基于MS6000B系列燃气轮机的燃机转子结构分析

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MS6000B系列燃气轮机的燃机转子结构有别于一般旋转机械的整体式结构，为拉杆式转子。 　　该类型的燃机转子并不是一根整轴，简单地说可分为三个部分：压气机轴、过渡轴和透平轴。压气机轴和燃机透平轴分别由多级的轮盘组成，其中压气机部分由16根穿心的拉杆螺栓将17级的压气机轮盘连成一体；而透平部分也同样由12根拉杆螺栓将3级的透平轮盘连成一体，然后通过过渡轴将它们连成一个完整的燃机转子。 　　压气机从大气中吸入空气，而压气机的出口温度和压力通常在365℃和1 MPa左右，一级透平前和透平的排气温度通常在1 100℃和550℃左右，如此高的温度梯度以及每天的起停机给燃机带来的热应力冲击是非常大的。 　　由于广东省的燃气轮机一般处于调峰运行中，基本上每天起停一次，机组在频繁的起停中承受着热应力的循环变化，引起拉杆紧力分布不匀，导致转子发生热变形。可见，燃机转子的结构特性决定了其在运行多年后的振动不稳定现象。     1.振动的现场处理 　　根据对机组振动数据的详细分析，我们在现场摸索出用平衡质量来补偿转子热变形产生的振动分量的方法。实践证明，对于热变形不太严重的机组，采用该方法可以取得良好的效果。 　　由于燃气轮机结构的特殊性，在转子上没有外露的加重平面。根据对轴系的考察（见图4），可能的加重面仅限于A，B，C三个联轴节，可以通过 　　改变联轴节螺栓的重量来调整转子的平衡质量分布。 　　B联轴节由于处在排气涡壳中，温度较高，在不吊开排气涡壳的情况下难以松开螺栓。因此，A，C平面成为剩余的选择。 　　在现场多台机组上试验的数据表明，A平面的加重对燃机转子振动的影响较为显著，而C平面由于离开轴承较远，并且由于C联轴节传递扭矩，在实际试验中不可能更换多个螺栓，其调整重量受到影响。因此，A平面成为加重平面的唯一选择。 　　经过全面的分析，在多台机组上的试验取得了成功，有效地降低了燃气轮机转子在基本负荷下的振动水平，取得了良好的经济效益和社会效益。     2.几个问题 　　在现场处理故障的过程中，发现仍然存在几个问题： 　　a）现场平衡能够降低机组振动的整体水平，但难以改变其振动的变化过程，只是使得整个变化过程在一个较低的振动水平下进行。 　　b）由于受加重平面和加重质量的限制，现场平衡难以同时降低各种工况的振动值。通常是出现机组起停过临界和稳定运行的工况下不能兼顾，这对于几乎每天起停参与调峰的燃机来说也是一个比较头疼的问题。 　　c）当机组热变形量较大时，现场平衡难以补偿其变形量。一般这种情况会发生在机组运行8～10 a时间。这时我们建议将燃气轮机转子返厂解体，重新拉紧转子。实践证明，经过解体返修后的转子，原有的振动问题均得到了彻底的解决。    3.结论 　　MS6000B系列燃气轮机组的燃气轮机转子结构特性决定了该型机组在运行一定年限后出现振动故障的必然性。 　　在故障初期，建议可用准确的现场动平衡技术补偿其热变形量，实践证明，这是现场高效、节省时间费用的处理方法。 　　当故障发展到后期，仅靠燃机转子的加重平面难以完全平衡其热变形，必须将转子重新解体再回装，从根本上消除热变形产生的源泉，可以彻底地解决问题。 　　另外，应加强日常的运行维护，防止燃机在满理，及时发现热部件的损坏情况并及时更换，防止因热部件的问题（如许多燃机电厂都出现过的叶片断裂）破坏各拉杆的均匀受力，可以延长转子的正常使用寿命。