CN109339874A - 一种消除汽轮机低压轴封碰磨故障的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除汽轮机低压轴封碰磨故障的方法及系统，该方法包括在汽轮机启动过程中，启动汽轮机的冷却系统，对汽轮机低压缸的排汽锥体进行冷却降温，通过降低所述排汽锥体的温度，降低设置在所述排汽锥体上的低压轴封的温度，从而减小低压轴封的变形，遏制低压轴封的倾斜，降低轴封底部间隙的减小量，从而避免在汽轮机启动过程中因轴封温度变化导致碰磨故障的发生，方法简单，易于操作，改进措施效果明显，且改进后对汽轮机内的蒸汽流动影响极小。

Description

一种消除汽轮机低压轴封碰磨故障的方法及系统

技术领域

本发明涉及汽轮发电机技术领域，尤其涉及一种消除汽轮机低压轴封碰磨故障的方法及系统。

背景技术

汽轮发电机组部件动静碰磨是现场最为常见而又非常难以准确诊断的一类故障,碰磨故障的不确定性给现场诊断和处理增大了难度。对于汽轮机来说，低压缸发生碰磨的概率较高，而运行经验表明碰磨发生的部位主要集中在机组轴封处。碰磨发生时,轻者使得机组出现强烈振动,严重的甚至可以造成整个轴系毁坏。为此，需要通过先进手段精准判断碰磨原因、并采取有效措施处理碰磨故障。

对于采用半转速的核电机组，现场运行和调试数据显示，抽真空时低压缸碰磨较为普遍，但碰磨故障较为复杂，且碰磨涉及众多方面的原因，现场处理效果随机性大。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种可消除汽轮机低压轴封碰磨故障的方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种消除汽轮机低压轴封碰磨故障的方法，包括：在汽轮机启动过程中，启动汽轮机的冷却系统，对汽轮机低压缸的排汽锥体进行冷却降温，通过降低所述排汽锥体的温度，降低设置在所述排汽锥体上的低压轴封的温度。

在一些实施例中，在汽轮机启动过程中，启动所述冷却系统，控制所述排汽锥体的温度不超过85℃。

在一些实施例中，在汽轮机启动过程中，启动所述冷却系统，控制所述排汽锥体的温度在70℃左右。

在一些实施例中，在汽轮机启动过程中，在轴封投运时同时启动所述冷却系统，对所述排汽锥体进行冷却降温。

在一些实施例中，所述冷却系统包括喷淋系统，所述喷淋系统的喷淋方向对准所述排汽锥体的外部进行喷淋降温。

在一些实施例中，所述喷淋系统的喷淋方向对准所述排汽锥体的外侧竖直板与外侧斜板的交界处与所述外侧竖直板周缘之间的区域进行喷淋降温。

在一些实施例中，所述喷淋系统的喷淋方向对准所述外侧竖直板与所述外侧斜板的交界处。

在一些实施例中，所述喷淋系统的喷淋方向与水平方向平行，所述喷淋系统的喷淋方向对准所述外侧竖直板的周缘或者周缘附近。

本发明还提供一种消除汽轮机低压轴封碰磨故障的系统，包括喷淋系统，所述喷淋系统包括喷淋管以及设置在所述喷淋管上的至少一个喷头，所述喷头的喷淋方向对准汽轮机低压缸排汽锥体的外部。

在一些实施例中，所述喷淋管环绕设置在所述低压缸的外部，所述至少一个喷头沿着所述喷淋管的周向均匀设置，所述至少一个喷头包括雾化喷头。

在一些实施例中，所述喷头的喷淋方向与所述排汽锥体的轴向之间具有一定的夹角。

在一些实施例中，所述喷头的喷淋方向对准所述排汽锥体的外侧竖直板与外侧斜板的交界处与所述外侧竖直板周缘之间的区域。

在一些实施例中，所述喷头的喷淋方向对准所述外侧竖直板与所述外侧斜板的交界处。

在一些实施例中，所述喷头的喷淋方向与水平方向平行，所述喷头的喷淋方向对准所述外侧竖直板的周缘或者周缘附近。

实施本发明至少具有以下有益效果：本发明的消除汽轮机低压轴封碰磨故障的方法，方法简单，易于操作；通过在汽轮机启动过程中，启动冷却系统对低压缸排汽锥体进行冷却降温，通过降低排汽锥体的温升幅度，降低低压轴封的温度，从而减小低压轴封的变形，遏制低压轴封的倾斜，降低轴封底部间隙的减小量，从而避免在汽轮机启动过程中因轴封温度变化导致碰磨故障的发生。

