Spostamento Assiale della Turbina: Definizione, Cause delle Anomalie e Contromisure
Time: 2025-12-12
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Definizione Fondamentale di Spostamento Assiale
Lo spostamento assiale di una turbina si riferisce al movimento assiale relativo del rotore lungo il suo asse rispetto allo statore. Utilizzando la clearance progettata tra la flangia di spinta e le superfici di lavoro e non di lavoro del cuscinetto di spinta come punto zero, un valore positivo indica lo spostamento del rotore verso il lato del generatore, mentre un valore negativo indica lo spostamento del rotore verso il lato ad alta pressione della turbina. Questo parametro riflette principalmente lo stato di carico del cuscinetto di spinta e la stabilità dell'equilibrio assiale del rotore ed è un parametro chiave di monitoraggio per garantire che i componenti mobili dell'unità non collidano o si usurino.
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Cause delle variazioni anomale dello spostamento assiale
(1) Aumento dello spostamento in avanti (spostamento del rotore verso il lato del generatore)
1. Guasto del cuscinetto di spinta: usura o bruciatura delle boccole di spinta, gioco assiale eccessivo, pressione insufficiente dell'olio lubrificante o temperatura eccessiva dell'olio che provoca la rottura del film oleoso, con conseguente perdita del supporto di posizionamento assiale.
2. Anomalie del sistema vapore: brusca diminuzione della temperatura del vapore principale/riscaldato (ritardo nella contrazione termica del rotore rispetto allo statore), presenza di acqua nel vapore che causa il colpo d'ariete, generando una spinta assiale istantanea in avanti.
3. Disturbi di carico ed estrazione vapore: aumento improvviso del carico dell'unità (aumento rapido della portata di vapore, la spinta assiale aumenta proporzionalmente al flusso), mancato funzionamento dei riscaldatori ad alta pressione senza riduzione tempestiva del carico, aumento anomalo dell'afflusso di vapore nel cilindro ad alta pressione.
4. Guasti ai componenti del passaggio di flusso: rottura o distacco delle pale del cilindro a bassa pressione, deformazione del diaframma o usura delle guarnizioni nel cilindro ad alta pressione, perdite di stadio e variazioni della sezione di passaggio che provocano un'alterazione nell'equilibrio della distribuzione della spinta assiale. (2) Aumento dello spostamento negativo (spostamento del rotore verso il lato ad alta pressione)
1. Aumento improvviso della temperatura del vapore: un aumento improvviso della temperatura del vapore principale/riarso causa una dilatazione termica più rapida del rotore rispetto allo statore, generando una spinta assiale negativa.
2. Guasti al carico e alle estrazioni: una brusca diminuzione del carico dell'unità (riduzione rapida del flusso di vapore, decadimento rapido della spinta assiale) o l'inceppamento/chiusura della valvola di estrazione a bassa pressione possono provocare un aumento della spinta assiale inversa sul lato a bassa pressione.
3. Forza inversa anomala sul cuscinetto di spinta: l'usura della superficie non operativa della sede di spinta o un gioco eccessivo nella spinta inversa causano uno spostamento assiale del rotore verso il lato ad alta pressione.
4. Alimentazione irregolare del vapore nel cilindro ad alta pressione: l'inceppamento o la deviazione nell'apertura della valvola principale del vapore ad alta pressione o del regolatore provoca una distribuzione non equilibrata del vapore sul lato ad alta pressione, aumentando la proporzione di spinta inversa.
- Misure di Gestione per Anomalie nello Spostamento Assiale (Eseguibili in Sito)
1. Monitoraggio e Valutazione Preliminari
- Verificare immediatamente gli indicatori di spostamento assiale (confrontare indicatori principali/di riserva) e monitorare contemporaneamente la temperatura del cuscinetto di spinta (normale ≤85℃, allarme ≤90℃), la pressione/temperatura dell'olio lubrificante, la dilatazione termica, i parametri del vapore, nonché le vibrazioni del gruppo e rumori anomali, per escludere guasti strumentali.
- Determinare l'andamento delle variazioni di spostamento (cambio improvviso/aumento graduale) e, in combinazione con le condizioni operative (variazioni di carico, fluttuazioni di parametri, operazioni sugli impianti), identificare la causa radice del guasto.
2. Operazioni di Risposta Scalate
(1) Al Di Sotto del Valore di Allarme (Aumento Graduale)
- Regolazione Parametri: Stabilizzare la temperatura e la pressione del vapore principale/in riscaldamento, aprire le valvole di scarico del vapore pertinenti (per prevenire il trascinamento di acqua), regolare il sistema di lubrificazione per mantenere la pressione dell'olio ≥0,15 MPa e la temperatura dell'olio tra 40–55℃.
- Ottimizzazione delle Condizioni di Funzionamento: Regolare gradualmente il carico (evitare aumenti o diminuzioni brusche). Quando il riscaldatore ad alta pressione è fuori servizio, ridurre il carico del 20%–30% secondo le procedure per bilanciare la spinta assiale.
- Monitoraggio dello Stato: Registrare i dati di spostamento e temperatura dei cuscinetti ogni 5 minuti. Se l'andamento non migliora, ridurre gradualmente il carico fino a un intervallo sicuro.
(2) Superamento del Valore di Allarme (al di sotto del valore di interruzione)
- Spostamento in Avanti oltre il Limite: Ridurre immediatamente il carico al di sotto del 50% del carico nominale, arrestare il riscaldatore ad alta pressione. Se la temperatura del cuscinetto di spinta continua ad aumentare, avviare la pompa di lubrificazione di riserva. Se ciò non dovesse risultare efficace, attivare l'arresto per riduzione del carico.
- Spostamento Indietro oltre il Limite: Stabilizzare la temperatura del vapore (evitare ulteriori aumenti), verificare lo stato della valvola di estrazione a bassa pressione. Se il guasto non può essere gestito immediatamente, ridurre il carico al 30% del carico nominale ed isolare la sezione di estrazione difettosa.
(3) Superamento del Valore di Interruzione / Condizione di Emergenza
- Quando lo spostamento assiale raggiunge il valore di intervento (normale avanzato 1,2–1,5 mm, inverso -0,8– -1,0 mm, eseguito secondo le procedure dell'unità), oppure in caso di colpo d'ariete o temperatura del cuscinetto di spinta superiore a 95 ℃, effettuare immediatamente l'arresto manuale di emergenza. Interrrompere l'alimentazione di vapore principale/riammesso e aprire completamente tutte le valvole di scarico del condensa a ogni livello.
- Mantenere il funzionamento del sistema di lubrificazione per oltre 30 minuti dopo l'arresto, al fine di raffreddare il cuscinetto di spinta. Successivamente, smontare ed ispezionare i cuscinetti di spinta, il gioco assiale, i componenti del flusso e lo stato delle valvole del vapore. Riavviare solo dopo che il guasto è stato risolto e verificato.
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