發電機組基礎下沉的原因分析和處理

發電機    時間:2014-03-11 15:39:22
發電機組基礎下沉的原因分析和處理簡介
    〔摘  要〕 針對鹽城發電廠8號機投產以來一直存在的基礎下沉、機頭前傾問題,分析了軸頸揚度和基礎沉降歷年來的變化規律和趨勢、機頭下沉……
發電機組基礎下沉的原因分析和處理正文
  〔摘  要〕 針對鹽城發電廠8號機投產以來一直存在的基礎下沉、機頭前傾問題,分析了軸頸揚度和基礎沉降歷年來的變化規律和趨勢、機頭下沉原因以及對機組安全性和經濟性的影響,介紹了針對機頭沉降問題採取的檢修措施以及機組起動時的注意事項,提出了可供選擇的改造處理方案。
  〔關鍵詞〕 發電機組 ;基礎; 檢修; 啟動
   鹽城發電廠8號機組(125 MW)有7隻滑動式支持軸承和1隻獨立式密切爾推力軸承,分別布置在6隻落地式軸承座內。其中,汽機部分有3隻支持軸承和1隻推力軸承,汽輪機高中壓轉子與低壓轉子採用剛性聯接,形成單軸三支點支承,軸向定位由推力軸承承擔。發電機與勵磁機部分有4隻支持軸承,發電機轉子與汽輪機、勵磁機的轉子均採用撓性聯接。6隻軸承座全部坐落於主廠房9 m層運轉平台上,整台機組為橫向布置,機頭靠近爐側。
   8號機組自1988年投產以後,經歷5次大修監測,發現汽輪發電機組基礎持續不均勻下沉,3,4號軸頸從安裝時的揚度為0逐漸后側揚起,機頭的下沉量最大,向後各道軸承處下沉量逐級變小。尤其是在9號機組投產後,8號機組機頭下沉幅度在快速增大。到2003年10月底, 1號軸頸由安裝時的前揚735 ?/m已發展到后揚940 ?/m。機頭不斷下沉導致主設備存在嚴重的安全隱患,如推力軸承非工作面瓦塊溫度明顯上升(平均溫度比剛投產時升高了20℃);通流部分的動靜間隙、各級隔板的組合間隙、低壓缸前後軸封均已到了調整極限;與汽輪機連接的管道應力明顯加大,特別是推力瓦溫異常升高,隨時都有被迫停機的可能。
1  汽輪發電機組轉子各軸頸揚度的變化情況
1.1  製造廠要求的安裝值
   對於N125-135/535/535型汽輪機轉子各軸頸揚度的安裝值,上海汽輪機廠在125 MW中間再熱冷凝式汽輪機產品說明書中,有關汽輪機組安裝部分有明確規定,汽輪機轉子后3號軸頸揚度應為0。製造廠要求的汽輪機轉子各軸頸揚度如圖1所示。
1.2  機組投產時的安裝值
   8號機組安裝投產時,汽輪機轉子各軸頸揚度如圖2所示。
   (1) 揚度單位:1°=100 ?/m。
   (2) 上海汽輪機廠提供的參考值:X1=0.14mm;X2=0.221mm;X3=2.796mm。
   (3) 剛性聯軸器下張口為0.10mm(標準為0.10~0.15mm)。
   揚度單位:1°=100 ?/m。
1.3  歷次大修時所測各軸頸的揚度變化
   1989年10月,機組投產後的第1次大修時,經測量各轉子軸頸揚度發現,整台機組1~7號軸頸已全部后揚,歷年來后揚程度在逐年上升。歷次大修時汽輪機1~3號軸頸揚度變化規律曲線見圖3。
   通過圖3可知:機組從投產到第1次大修時曲線較陡,基礎下沉速率最大。在第1次大修后曲線形成第1個拐點,逐漸趨向平緩,基礎下沉速率逐漸變慢。到第5次大修前(9號機投產後)形成第2個拐點,基礎下沉速率再次變大。在第5次大修中經人工微調糾正,轉子揚度情況略有好轉。