另外，通过使用喷淋系统对准排汽锥体的外侧竖直板和外侧斜板的交界处进行喷淋降温，可更加有效地降低排汽锥体的温度；通过将排汽锥体的温度控制在70℃以下，可明显降低轴封底部间隙的减小量；通过在汽轮机启动过程中，在轴封投运后同时启动喷淋系统，可更加有效地降低排汽锥体的温度，抑制轴封碰磨故障的发生；改进措施效果明显，且改进后对汽轮机内的蒸汽流动影响极小。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一些实施例中低压缸的结构示意图；

图2是本发明一些实施例中低压缸排汽锥体的立体结构示意图；

图3是本发明一些实施例中低压缸排汽锥体竖直方向的部分剖视结构示意图；

图4是本发明一些实施例中喷淋系统的部分喷头结构示意图；

图5是图4中C处的D-D剖示结构示意图；

图6是图4中C处的俯视图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1-3所示，汽轮机的低压缸1包括一个缸体中部11、以及分别对称设置在缸体中部11两端的两个排汽锥体13，在缸体中部11和排汽锥体13之间设置有排汽导流环12，每个排汽锥体13上均设置有低压轴封14。排汽导流环12的端壁与排汽锥体13的端壁结合，形成排汽扩压结构，排汽锥体13和排汽导流环12可通过螺栓与缸体中部11连接。排汽锥体13和排汽导流环12可通过全周交错分布的支撑杆135结合在一起。

排汽锥体13包括设置在低压缸端部的外侧竖直板132、以及用于形成排汽扩压结构的外侧斜板133。其中，外侧斜板133靠近进气端的一端呈缩口设置，外侧斜板133与排汽导流环12之间形成排汽扩压结构。外侧斜板133的内部可设置有竖直安装部131，安装部131上开设有用于安装低压轴封14的槽孔136。低压轴封14可通过螺栓连接在安装部131上。外侧竖直板132上可设置有下缸台板16，以用于支撑低压缸。低压缸的轴承座15位于下缸台板16上。支撑杆135可焊接设置在外侧竖直板132和排汽导流环12之间。

在汽轮机抽真空过程中，引起低压轴封14碰磨的原因较为复杂。目前，轴封碰磨的普遍观点是机组在正常运行过程中，由于机组变形造成动静间隙偏小引起的。但是由于汽缸的一体化设计，变形难以测量，很难精准判断碰磨发生的原因。本发明通过研究发现，机组在启动过程中，由于低压轴封14的蒸汽温度较高，轴封体温度升高与其周边部位产生较大温差，产生应力引起变形，使得轴封底部间隙减小；且轴封受热传导至排汽锥体，造成排汽锥体变形，进而引起轴封位置变化，从而导致碰磨故障的发生。

因此，本发明提出一种消除汽轮机低压轴封碰磨故障的方法，包括：在汽轮机启动过程中，启动冷却系统，对低压缸的排汽锥体13进行冷却降温，从而降低低压轴封14的温度。本发明通过在汽轮机启动过程中，启动冷却系统对低压缸排汽锥体13进行冷却降温，通过降低排汽锥体13的温升幅度，降低低压轴封14的温度，从而减小排汽锥体13和低压轴封14的变形，遏制低压轴封14的倾斜，降低轴封14底部间隙的减小量，从而避免在汽轮机启动过程中因轴封温度变化导致碰磨故障的发生；方法简单，易于操作。本发明的消除汽轮机低压轴封碰磨故障的方法，可有效解决工程实践中所存在的技术问题。

在一些实施例中，所述冷却系统可包括喷淋系统，可通过喷淋系统对准排汽锥体13的外部进行喷淋降温。优选地，喷淋系统可包括至少一个雾化喷头(雾化栅)，通过使用雾化喷头对准排汽锥体13的外部区域进行喷淋降温，可以增大喷射面积，有效提高对排汽锥体的冷却效果，降低排汽锥体的温度。所述至少一个雾化喷头可沿着喷淋系统喷淋管的周向均匀分布。在其他实施例中，也可以通过风冷等冷却方式对排汽锥体13进行降温。

进一步地，还可以通过优化喷淋系统的喷淋角度，使喷淋系统对准外侧竖直板132和外侧斜板133的交界处134进行喷淋降温，喷淋系统的喷淋方向如图3的虚线B所示。本发明通过计算和实验研究发现，外侧竖直板132和外侧斜板133的交界处134处受温度影响膨胀收缩对轴封中心水平位置的影响较大，因此，将喷淋系统对准该交界处134处进行喷淋降温，能够更加有效地降低排汽锥体的温度，避免轴封碰磨故障的发生。

