CN110259535A - 一种根据环境温度确定西门子9f燃机联合循环汽轮机轴系对中的新检修方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种根据环境温度确定西门子9F燃机联合循环汽轮机轴系对中的新检修方法，包括步骤：S1，西门子9F燃气机组#1～#7轴承安装于混凝土台面上，#1～#7轴承至台面的高度为L1，#8轴承通过支撑杆支撑于地面上，#8轴承到地面高度为L2；S2，设环境温度为t0，润滑油温为t1，凝汽器排汽温度为t2，轴承膨胀系数为ε，#8轴承需加高的高度为y，可以得到：y＝(t1‑t0)×ε×L1‑(t2‑t0)×ε×L2；S3，按照计算得到的#8轴承需加高高度，将#8轴承进行加高。本发明的有益效果是：解决了西门子9F燃气机组各轴承因工作温度不同导致检修过程找中难题，消除了机组同心度欠佳造成的机组振动大问题；本发明的检修方法简单易行，无需对机组系统或者轴瓦本体做出改动。

Description

一种根据环境温度确定西门子9F燃机联合循环汽轮机轴系对 中的新检修方法

技术领域

本发明涉及检修方法，更具体地说，它涉及一种根据环境温度确定西门子9F燃机联合循环汽轮机轴系对中的新检修方法。

背景技术

燃气-蒸汽联合循环(CCPP)机组因具有高效、环保、灵活的优点而备受青睐。国内CCPP机组大多被定位为调峰机组，启停频繁。西门子为目前燃气轮机主要供应商之一，其9F级燃气-蒸汽联合循环机组分别由F型燃气轮机、HE型三压再热双缸汽轮机、发电机、余热锅炉等组成，其中燃气轮机、发电机、蒸汽轮机同轴布置。

西门子9F燃气联合循环机组轴系为单轴布置，由燃气轮机、发电机、汽轮机高压转子、汽轮机中低压转子组成，全长约52米，燃气轮机和发电机采用刚性连接，发电机和高压转子采用自同步型SSS离合器连接，如图2所示。机组整个轴系共有8个支撑轴承，1～4号轴承为椭圆瓦轴承，5号和6号轴承为可倾瓦轴承，7号轴承为径向推力联合轴承，8号轴承为椭圆瓦轴承。其各自安装位置为：#1轴承位于燃气轮机排气侧，#2轴承位于燃气轮机进气侧，#3轴承位于发电机靠燃气轮机侧，#2轴承与#3轴承之间有一中间轴；#4轴承位于发电机靠汽轮机侧；#5轴承位于#4轴承与SSS离合器之间；#6轴承位于高压缸排汽侧，#7轴承位于高压缸进汽侧，#8轴承位于中低压合缸排汽侧，安装位置位于排汽缸内。径向联合推力轴承设置在压气机轴承和汽轮机高、低压缸之间，转子的死点在推力轴承处。

西门子9F燃气机组中低压缸采用了合缸轴向排汽结构，将凝汽器和中低压缸布置在同一平面内，汽轮机排汽以轴向流动方式进入凝汽器。8号轴承位于排汽缸内，通过三根支撑杆与缸体相连。因结构设计、制造、安装、运行工况等原因导致8号轴承支撑刚度较低，容易引起轴瓦不稳定振动。且#1～#8轴承在正常运行过程中，其各自运行环境温度有所不同，种种因素造成西门子9F燃气机组轴系检修过程找中困难，运行过程振动问题频发。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种根据环境温度确定西门子9F燃机联合循环汽轮机轴系对中的新检修方法。

根据环境温度确定西门子9F燃机联合循环汽轮机轴系对中的新检修方法，包括如下步骤：

S1，西门子9F燃气机组#1～#7轴承安装于混凝土台面上，#1～#7轴承至台面的高度为L1；#8轴承通过支撑杆支撑于地面上，#8轴承到地面高度为L2；

S2，设环境温度为t0，润滑油温为t1，凝汽器排汽温度为t2，轴承膨胀系数为ε，#8轴承需加高的高度为y，可以得到：

y＝(t1-t0)×ε×L1-(t2-t0)×ε×L2

S3，按照计算得到的#8轴承需加高高度，将#8轴承进行加高。

作为优选：提升阀轴1上端通过平垫片11，弹簧垫片12和六角螺母13固定有提升阀阀板A2和提升阀阀板B3。

作为优选：钢材在0-100℃温度区间的线膨胀系数为1.2×10^-5/℃,ε＝1.2×10^-5/℃。

本发明的有益效果是：本发明通过一系列治理措施，解决了西门子9F燃气机组各轴承因工作温度不同导致检修过程找中难题，消除了机组同心度欠佳造成的机组振动大问题。通过根据环境温度确定轴系对中的方法，改变轴瓦安装标高，改变其载荷改善其运行条件；本发明的检修方法简单易行，无需对机组系统或者轴瓦本体做出改动。

