Achsspiel der Turbine: Definition, Ursachen von Abweichungen und Gegenmaßnahmen
Time: 2025-12-12
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Kerndefinition des Achsspiels
Die axiale Verschiebung einer Turbine bezieht sich auf die relative axiale Bewegung des Rotors entlang seiner Achse in Bezug auf den Stator. Unter Verwendung des konstruktiven Spiels zwischen dem Axialkragen und den Arbeits- und Nichtarbeitsflächen des Axiallagers als Nullpunkt zeigt ein positiver Wert eine Rotorverschiebung zur Generatorseite hin an, während ein negativer Wert eine Rotorverschiebung zur Hochdruckseite der Turbine hin anzeigt. Dieser Parameter spiegelt hauptsächlich den Belastungszustand des Axiallagers und die axiale Gleichgewichtsstabilität des Rotors wider und ist ein entscheidender Überwachungsparameter, um sicherzustellen, dass die strömenden Bauteile der Anlage nicht kollidieren oder verschleißen.
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Ursachen für abnormale Änderungen der axialen Verschiebung
(1) Zunahme der Vorwärtsverschiebung (Rotor verschiebt sich zur Generatorseite)
1. Axiallagerausfall: Verschleiß oder Brand der Axialscheiben, übermäßiger Axialspiel, unzureichender Schmieröl-Druck oder übermäßige Öltemperatur, die zum Zusammenbruch des Ölfilms führt und somit den axialen Positionierungssupport verloren geht.
2. Dampfsystemstörungen: Plötzlicher Abfall der Haupt-/Nachheizdampftemperatur (thermisches Zusammenziehen der Welle verzögert gegenüber dem Gehäuse), Wassertransport im Dampf, der Wasserschlag verursacht und einen momentanen axialen Vorschub erzeugt.
3. Störungen durch Last- und Dampfabsaugung: Plötzlicher Anstieg der Anlagenlast (schneller Anstieg des Dampfdurchsatzes, axialer Schub steigt proportional zum Durchfluss), Ausfall von Hochdruck-Vorwärmern ohne rechtzeitige Lastreduzierung, abnormaler Anstieg des Dampfeintritts in den Hochdruckzylinder.
4. Ausfälle in Durchströmungskomponenten: Bruch oder Abplatzen von Niederdruckzylinderlaufschaufeln, Verformung der Hochdruckzylinderscheibe oder Verschleiß der Dichtungen, Leckage zwischen Stufen und Änderungen der Strömungsquerschnitte, die zu einer Unausgeglichenheit in der axialen Schubverteilung führen. (2) Zunahme der negativen Axialverschiebung (Rotorverschiebung in Richtung der Hochdruckseite)
1. Plötzlicher Anstieg der Dampftemperatur: Ein schneller Anstieg der Haupt-/Nachheizdampftemperatur führt dazu, dass sich der Rotor thermisch schneller ausdehnt als der Stator, wodurch negativer Axialschub entsteht.
2. Last- und Entnahmeausfälle: Ein plötzlicher Abfall der Anlagenlast (schnelle Verringerung des Dampfdurchsatzes, rasche Abnahme des Axialschubs) oder das Klemmen/Schließen des Niederdruck-Entnahmeventils können zu einer Zunahme des rückwärts gerichteten Axialschubs auf der Niederdruckseite führen.
3. Abnormale Rückwärtskraft am Axiallager: Verschleiß an der nichttragenden Fläche des Axiallagers oder übermäßiger Spielraum beim rückwärts gerichteten Axialschub führen dazu, dass sich die axiale Rotorposition in Richtung der Hochdruckseite verschiebt.
4. Unsymmetrische Dampfeinspeisung in den Hochdruckzylinder: Das Klemmen oder eine Öffnungsabweichung des Hochdruck-Hauptdampfventils oder der Regelventile führt zu einer unausgeglichenen Dampfverteilung auf der Hochdruckseite und erhöht den Anteil des rückwärts gerichteten Schubs.
- Maßnahmen zur Behandlung von axialen Verschiebungsanomalien (Vor-Ort-Operation möglich)
1. Vorläufige Überwachung und Beurteilung
- Sofortige Überprüfung der axialen Verschiebungsmessgeräte (Vergleich Haupt-/Ersatzmessgeräte) und gleichzeitige Überwachung der Temperatur des Axiallagers (normal ≤85 °C, Alarm ≤90 °C), Schmieröldruck/-temperatur, Wärmedehnung, Dampfparameter sowie Einheitsvibration und ungewöhnliche Geräusche, um Instrumentenfehler auszuschließen.
- Ermittlung des Trends der Verschiebungsänderungen (plötzliche Änderung/gradueller Anstieg) und in Verbindung mit den Betriebsbedingungen (Lastanpassungen, Parameterschwankungen, Gerätebetrieb) die Ursache des Fehlers identifizieren.
2. Gestufte Reaktionsmaßnahmen
(1) Unterhalb des Alarmwerts (gradueller Anstieg)
- Parameteranpassung: Stabilisierung der Frischdampf- und Zwischenüberhitzungstemperatur und -druck, Öffnen der zugehörigen Kondensatableiter (zur Vermeidung von Wassermitnahme), Anpassung des Schmiersystems, um einen Öldruck ≥0,15 MPa und eine Öltemperatur zwischen 40–55 °C aufrechtzuerhalten.
- Betriebsbedingungsoptimierung: Last schrittweise anpassen (plötzliche Erhöhungen oder Verringerungen vermeiden). Wenn der Hochdruckvorwärmer außer Betrieb ist, Last gemäß den Verfahren um 20 %–30 % reduzieren, um die axiale Schubkraft auszugleichen.
- Statusüberwachung: Verschiebungs- und Lagertemperaturdaten alle 5 Minuten erfassen. Falls sich der Trend nicht verbessert, Last schrittweise auf einen sicheren Bereich verringern.
(2) Überschreiten des Alarmwerts (unterhalb des Abschaltschwerts)
- Vorwärtsverschiebung überschreitet Grenzwert: Sofortige Lastreduzierung auf unter 50 % der Nennlast, Hochdruckvorwärmer abschalten. Steigt die Temperatur des Schublagers weiter an, die Reserveschmierölpumpe starten. Bleibt dies wirkungslos, Notabschaltung durch Lastreduzierung einleiten.
- Rückwärtsverschiebung überschreitet Grenzwert: Dampftemperatur stabilisieren (keine weitere Erhöhung), Zustand des Niederdruckentnahmeventils prüfen. Kann der Fehler nicht sofort behoben werden, Last auf 30 % der Nennlast reduzieren und den fehlerhaften Entnahmeabschnitt abtrennen.
(3) Überschreiten des Abschaltschwellenwerts / Notfallzustand
- Wenn die axiale Verschiebung den Auslösewert erreicht (normalerweise vorwärts 1,2–1,5 mm, rückwärts -0,8– -1,0 mm, ausgeführt gemäß den Anlagenverfahren) oder im Falle von Wasserschlag oder wenn die Temperatur des Schublagers 95 °C überschreitet, sofort manuell einen Notabschaltvorgang durchführen. Zufuhr von Haupt-/Nachheizdampf abschalten und alle Stufen der Kondensatableiter vollständig öffnen.
- Den Betrieb des Schmiersystems mehr als 30 Minuten nach dem Abschalten aufrechterhalten, um das Schublager abzukühlen. Anschließend das Schublager, den Schubschlag, die Strömungskomponenten und den Zustand der Dampfventile demontieren und prüfen. Erst nach Behebung und Überprüfung des Fehlers erneut starten.
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