在实际应用中，由于现有的喷头是沿着汽轮机的末级排汽方向布置的，考虑到现场实施的可行性，在将喷头的喷淋方向设置为如虚线B所示时，汽轮机的末级叶片容易阻碍喷淋方向。因此，为避免发生干涉，也可将喷淋方向设置为水平方向进行喷淋，该喷淋方向如图3的虚线A所示。此时，喷淋系统对准外侧竖直板132的周缘处或者周缘附近区域进行喷淋，由于该区域与交界处134的距离较近，从而能有效地实现对交界处134的喷淋降温。可以理解地，在实际应用中，可以根据需要将喷淋方向进行调整设置，使喷淋系统喷出来的冷却水对准交界处134和外侧竖直板132周缘之间的区域，都可以有效地降低排汽锥体的温度。在其他实施例中，也可以通过调整喷淋系统的喷淋管和喷头的位置，以使喷淋方向能够对准交界处134，例如，将喷淋管的位置向远离叶片的方向调节，或者将喷淋管对应设置在外侧竖直板132和末级叶片之间的位置。

优选地，在汽轮机启动过程中，在轴封投运后即刻启动低压缸喷淋系统，对排汽锥体进行喷淋降温。即与现有技术相比，在汽轮机低压缸启动过程中，喷淋系统的投运时间点由挂闸时提前到轴封投运时，这样能够更加有效地降低汽轮机启动过程中轴封的上抬量，从而有效抑制低压轴封碰磨故障。

在实际应用中，在汽轮机启动中，可通过调整喷淋系统的喷淋量，保证在不同工况下，排汽锥体降温后的温度不超过设定温度，例如，将排汽锥体的温度控制在85℃以下。本发明通过有限元计算分析和实验研究发现，在抽真空过程中，将排汽锥体的温度控制在70℃左右时，可明显降低轴封底部间隙的减小量，保证轴封底部间隙值在工程标准值范围内，进而有效消除抽真空过程中汽轮机低压轴封碰磨故障。在汽轮机启动过程中，可通过调整喷淋系统的喷淋量，保证在不同工况下，将排汽锥体降温后的温度控制在70℃以下。进一步地，还可在排汽锥体上设置温度传感器来检测排汽锥体的温度。

本发明的消除汽轮机低压轴封碰磨故障的方法，方法简单，易于操作；通过在汽轮机启机过程中，在轴封投运时同时启动喷淋系统，对准排汽锥体的外侧竖直板与外侧斜板的交界处进行喷淋降温，控制排汽锥体降温后的温度在70℃以下，从而有效地降低了低压轴封的温度，进而有效遏制低压轴封的倾斜，降低轴封底部间隙的减小量，避免抽真空过程中因轴封温度变化导致碰磨故障的发生；改进措施效果明显，且改进后对汽轮机内的蒸汽流动影响极小。

相对应地，本发明的消除汽轮机低压轴封碰磨故障的系统包括用于对排汽锥体13进行冷却降温的冷却系统。其中，所述冷却系统可以为喷淋系统，也可以为风冷系统等。

优选地，所述冷却系统为喷淋系统。如图3-4所示，该喷淋系统包括喷淋管21以及设置在喷淋管21上的至少一个喷头22。其中，喷头22的喷淋方向可以调节，使得喷头22的喷淋方向对准排汽锥体13的外部进行喷淋，对排汽锥体13降温。喷淋系统的喷淋量可以调节，以使在不同工况下，保证排汽锥体降温后的温度不超过设定温度。在一些实施例中，喷头22的数量可以设置在15-30个之间。

如前所述，可以根据需要将喷头22的喷淋方向进行调节，以使喷头22喷出来的冷却水对准外侧竖直板132和外侧斜板133的交界处134和外侧竖直板132周缘之间的区域，以有效地对排汽锥体进行降温。由于外侧竖直板132和外侧斜板133的交界处134处受温度影响膨胀收缩对轴封中心水平位置的影响较大，因此，将喷头22的喷淋方向对准该交界处134处进行喷淋降温，能够更加高效地降低排汽锥体的温度，避免轴封碰磨故障的发生。

结合图3-6所示，喷淋管21环绕设置在低压缸1的外部，其可以环绕安装在排汽锥体13的外部。如前所述，在实际应用中，现有的喷淋管21是对应汽轮机的末级排汽方向环绕设置的，喷头22沿着喷淋管21的周向分布，在将喷头22的喷淋方向对准外侧竖直板132和外侧斜板133的交界处134处进行喷淋时，汽轮机的末级叶片容易阻碍喷淋方向。因此，考虑到现场实施的可行性，为避免汽轮机的末级叶片阻碍喷淋方向，可以将喷头22的喷淋方向设置为水平方向进行喷淋，此时，喷头22的喷淋方向对准外侧竖直板132的周缘处或者周缘附近区域进行喷淋降温。可以理解地，在其他实施例中，也可以通过调整喷淋管21和喷头22的位置，以使喷头22的喷淋方向能够对准交界处134，例如，可以通过增大喷淋管21的周向直径将喷淋管21的位置向远离叶片的方向调节，或者将喷淋管21对应设置在外侧竖直板132和末级叶片之间。