   每次大修中各軸頸揚度雖經人工微量調整,修后狀況略有好轉,但機頭仍以較快的速度前傾下沉。到2003年10月的第5次大修前,1號軸頸由安裝時的前揚735 ?/m變成了后揚940 ?/m,變化幅度達1 675 ?/m。
1.4  汽輪機轉子軸頸揚度目前狀況
   根據製造廠要求,汽輪機前軸承軸中心線相對於后軸承應高出X3=2.796 mm(參考值),在安裝時前軸承相對后軸承實際高出了X3′=3.125 mm。到2003年底的第5次大修后,汽輪機前軸承軸中心線相對於后軸承低了X3″=13 mm。與安裝時相比,前軸承基礎比后軸承多沉降了16.125 mm。2004年6月,用鍾光DS-3型經緯儀觀測1~7號軸承座中分面標高發現,1號軸承箱中分面比3號軸承低16.5 mm,1號軸承座中分面比7號軸承低40.5 mm。汽輪機轉子軸頸揚度目前狀況如圖4所示。
2  主廠房沉降觀測情況
   表1為1987—1996年汽機主廠房基礎沉降記
錄,表中A排為汽機房北牆,B排為機、爐隔牆,A—1為A排由東向西1號樁柱,B—1為B排由東向西1號樁柱,明顯地反映了主廠房基礎有不均勻沉降現象。
3  原因分析
   造成汽輪發電機組基礎下沉、機頭前傾的因素很多,針對鹽城發電廠8號機組基礎下沉情況,綜合分析主要有以下幾種原因。
3.1  地質地貌的影響
   鹽城市地處長江中下游的蘇北平原里下河地區,其地貌單元為沖積平原,由黃、淮所夾帶的大量泥沙堆積而成,屬於濕泥性沉降地區,地質鬆軟,承載能力差。
3.2  開採地下水的影響
   鹽城發電廠位於鹽城市北郊,屬於城鄉結合部,無論市區哪一方向過量抽取地下水,廠區的地勢都會受到影響。特別是隨著城市經濟發展的需要,市區在不斷擴容,工廠及地下水用戶日益增多,加上地下水在前些年被無節制地開採,更加速了鹽城電廠主廠房基礎的沉降。
3.3  廠房布置的影響
   六期主廠房在新洋河與皮叉河交匯處的北岸,距新洋河邊不到60 m。主廠房東西向布置,南側有鍋爐和大煙囪,北側是主、廠變和升壓站。汽輪發電機組座落在主廠房內的9 m運轉平台上,機頭向南,基礎為孤立島式結構,南北向布置。由於機組前後兩側建築物及設備重量的偏差(南側鍋爐、煙囪較重),造成爐側地基下沉量較大,加上主蒸汽管道、再熱冷段和再熱熱段管道對汽輪機又有一定的牽制,導致汽輪發電機組基礎南側沉降較快,北側沉降較慢,呈現機頭前傾的局面。
3.4  七期擴建后的影響
   1988-2002年,六期主廠房內只有1台8號機組,從汽輪發電機組各轉子軸頸揚度變化曲線分析,基礎下沉、機頭前傾的速率已逐漸趨緩。經七期擴建后,主廠房內2台機組同向並列布置,到2002年9號機組投產後,8號機組基礎下沉的速率又在明顯上升,而且9號機組機頭下沉速度同樣較快(註:9號機組運行1年時間1號軸承相對於3號軸承下沉了5.5 mm)。
4  對安全生產的影響
   8號機組投產後不久,由於爐側地基下沉量較大,造成鍋爐與汽機相連的主蒸汽、再熱蒸汽冷熱段、一級旁路、二級旁路管道以及除氧層與汽機連接的管道應力在逐漸增大,整台機組所有軸頸均出現后揚,使機組出力受到制約,機組的安全性和經濟性也受到較大影響[1,2]。安全隱患主要表現在如下幾個方面:
