浅谈汽轮发电机组转子热弯曲故障研究与分析

摘 要：电站汽轮发电机组是火力发电主要设备，安全运行关系整个机组问题。转子是汽轮发电机组的关键组成部件，其状态关系着发电机组的整体运行状态，转子的热弯曲将导致机组运行故障。对此，本文就汽轮发电机组转子热弯曲故障特征、原因及具体处理措施展开分析。

关键词：汽轮发电组；转子；故障

中图分类号：TU996.7 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）05-0149-01

转子热弯曲将对汽轮发电组正常运行产生影响，因此对转子热弯曲故障的形成原因进行分析，并针对具体的故障类型，制定相应的处理措施就显得尤为重要。

1 汽轮发电机组转子热弯曲故障特征诊断分析

因为汽轮机组转子客观存在温度、材质、受力等不平衡因素，所以转子热不平衡问题几乎不可避免，由热不平衡引起的经典故障就是汽轮机组转子的热弯曲。转子热弯曲故障特征因具体情况而有所区别，且当D子热弯曲故障发生后，机组的运行参数也将发生改变，从而进一步改变转子的振动特征。

汽轮发动机组转子热弯曲发生于机组启动过程中以及运行过程中。热弯曲发生于启动过程中往往是因为机组暖机不充分或参数不稳定，出现上下缸温差；运行过程中的热弯曲则通常是由于转子受热不均衡或受到较强的轴向力。

2 汽轮发电机组转子热弯曲原因

造成汽轮发电机组转子热弯曲的原因多种多样，并且可能发生于机组启动或运行的任何阶段，通过大量项目实例的分析，笔者认为导致汽轮机组转子热弯曲的原因如下：

（1）转子制造阶段问题。如果汽轮机转子在制造阶段所用材质不均匀，将直接导致转子各部分的膨胀系数不同，从而使转子在汽轮机的高温工作环境中产生不同程度的膨胀，进而产生转子的热弯曲故障。尽管大部分转子材质均匀，但转子在毛培锻造过程中产生的残余应力却几乎是不可避免的，需要通过“时放”或“热跑”释放残余应力后再进行加工。若转子的残余应力没有进行有效释放就进行加工，那么转子就会在汽轮机组运行过程中会不断释放应力，从而导致转子弯曲。

（2）转子热不平衡。导致转子发生热不平衡的原因主要有以下5个方面：①汽轮机组启动阶段由于各项参数还不稳定而产生上下缸温差，从而引起转子热弯曲。可以通过在汽轮机组运行前进行充分暖机进行合理控制进行预防；②转子中心孔进油。当转子在高转速的运行状态下时，中心孔的油受离心力的作用被甩向内腔壁。因为转子中心孔和转轴中心不重叠，导致内腔壁上油膜厚度不均。由于转子在转轴方向客观存在温差，所以油液必将在中心孔内进行热交换，但是内腔壁上油膜的厚度不均将导致热交换的传递不均，从而进一步导致转子出现不对称的温差，并且此不对称的程度与有功负荷成正比变化；③汽轮机组在启动时必须进行充分暖机，否则转子将因为受热不均匀导致热不平衡，从而进一步演变成热弯曲。大型汽轮机组通常规定连续盘车时间不低于四小时；④转轴存在轴向不对称漏气，将导致转轴收到不均匀的加热或冷却，产生径向的不对称温差，并且温差随漏气量同方向变化；⑤转子转轴上的套装部件失去紧力，转轴将出现很大的不对称温差，从而导致转子热弯曲。

（3）转子受到较大阻力。膨胀受阻，主要由间隙不合适或不均匀引起。机组负荷的不断增加使转子各部件之间形成了暂态温度场，由于转轴和套装部件之间的温度变化速度不一致（通常表现为套装部件的膨胀程度大于转轴），所以如果套装部件和转轴之间的间隙不合适就会出现顶死现象，产生很大的轴向作用力，进而使转子发生热弯曲故障。可能由膨胀受阻引起的转子热弯曲故障可以通过定期检查轮毂和其他部件与轴凸台之间的间隙是否存在积灰、锈蚀来进行预防。

动静摩擦，主要发生于转子和静止部件间的间隙消失时。一旦产生动静摩擦，转子和静止部件接触处温度升高，从而使转子温度分布不均匀，产生热弯曲。另外，如果动静摩擦过大，将对转子产生轴向力，加剧转子热弯曲程度。可以通过严格按照升速曲线进行发电机组操作，将轴封温度控制在规定范围之内来预防动静摩擦问题的出现。

3 结论与总结

造成汽轮机组转子热弯曲的原因多种多样，针对不同原因引起的热弯曲故障必须采用不同的处理方法，尽量将转子热弯曲引起的故障损失降低到最少。

（1）由于转子自身原因导致的热弯曲问题，应当在投入使用之前进行动平衡实验，若多次动平衡的结果不符合预期，可以采取更换转子的措施进行处理，直到新更换转子的动平衡实验符合预期。

（2）由转子热不平衡造成的热弯曲处理措施应当视具体情况进行具体分析：转子与静止部件之间的动静摩擦引起的热弯曲可以采取控制转子，使转子磨合到适当的间隙后再升速带负荷的措施进行处理，这样就能避免摩擦-热弯曲-更严重的摩擦的恶性循环；由中心孔进油引起的转子热弯曲应当立即放出多余的油，并且重新进行转子的动平衡实验；转子存在轴向不对称漏气则应当立即检查漏气部位并进行调整修补；由于套装部件失去紧力而造成的热弯曲在查明故障原因后对相应套装部件进行紧固或更换，并修复损坏部位，最后进行动平衡再次检查。

（3）如果膨胀受阻是导致转子热弯曲的原因，则应当检查汽轮机叶轮的轮毂或轴上其他套装部件与轴凸台之间的间隙中是否存在积灰或锈蚀现象；如果动静摩擦是导致转子热弯曲的原因，应立即修补磨损部位，调整转子和静止部件之间的间隙。

参考文献

[1]曹根芝.汽轮发电机组转子热弯曲故障研究与分析[D].华北电力大学，2014.

[2]孔祥渠.汽轮发电机组转子热弯曲故障分析及诊断方法研究[D].华北电力大学，2012.