如图6所示，喷头22的喷淋方向与喷淋管21的轴向之间可具有一定的夹角α,α的大小可根据需要进行调节。在一些实施例中，α可设置在30°-60°之间。在一些实施例中，喷头22的数量可以为24个，α可设置为45°。

在一些实施例中，所述至少一个喷头22可沿着喷淋管21的周向均匀设置。进一步地，所述至少一个喷头22还可包括雾化喷头(雾化栅)，以增大喷射面积，提高对排汽锥体的冷却效果。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (14)

1.一种消除汽轮机低压轴封碰磨故障的方法，其特征在于，在汽轮机启动过程中，启动汽轮机的冷却系统，对汽轮机低压缸的排汽锥体(13)进行冷却降温，通过降低所述排汽锥体(13)的温度，降低设置在所述排汽锥体(13)上的低压轴封(14)的温度。

2.如权利要求1所述的消除汽轮机低压轴封碰磨故障的方法，其特征在于，在汽轮机启动过程中，启动所述冷却系统，控制所述排汽锥体(13)的温度不超过85℃。

3.如权利要求1所述的消除汽轮机低压轴封碰磨故障的方法，其特征在于，在汽轮机启动过程中，启动所述冷却系统，控制所述排汽锥体(13)的温度在70℃左右。

4.如权利要求1所述的消除汽轮机低压轴封碰磨故障的方法，其特征在于，在汽轮机启动过程中，在轴封投运时同时启动所述冷却系统，对所述排汽锥体(13)进行冷却降温。

5.如权利要求1-4任一项所述的消除汽轮机低压轴封碰磨故障的方法，其特征在于，所述冷却系统包括喷淋系统，所述喷淋系统的喷淋方向对准所述排汽锥体(13)的外部进行喷淋降温。

6.如权利要求5所述的消除汽轮机低压轴封碰磨故障的方法，其特征在于，所述喷淋系统的喷淋方向对准所述排汽锥体(13)的外侧竖直板(132)与外侧斜板(133)的交界处(134)与所述外侧竖直板(132)周缘之间的区域进行喷淋降温。

7.如权利要求6所述的消除汽轮机低压轴封碰磨故障的方法，其特征在于，所述喷淋系统的喷淋方向对准所述外侧竖直板(132)与所述外侧斜板(133)的交界处(134)。

8.如权利要求6所述的消除汽轮机低压轴封碰磨故障的方法，其特征在于，所述喷淋系统的喷淋方向与水平方向平行，所述喷淋系统的喷淋方向对准所述外侧竖直板(132)的周缘或者周缘附近。

9.一种消除汽轮机低压轴封碰磨故障的系统，其特征在于，还包括喷淋系统，所述喷淋系统包括喷淋管(21)以及设置在所述喷淋管(21)上的至少一个喷头(22)，所述喷头(22)的喷淋方向对准汽轮机低压缸排汽锥体(13)的外部。

10.如权利要求9所述的消除汽轮机低压轴封碰磨故障的系统，其特征在于，所述喷淋管(21)环绕设置在所述低压缸的外部，所述至少一个喷头(22)沿着所述喷淋管(21)的周向均匀设置，所述至少一个喷头(22)包括雾化喷头。

11.如权利要求9所述的消除汽轮机低压轴封碰磨故障的系统，其特征在于，所述喷头(22)的喷淋方向与所述排汽锥体(13)的轴向之间具有一定的夹角。

12.如权利要求9-11任一项所述的消除汽轮机低压轴封碰磨故障的系统，其特征在于，所述喷头(22)的喷淋方向对准所述排汽锥体(13)的外侧竖直板(132)与外侧斜板(133)的交界处(134)与所述外侧竖直板(132)周缘之间的区域。

13.如权利要求12所述的消除汽轮机低压轴封碰磨故障的系统，其特征在于，所述喷头(22)的喷淋方向对准所述外侧竖直板(132)与所述外侧斜板(133)的交界处(134)。

14.如权利要求12所述的消除汽轮机低压轴封碰磨故障的系统，其特征在于，所述喷头(22)的喷淋方向与水平方向平行，所述喷头(22)的喷淋方向对准所述外侧竖直板(132)的周缘或者周缘附近。