Desplazamiento Axial de la Turbina: Definición, Causas de Anomalías y Contramedidas
Time: 2025-12-12
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Definición Central del Desplazamiento Axial
El desplazamiento axial de una turbina se refiere al movimiento axial relativo del rotor a lo largo de su eje con respecto al estátor. Utilizando la holgura diseñada entre el collín de empuje y las superficies de trabajo y no trabajo del cojinete de empuje como punto cero, un valor positivo indica que el rotor se desplaza hacia el lado del generador, mientras que un valor negativo indica que el rotor se desplaza hacia el lado de alta presión de la turbina. Este parámetro refleja principalmente el estado de carga del cojinete de empuje y la estabilidad del equilibrio axial del rotor, y es un parámetro clave de monitoreo para garantizar que los componentes móviles de la unidad no colisionen ni sufran desgaste.
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Causas de cambios anormales en el desplazamiento axial
(1) Aumento del desplazamiento en sentido directo (el rotor se desplaza hacia el lado del generador)
1. Fallo del cojinete de empuje: Desgaste o quemado de las zapatas de empuje, holgura excesiva de empuje, presión insuficiente de aceite lubricante o temperatura excesiva del aceite que provoca la ruptura de la película de aceite, lo que resulta en la pérdida del soporte axial.
2. Anomalías en el sistema de vapor: Caída repentina de la temperatura del vapor principal/recalentado (el rotor se contrae térmicamente más lentamente que el estator), arrastre de agua en el vapor causando golpe de ariete, generando un empuje axial instantáneo en sentido hacia adelante.
3. Perturbaciones de carga y extracción de vapor: Aumento repentino de la carga de la unidad (aumento rápido del caudal de vapor, el empuje axial aumenta proporcionalmente con el flujo), no operación de los calentadores de alta presión sin reducción oportuna de la carga, aumento anormal del caudal de vapor en el cilindro de alta presión.
4. Fallos en componentes del paso de flujo: Rotura o desprendimiento de álabes en el cilindro de baja presión, deformación del diafragma o desgaste de sellos en el cilindro de alta presión, fugas entre etapas y cambios en el área de flujo que provocan un desequilibrio en la distribución del empuje axial. (2) Aumento del desplazamiento negativo (desplazamiento del rotor hacia el lado de alta presión)
1. Aumento brusco de la temperatura del vapor: Un incremento repentino de la temperatura del vapor principal/de recalentamiento provoca que el rotor se expanda térmicamente más rápido que el estator, generando un empuje axial negativo.
2. Fallos de carga y extracción: Una caída repentina de la carga del equipo (reducción brusca del flujo de vapor, disminución rápida del empuje axial) o el atasco/cierre de la válvula de extracción de baja presión pueden provocar un aumento del empuje axial inverso en el lado de baja presión.
3. Fuerza inversa anormal en el cojinete de empuje: El desgaste en la superficie no operativa de la zapata de empuje o una holgura excesiva en el empuje inverso hace que la posición axial del rotor se desplace hacia el lado de alta presión.
4. Admisión desigual de vapor en el cilindro de alta presión: El atasco o desviación en la apertura de la válvula principal de vapor de alta presión o del regulador provoca una distribución desequilibrada del vapor en el lado de alta presión, aumentando la proporción de empuje inverso.
- Medidas de Manejo para Anomalías de Desplazamiento Axial (Operable en Sitio)
1. Monitoreo y Evaluación Preliminares
- Verificar inmediatamente los medidores de desplazamiento axial (comparar indicadores principal/reserva) y monitorear simultáneamente la temperatura del cojinete de empuje (normal ≤85℃, alarma ≤90℃), presión/temperatura del aceite lubricante, diferencia de expansión térmica, parámetros de vapor, así como vibración del equipo y ruidos inusuales, para descartar fallas instrumentales.
- Determinar la tendencia de los cambios de desplazamiento (cambio brusco/aumento gradual) y, en combinación con las condiciones operativas (ajustes de carga, fluctuaciones de parámetros, operaciones de equipos), identificar la causa raíz de la falla.
2. Operaciones de Respuesta Gradual
(1) Por Debajo del Valor de Alarma (Aumento Gradual)
- Ajuste de Parámetros: Estabilizar la temperatura y presión del vapor principal/recalentado, abrir las válvulas de drenaje de vapor pertinentes (para prevenir arrastre de agua), ajustar el sistema de lubricación para mantener la presión del aceite ≥0,15MPa y la temperatura del aceite entre 40–55℃.
- Optimización de la Condición Operativa: Ajuste gradualmente la carga (evite aumentos o disminuciones bruscas). Cuando el calentador de alta presión esté fuera de servicio, reduzca la carga en un 20 %–30 % según lo indicado en los procedimientos, para equilibrar el empuje axial.
- Seguimiento del Estado: Registre cada 5 minutos los datos de desplazamiento y temperatura del cojinete. Si la tendencia no mejora, reduzca gradualmente la carga hasta un rango seguro.
(2) Exceder el Valor de Alarma (por debajo del valor de disparo)
- Desplazamiento hacia adelante excede el límite: Reduzca inmediatamente la carga por debajo del 50 % de la carga nominal e interrumpa el funcionamiento del calentador de alta presión. Si la temperatura del cojinete de empuje continúa aumentando, active la bomba de aceite lubricante de reserva. Si persiste el problema, inicie el cierre por reducción de carga.
- Desplazamiento inverso excede el límite: Estabilice la temperatura del vapor (evite aumentos adicionales) y verifique el estado de la válvula de extracción de baja presión. Si no es posible solucionar la falla inmediatamente, reduzca la carga al 30 % de la carga nominal y aísle la sección de extracción defectuosa.
(3) Exceder el Valor de Disparo / Condición de Emergencia
- Cuando el desplazamiento axial alcance el valor de ajuste de disparo (normal hacia adelante 1,2–1,5 mm, inverso -0,8– -1,0 mm, ejecutado según los procedimientos de la unidad), o en casos de golpe de ariete o temperatura del cojinete de empuje superior a 95 ℃, realice inmediatamente una parada de emergencia manual. Corte la admisión de vapor principal/de recalentamiento y abra completamente todas las válvulas de drenaje de vapor.
- Mantenga el funcionamiento del sistema de lubricación durante más de 30 minutos después de la parada para enfriar el cojinete de empuje. Posteriormente, desmonte e inspeccione los cojinetes de empuje, el juego de empuje, los componentes de flujo y el estado de las válvulas de vapor. Reinicie únicamente después de que la falla haya sido resuelta y verificada.
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