   (1) 由於機頭下沉量較大,汽輪機軸向平衡力受到破壞,機組從投產後不久就一直處於負推力狀態運行;
   (2) 由於受各主要管道牽制,導致汽輪機滑銷系統卡澀,汽缸膨脹不暢,高壓缸前端左右側膨脹值偏差較大,2,3,4號軸承振動值也有所增加,軸振保護無法投入。在8號機組多次調峰中,經常影響機組的啟停速度;
   (3) 由於轉子軸頸揚度的變化,迫使汽輪機轉子軸線與汽缸中心嚴重偏置,直接導致通流部分動靜間隙、低壓缸前後軸封間隙、各級隔板的組合間隙達到調整極限,真空嚴密性不合格;
   (4) 推力軸承超出自位範圍,非工作面上部瓦塊溫度明顯上升,最高時達98℃,同時伴隨著推力軸承回油溫度超標,造成多次被迫停機檢修。
5  檢修方面採取的對策
   根據「防止電力生產重大事故的25項重點要求」,在歷次檢修中針對基礎下沉、機頭前傾、轉子軸頸后揚等問題採取了下列措施[3]:
   (1) 軸頸揚度進行糾偏,在找中心時,採用改軸基準為點基準,抬前端、降後端的方法校正轉子軸頸揚度,盡量將高、中壓轉子與低壓轉子聯軸器下開口做到上限,以緩解下開口逐漸消失的矛盾;
   (2) 根據轉子找中后的位置重新調整隔板窪渦中心、各級隔板組合間隙和隔板汽封及軸封間隙,當隔板掛耳調整量較大時,結合加厚汽缸工作墊片來完成調整;
   (3) 由於推力軸承為獨立式結構,不能隨著轉子而抬高,為了能適應推力軸承自位能力,一般推力瓦均根據熱態接觸狀況實施研磨,保證在修后一段時間內能達到安全運行。
6  運行方面的對策
   由於機頭下沉對安全運行已經構成了嚴重的威脅,因此,在8號機組的啟動過程中規定了如下注意事項以確保機組安全:
   (1) 主蒸汽及再熱蒸汽參數變化不應偏離啟動曲線太大;
   (2) 啟動過程中嚴格執行汽缸、法蘭螺栓加熱原則,汽機沖轉后,轉子膨脹最快,要以轉子膨脹為基準做到:① 內缸溫度跟上轉子溫度,下缸溫度跟上上缸溫度,外缸溫度跟上內缸溫度,法蘭中部溫度跟上汽缸溫度,法蘭螺栓溫度跟上法蘭中部溫度;② 保證各部溫度在限額之內,加熱不可過度以免出現負差脹;
   (3) 啟動過程中使用金屬溫度比較分析原則:① 採取垂直於軸中心線的同一截面範圍內的測點進行比較分析;② 汽缸的法蘭溫度以法蘭中心為準(若此測點不準或壞了,可用內外測點的平均值參考);③ 法蘭與螺栓的溫度以法蘭中心溫度和就近的螺栓溫度為標準; ④ 汽缸內外的溫差以汽缸上、下溫差平均值為標準;
   (4) 升速過程中注意各軸承回油量及油溫,當冷油器出口油溫超過40℃時投入冷油器,並調整油溫在規定範圍內;
   (5) 注意汽輪機本體及有關管道疏水暢通無水擊及振動現象;
   (6) 注意汽缸各點膨脹均勻,軸向位移、高低壓差脹、缸脹等正常;
