大型汽轮机组汽流激振及配汽优化研究

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1、江苏电机工程2010年9月JiangsuElectricalEngineering第29卷第5期11大型汽轮机组汽流激振及配汽优化研究李刚1112，胥建群，李玲，石永锋（1.东南大学能源与环境学院，江苏南京210096；2.华电电力科学研究院，浙江杭州310030）摘要：针对某电厂600MW亚临界汽轮机通流部分改造后，在单阀切换多阀运行时出现的汽流激振问题，重点分析喷嘴配汽引起汽流激振的机理，并结合机组实际情况进行顺序阀试验与轴承载荷的理论计算，得出配汽优化方案并成功应用于该机组配汽改造。关键词：汽轮机组；汽流激振；配汽优化；顺序阀试验；轴

2、承载荷中图分类号：T263.4文献标志码：A文章编号：1009-0665（2010）05-0011-05汽流激振（或蒸汽激振、蒸汽涡动）是汽轮发电不能够自平衡，或者对称的2个阀门开度不同时产生机组运行中轴系最可能产生的不稳定自激振动，是的汽流力也不能自平衡，表现出调节级配汽不平衡出由汽轮机内部汽流激振力激励下引起的转子超常振现汽流力的作用（又称配汽剩余汽流力）。此力在机组动，通常与机组所带负荷有关，主要产生于大容量、的各轴承处产生附加载荷。当不平衡的汽流力足够大高参数机组的高压或高中压转子上。目前，喷嘴配时，将破坏转子-轴系稳定性，激发转子

3、的振动。汽机组采用顺序阀运行，即只有一个调节阀进行开部分进汽横向汽流力FB与轴向汽流力FZ计算度调节，其余的调节阀保持全开或全关，处于非对称公式如下：性的部分进汽状态，调门的动作又会使部分进汽的FB=G（w2cosβ2+w1cosβ1）（1）方式发生变化，容易引发汽流激振。国内外众多学F=G（w2sinβ2-w1sinβ1）（2）Z者对喷嘴配汽引起的汽流激振问题进行了大量的研式中：G为机组流量；w1为动叶进口相对速度；w2为究和分析。如文献[1]介绍了配汽方式对机组轴系动叶出口相对速度；β1为动叶进口汽流方向角；β2为的影响及配汽优化思想；

4、文献[2，3]介绍了不平衡汽动叶出口汽流方向。流力的产生机理；文献[4]通过仿真研究了配汽对轴图1与图2为单个喷嘴组进汽时调节级转子的系稳定性的影响；文献[5-7]介绍了配汽不平衡汽流受力情况。仅I阀进汽时，其余喷嘴组对应的动叶弧力对轴振及瓦温的影响；另外，还有大量的文献对各段几乎没有汽流流过，因此汽流对转子的作用力合电厂因汽流激振进行的汽轮机配汽优化改造进行了成弯矩T和一个横向力FB。该横向力FB的存在使原报道。有轴承载荷发生了变化，轴承特性也随之变化，最终某电厂600MW亚临界汽轮机组在通流改造导致转子–轴承系统稳定性的改变。后，投顺序

5、阀时出现了汽流激振问题。针对此现象，Yw文中重点分析由喷嘴配汽引起汽流激振的机理，并34介绍相应的解决思路；同时，对该机组进行顺序阀试验与轴承载荷计算，得出配汽优化方案。X1喷嘴配汽引起汽流激振的机理121.1配汽过程中的不平衡汽流力蒸汽在调节级中流动时，对调节级动叶片产生图1仅I阀进汽情况下不平衡汽流力汽流力的作用。当调节级均匀进汽时，对角的2个Yw喷嘴组所产生的汽流力方向相反，若喷嘴组面积相等，调节级汽流力除产生驱动转子旋转的扭矩外，切3FBαF4向汽流力所产生的通过转轴中心的力和轴向汽流力XF合T对转轴的翻转力矩均匀地分布于整个圆周，

6、能够完G1全自平衡。但当调节级部分进汽时，没有流过蒸汽2的喷嘴组不产生汽流力，若进汽是非对角的，则它们图2仅I阀进汽情况下调节级转子受力收稿日期：2010-04-12；修回日期：2010-06-0412江苏电机工程1.2汽流激振的产生其余两阀。在高负荷区域，此方案虽然不能将调节级由配汽不平衡汽流力的产生机理可知，主汽压配汽不平衡汽流力完全抵消，但由于最先开启的4力变化对调节级配汽不平衡汽流力的大小会有直接号阀能够提供机组总汽流量70%左右，当2号、3号影响。当主汽压力升高时，调节级配汽不平衡汽流阀顺序开启时，配汽不平衡汽流力已不大。力将增大

7、，故汽流激振多发生于较高负荷。随着机2.1.2利用配汽方式调整高压转子轴承载荷组容量的增大，主汽参数向着超临界、超超临界发额定工作外载荷是轴承正常工作的根本保证。展，不平衡汽流力的影响将更加显著。由于不平衡汽在某些情况下，由于机组安装上的问题，致使轴承外流力产生于调节级，所以只会对靠近调节级的各瓦载荷与额定载荷偏离，从而影响机组正常工作。通过轴心偏移产生影响，即对高（中）压轴瓦影响最为严改变调门开启顺序及开启程度，可以控制配汽不平重，而对远离调节级的各瓦轴心位置影响不大。衡汽流力的大小和方向，使其成为所需要的力，以达轴承稳定性降低及转子在汽

8、缸中的位置不对中到调整轴承外载荷的目的。当轴承载荷偏低时，轴承是产生汽流激振的根本原因。调节级配汽不平衡汽无法提供足够的阻尼抑制机组出现自激振动，此时流力的存在会导致较明显的轴心