附图说明

图1是燃气-蒸汽联合循环机组热力流程图；

图2是西门子9F燃气机组轴系图；

图3是西门子9F燃气机组轴系安装位置图；

图4是轴系标高测量分析仪；

图5是轴系标高测点及系统示意图；

附图标记说明：传感器探头1、前置器2、浮子3、杯子4、流体5、连通器6。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

本发明首先分析西门子9F燃气机组轴系振动问题频发的根本原因，确定引起振动问题的根本原因，从而提出一种根据环境温度确定西门子9F燃机联合循环汽轮机轴系对中的新检修方法，解决因各个轴承所处不同运行环境造成机组的振动问题。

不同轴承工作环境不同，工作温度相差很多，会导致冷态和热态下轴承标高发生很大变化，从而导致冷态下处于对中状态的转子，热态下处于严重的不对中状态。轴承标高变化会改变汽轮机通流部分间隙和转子振型曲线，影响运行时转子轴颈在轴承中的位置和轴承载荷分配，严重时甚至会造成碾瓦、失稳和动静摩擦等故障。轴承标高调整需要根据机组冷热态等不同工况下的标高变化量而定。

西门子9F燃气机组在正常运行过程中，#1～#8轴承其运行环境温度有所不同，轴承及相应部件的膨胀量也有所区别：#1、#2、#5、#6、#7轴承运行温度由机组的润滑油温决定，其运行温度一般为45～50℃。#3、#4轴承因安装于发电机内，受到机组润滑油温和发电机氢气温度双重影响。发电机氢气温度一般为45～48℃，与润滑油温基本一致。因此#1～#7轴承在机组正常运行过程中，其膨胀量基本保持一致。而#8轴承安装于汽轮机排汽缸内，其运行温度由凝汽器排汽温度决定：当环境温度较低(例如在冬季气温0℃)时，机组在设计背压4.9kPa下运行，其对应排汽温度为32.5℃；当机组运行环境温度较高(例如在夏季气温35℃)、负荷较大时，机组在高背压11.8kPa下运行，其对应的排汽温度为49℃。因此，不同环境温度决定了#8轴承工作温度不同，环境温度较低时，#8轴承与其他轴承运行温度偏差12.5～17.5℃，环境温度较高时，#8轴承与其他轴承运行温度偏差不大或者基本一致。

当#8轴承与其他轴承运行温度偏差较大时，因为金属膨胀量的不同，造成#8轴承标高与其他轴承不一致(偏低)，造成机组轴系同心度欠佳、#8轴承负载偏小，从而导致#8轴承振动偏大，经常超过报警值甚至跳机值，影响机组的安全稳定运行。

本发明采用理论计算为基础，计算轴承金属部件在不同温度下的膨胀值差异，得出不同运行环境温度对轴承标高的影响值范围，进而在机组实际检修过程中根据不同环境温度做出调整：当机组于较低环境温度(冬季)检修时，适当加高#8轴承的安装标高，弥补机组启动运行后#8轴承与其他轴承的标高差异，从而找正机组轴系中心，彻底解决#8轴承的振动问题。

本发明采用的技术方案是：首先计算各个轴承膨胀量。钢材在0-100℃温度区间的线膨胀系数为1.2×10^-5/℃，即1米钢材温度升高1℃放大0.012mm。假设机组各轴瓦安装标高为1.1m。通过理论计算，温度差为10℃时，轴承(包括支撑杆)部件的膨胀引起的标高差异为1.1×0.012×10＝0.132mm。

如图3所示，西门子9F燃气机组各个轴承安装高度有所不同：#1～#7轴承安装于汽机平台台面上，#1～#7轴承至台面的高度为L1。台面一般为混凝土浇筑，其膨胀量可以忽略，温度变化引起的膨胀只需考虑L1段。#8轴承因安装于汽轮机排汽缸内，通过支撑杆支撑于地面上，支撑杆长度为L2，L2＞L1，温度变化引起的膨胀需考虑L2段膨胀量。