   (7) 熱態啟動除執行冷態滑參數啟動規定外,還須注意下列各項:① 在連續盤車的情況下,先向軸封送汽,后拉真空,向軸封送汽前應充分疏水,使軸封汽溫接近軸封體溫度,軸封汽與高壓軸封體的溫差不超過±30℃,以防軸頸冷卻變形,向軸封送汽后,注意大軸彎曲無增大;② 在鍋爐有餘壓的情況下,應在鍋爐點火后,真空在40 kPa以上方可開啟I、II級旁路及主要蒸汽管道疏水門,同時注意凝汽器真空,防止低壓排汽缸安全門動作。旁路投用前須稍開進汽調整門5%~10%進行暖管疏水15~20 min,然後才可投用;③ 熱態啟動時,鍋爐蒸汽參數較高,特別是鍋爐水壓試驗后的熱態啟動應密切注意汽缸金屬溫度的變化,嚴防自動主汽門、調整門、中聯門不嚴密引起汽輪機自動沖轉,使高溫部件受到冷卻,故在鍋爐點火后汽機沖轉前,主蒸汽壓力、真空不應維持過高,一般要求汽壓不大於
4 MPa、真空在60 kPa左右,汽機沖轉檢查后即可全關真空破壞門,提升真空;④ 熱態啟動時應嚴格控制上、下缸溫差在正常範圍內,汽加熱裝置應根據金屬溫度、高壓差脹、法蘭內外壁溫差來決定是否投入(投用前必須充分暖管暖箱,聯箱溫度應高於外缸溫度80~100℃)。若高中壓外缸溫度在350℃以上,可不投入汽加熱,當法蘭溫度低於汽缸溫度20℃以上時,投入法蘭螺栓加熱裝置;⑤ 熱態啟動時,油溫應維持在35℃以上;⑥ 沖轉前15 min打開電動主汽門對門后管道進行暖管疏水;⑦ 熱態、溫態啟動應嚴格控制高溫部件的溫差和差脹,沖轉后應儘快升速、並列,帶負荷,一直加負荷到高壓內下缸溫度所對應的冷態滑啟時的負荷值,然後按滑啟曲線帶至滿負荷;
   (8) 在升速過程中,軸的絕對振動不得超過0.076 mm。過臨界轉速時,軸的絕對振動不得超過0.125 mm,否則應立即停機,嚴禁使用降速方法消除振動。轉子靜止后立即投入盤車,測量大軸彎曲,連續盤車時間不得少於4 h。在帶負荷暖機階段發現振動大,可降負荷處理,若降負荷不能消除振動,一旦發現振動超限,應立即打閘停機。
7  可供選擇的改造處理方案
   根據鹽城發電廠8號機組目前的設備狀況,並結合多次對推力瓦處理的情況判斷,僅僅依靠對推力軸承的檢修已不能從根本上解決問題,經研究認為有如下幾種處理方案可供選擇:
   (1) 在下一次機組大修中或機組到了不能正常運行時,對汽輪發電機組進行重新安裝;
   (2) 更換汽輪機1,2,3號軸承箱,按軸承座基礎下沉量相應增加軸承箱高度,予以補償;
   (3) 在1號軸承箱底部與前台板之間增加滑塊,在2號和3,4號軸承箱與台板之間增加固定墊片,以提高軸承箱高度。
參考文獻
1 席洪藻.汽輪機設備及運行.北京:水利電力出版社,1988.
2 張保衡.大容量火電機組壽命管理與調峰運行.北京:水利水電出版社,1988.
3 劉尚慈.火力發電廠金屬斷裂與失效分析.北京:水利水電出版社,1992.

[發電機組基礎下沉的原因分析和處理],你可能也喜歡

  • 汽車發電機原理構造
  • 交流發電機原理
  • 汽車交流發電機
  • 交流發電機動畫
  • 交流發電機種類
  • 焊接缺陷原因
  • 拉模原因
  • 變速箱漏油原因
  • autocad無法開啟原因
  • 輪胎磨損原因
  • iveco發電機組
  • 柴油引擎發電機組
  • 大同發電機組
  • 緊急發電機組
  • 60kw發電機組
Bookmark the permalink ,來源:
One thought on “發電機組基礎下沉的原因分析和處理