不动，基础负荷如有变化，制造厂负责核算，但不得超过基础原设计负荷。
10、转子、隔板与汽封环配合保持原设计尺寸不变。
11、汽轮机改造大多数部件(不包括易损部件)的设计使用寿命不得少于30年。改造后，汽轮机大修周期不少于4-5年，在寿命期内不得出现由于改造原因而导致汽轮机的停运。
二、收集资料及分析原因
对四台汽轮机进行资料收集，以#2机收集的资料为例，进行原因分析。#2机进行汽轮机高低压通流改造，改造前偏心测量显示正常，未出现过异常状况，改造后即出现偏心运行中旁路、偏心测量数值无显示现象。经过多次收集#2机开机前、升速过程、检修安装、正常运行带不同负荷及停机后，偏心间隙电压具有代表性数值如表1所示。
表1 偏心间隙电压的代表性数值
检修后第二次停机15d后，开前轴承箱检查，测量偏心间隙电压14.76V，用塞尺测量间隙2.10mm。键相间隙电压12.77V，用塞尺测量间隙1.83mm。停机33d后，电力调度中心通知启动#2机组发电。投盘车运行后，运行人员告知分散控制系统上偏心无显示。测量偏心间隙电压18.95V，通道旁路，键相间隙电压15.34V，通道正常。此后多次测量偏心间隙电压，均为19V左右，通道旁路。经与领导技术协商，决定停盘车，开前轴承箱入孔门，调整偏心间隙，满足开机时对偏心的要求。调整前：测量偏心间隙电压18.33V，用塞尺测量间隙2.55mm。键相间隙电压14.79V，用塞尺测量间隙2.10mm。调整后：偏心间隙电压16.06V，间隙2.25mm，通道正常。键相间隙不变。不能将偏心探头间隙调小太多的原因是担心汽轮机运行中间隙会逐渐变小，间隙太小可能引起探头与转子测量面磨擦，造成探头损坏。
根据收集资料、多次调整偏心间隙和检修全面检查，初步排除了偏心测量装置本身有问题，造成测量值摆动大，数值无法读取的原因。同时发现，偏心与键相在高转速时同时电压变小，低于卡件门槛电压，偏心通道旁路，说明探头与转子测量面实际间隙变小；在转速降至600～200r/min时电压逐渐升高，高于卡件门槛电压，通道正常；在停机后开汽轮机前轴承箱检查，测量偏心探头间隙，与其电压值线性对应。经分析，偏心旁路主要原因是探头与轴测量面之间的间隙过大或过小，导致间隙电压过大或过小，高于或低于TSI3500框架模件的门槛电压（2.5～17.5V），引起偏心旁路。得出初步结论，热工TSI系统偏心测量装置测量准确，偏心旁路是机械问题。
引起探头与轴测量面之间的间隙过大或过小分析可能存在的原因有：一是汽轮机轴系运行中热膨胀大，导致轴与探头间隙变小；二是由于探头支架固定在汽缸前轴承箱上，汽缸前轴承箱热膨冷缩幅度比轴大，导致探头与轴测量面间隙变化范围变大。
在#2机检修期间，汽机专业检查主油泵端盖，测量其与轴之间的间隙，确认轴系不存在热膨胀过大问题。针对原因二，汽机专业在检修检查时（冷态），用塞尺测量前轴承箱缸体垫片间隙，发现与之前检修的数据进行对比，各垫片间隙发生变化。同时在机组运行时（热态），还发现汽缸前轴承箱热膨胀幅度较通流改造前大，各垫片间隙测量值明显扩大，前轴承箱有轻微向上翘起现象。汽机专业咨询汽轮机厂，对汽机前轴承箱缸体的热膨胀较大问题，目前暂无解决措施。因此，偏心旁路问题需由热工专业采取相应的技术措施探讨解决。
三、解决方案
通过原因分析可知，汽轮机改造后，因汽缸热膨冷缩幅度扩大，运行中探头与轴测量面之间的间隙变化量已超过原来偏心8mm探头0.25～2.3mm的测量范围。根据探头的特性，要解决这一问题，需做到以下三点：一是电涡流探头的线性量程范围应将探头与轴测量面之间的间隙变化量极限值包含在内；二是安装位置满足探头要求的最小靶面尺寸或最小轴直径的要求；三是探头能测量转子偏心电压峰-峰值。
查阅相关产品资料，终于找到一款11mm电涡流探头型号330703-00-04-10-02-00满足以上要求。于是制定出偏心探头具体更换方案，提出将偏心探头由8mm探头（线性电压7.87V/mm，测量间隙范围0.25～2.3mm）更换为11mm探头330703-00-04-10-02-00（线性电压3.94V/mm，测量间隙范围0.5～4.1mm），扩大间隙测量范围。同时，将原前置器和延伸电缆更换为能与11mm电涡流探头匹配的前置器330780-90-00及延伸电缆330730-080-00-00。重新加工探头支架，支架应有足够的刚性，支架的自振频率应大于机组自振频率的10倍，以避免或减少被测物体振动时支架受到自激振动。探头支架安装孔螺纹与11mm电涡流探头相匹配，且应保证安装孔中心线与安装支架弧形半径重合。安装探头支架时，应确保探头支架弧形与测量轴同心度满足要求。同时，将偏心测量装置更换方案提交公司审核，让该公司帮忙论证是否可行。更换方案很快得到公司认可，经报批技术部及公司领导后，购买探头、前置器和延伸电缆，并绘制图纸加工安装支架。
四、实施效果
前期准备工作准备就序后，更换#1、#2机偏心探头支架，对#1、#2机偏心探头及前置器、延伸电缆进行了更换。偏心探头安装间隙电压10.5V，用塞尺测量间隙2.7mm。较8mm探头相同间隙电压下，偏心探头与轴测量面之间的间隙已扩大近一倍，可供汽缸前轴承箱热膨冷缩幅度也扩大一倍。偏心探头重新安装后，#1、#2已开停机多次并稳定运行一段时间后，偏心从开机到稳定运行再到停机过程中，测量的间隙电压值在5～15V，未超出TSI3500框架模件的门槛电压（2.5～17.5V），未再出现旁路的现象，且开停机时偏心测量数量显示正常。事实证明，汽轮机通流改造后，偏心运行中旁路已被彻底解决，#3、#4机偏心探头也将在检修期间更换。
五、结语
汽轮机在开机升速过程中，受热不均或重力等原因易造成转子偏心值过大。偏心是转子运动中心偏离转子几何中心，偏心大说明转子有弯曲。运行人员通过观察偏心测量值的变化去分析转子是否有弯曲。开机停机过程中盲目升速或降速，易引起转子受热不均，同时造成转子弯曲。因此，偏心是运行人员在开机停机过程中重要的监视参数。
参考文献
[1]何洪流.本特利3500在600MW超临界机组的应用[J].电力技术，2015.
[2]肖玲.本特利3500系统在大型机组中的应用[J].自动化应用，2014.
[3]刘士恒.汽轮机通流改造[J].电机工程，2014．
论文作者:孙占磊
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
标签：偏心论文; 间隙论文; 测量论文; 汽轮机论文; 电压论文; 通流论文; 旁路论文; 《电力设备》2018年第16期论文;