当环境温度较低时，#8轴承与其他轴承的工作环境温度差值为12.5～17.5℃左右，需要考虑检修过程对其加高，以此补偿机组运行后因膨胀量不同造成#8轴承偏低的问题。当环境温度较高时，#8轴承与其他轴承的工作环境温度基本一致，因此机组检修过程中，可以不用考虑加高#8轴承标高。

综上所述，提出#8轴承需加高量的计算公式。假设环境温度为t0，润滑油温为t1，凝汽器排汽温度为t2，#1～#7轴承安装距离台面高度为L1，#8轴承安装距离地面高度为L2，轴承膨胀系数为ε，#8轴承需加高的高度为y，可以得到：

y＝(t1-t0)×ε×L1-(t2-t0)×ε×L2

各轴承的工作温度受机组润滑油温、氢气温度或者低压缸排汽温度影响，虽然并不完全相等，但偏差较小，考虑到该偏差对机组检修过程的精度控制影响较小，且以上数值较易测量，此处将机组润滑油温、氢气温度或者低压缸排汽温度作为计算依据。

通过以上措施，可以彻底解决西门子9F燃气轮机机组轴系#8轴承异常振动问题。

如前所述,燃机联合循环机组在检修过程中根据环境温度对#8轴承标高进行调整后，如果能对轴系标高变化实时监测，将有助于印证和指导检修工作，也是解决机组振动故障的有效辅助手段。

市场上现有轴系标高测量分析仪，采用连通管网法原理测量轴承之间相对标高的变化，分辨率为5μm，线性范围0～2000μm。测试系统由传感器、杯子、浮子、流体、连通总管和分支管组成。每个轴承上布置一个测试杯，测试杯用磁钢固定在相邻轴承座上，感受轴承座在垂直方向的位置变化。沿机组轴向布置一根连通总管，每个轴承测点与总管之间用分管与三通相连。当杯子A相对杯子B有垂直方向的高度变化时，由于两个杯子中的流体通过连通管相连，液面会重新平衡，这时涡流传感器与浮子之间的距离亦发生变化，两传感器输出差值直接反映了两轴承相对标高值的变化。结果为正时，表示A的变化高于B的变化；为负时，表示A的变化低于B。

采用本发明的检修方法完成检修后，在机组冲转和稳态运行之前，可以通过轴承标高检测仪实时监测#8轴承与其他轴承之间的标高差异。若#8轴承高于其他轴承，则本次检修期间加高量过高，下次同等温度情况下可以考虑适当减少加高量(减少的尺寸应为稳态运行后#8轴承标高比其他轴承高出的数值量)；反之，则应减少。

当机组冬季检修时，其环境温度为5℃，#1～#7轴承中心距离台面高度为1m，#8轴承中心距离地面为1.1m。根据以往运行数据，该环境温度下凝汽器运行排汽温度为34℃，#8轴承的工作温度为35℃左右；机组润滑油温50℃，发电机氢气温度48℃，#1～#7轴承工作温度为51℃。因此在机组检修时，#8轴承需垫高的数据为：

y＝(t1-t0)×ε×L1-(t2-t0)×ε×L2

＝(50-5)×1.2×10^-5×1-(34-5)×1.2×10^-5×1.1

＝0.16mm。

Claims (2)

1.一种根据环境温度确定西门子9F燃机联合循环汽轮机轴系对中的新检修方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，西门子9F燃气机组#1～#7轴承安装于混凝土台面上，#1～#7轴承至台面的高度为L1；#8轴承通过支撑杆支撑于地面上，#8轴承到地面高度为L2；

S2，设环境温度为t0，润滑油温为t1，凝汽器排汽温度为t2，轴承膨胀系数为ε，#8轴承需加高的高度为y，可以得到：

y＝(t1-t0)×ε×L1-(t2-t0)×ε×L2

S3，按照计算得到的#8轴承需加高高度，将#8轴承进行加高。

2.根据权利要求1所述的根据环境温度确定西门子9F燃机联合循环汽轮机轴系对中的新检修方法，其特征在于：钢材在0-100℃温度区间的线膨胀系数为1.2×10^-5/℃,ε＝1.2×10^-5/℃。