詳解汽輪機的軸向位移
詳解汽輪機的軸向位移
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機組的軸向位移應保持在允許范圍內，一般為0.8～1.0mm，超過(guò)這個(gè)數值就會(huì )引起動(dòng)靜部分發(fā)生摩擦，發(fā)生嚴重損壞事故，如軸彎曲，隔板和葉輪碎裂，汽輪機葉片斷裂等。
轉子軸向位移（也被成為竄軸）這一指標主要是用以監督推力承軸的工作狀況。
汽輪機運行中，汽流在其通道中流動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的軸向推力是由推力承軸來(lái)承擔的，并由它來(lái)保持轉子和汽缸的相對軸向位置。不同負荷下軸向推力的大小是不同的，推力承軸在受壓時(shí)產(chǎn)生的彈性變形也相應變化，所以運行中應該將位移數值和準值作比較，借以查明機組運行是否正常。
作用在汽輪機轉子的軸向推力，是由推力承軸來(lái)承受的，推力承軸承受轉子的軸向推力并維持汽輪機通流部分正常的動(dòng)靜軸向間隙。軸向推力的變化將影響推力承軸工況的變化，進(jìn)而會(huì )影響到汽輪機動(dòng)靜軸向間隙。從汽輪機安全運行的角度看來(lái)，動(dòng)靜軸向間隙是不允許有過(guò)大的變化的，所以 通常均在推力承軸部位裝設汽輪機轉子軸向位移監測裝置 ，以保證汽輪機組的安全工作。
推力承軸，包括承軸座架、瓦架、油膜，并非絕對剛性，也就是說(shuō)在軸向推力用下會(huì )產(chǎn)生一定程度的彈性位移。如果汽輪機軸向推力過(guò)大，超過(guò)了推力承軸允許的負載限度，則會(huì )導致推力承軸的損壞，較常見(jiàn)到的就是推力瓦磨損和燒毀，此時(shí)推力承軸將不能保持機組動(dòng)靜之間的正常軸向間隙，從而將導致動(dòng)靜碰磨，嚴重時(shí)還會(huì )造成更大的設備損壞事故。
軸向位移保護裝置是用來(lái)檢測汽輪機轉子和靜子之間相對位移，它根據推力軸承承載能力和流通部分間隙規定了報警值和停機值，當軸向位移驟增值超過(guò)規定值時(shí)，軸向位移保護裝置能自動(dòng)報警和自動(dòng)停機，防止軸向位移增大時(shí)汽輪機受到損傷。
軸向位移為正值時(shí)，大軸向發(fā)電機方向移動(dòng) ，若此時(shí)汽缸膨脹遠小于軸的膨脹,差脹不一定向正值方向變化；如果機組參數不變，負荷穩定，差脹與軸向位移不發(fā)生變化。機組啟停過(guò)程中及蒸汽參數變化時(shí)，差脹將會(huì )發(fā)生變化，由于負荷的變化而軸向位移也一定發(fā)生變化。運行中軸向位移變化，必然引起差脹的變化。
在冷態(tài)時(shí)，軸向位移的零點(diǎn)是將轉子的推力盤(pán)向非工作瓦塊推足時(shí)，定為零位， 脹差的零位則將轉子的推力盤(pán)向工作面瓦塊推足時(shí)定為零位 。在冷態(tài)起動(dòng)前，脹差的指示只能為零或負值，軸向位移的指示只能是正值或零。
3、引起汽輪機軸向位移增大的主要原因 過(guò) 熱蒸汽流量變化。
汽輪機葉片結垢使流通面積減小。 過(guò)熱蒸汽溫度變化。 機組負荷變化。 高壓軸封大量漏汽導致軸承座溫度升高。 高壓汽封疏汽壓調節變化。 汽輪機葉片在運行中斷落。 汽輪機基礎沉降也可會(huì )影響軸向位移的變化。 推力軸瓦磨損或損壞，推力瓦工作失常。 抽汽停用，軸向推力變化。 發(fā)電機轉子竄動(dòng)。 頻率變化。 汽輪機真空變化。 電氣式軸位移表受頻率，電壓的變化影響。 液壓式軸位移表受主油泵出口油壓、油溫變化等影響。 過(guò)熱蒸汽含水高，造成汽輪機“水沖擊”
汽輪機轉子的軸向位移是用來(lái)監視推力軸承工作狀況的。近來(lái)，一些機組還裝設了 推力瓦油膜壓力表 ，運行人員利用這些表計監視汽輪機推力瓦的工作狀況和轉子軸向位移的變化。
汽輪機軸向位移停機保護值一般為推力瓦塊烏金的厚度-0.1 ～ 0.2mm，其意義是當推力瓦烏金磨損熔化而瓦胎金屬尚未觸及推力盤(pán)時(shí)即跳閘停機，這樣推力盤(pán)和機組內部都不致?lián)p壞，機組修復也比較容易。
在推力瓦工作失常的初期，較難根據推力瓦回油溫度來(lái)判斷。因為油量很大，反應不靈敏，推力瓦烏金溫度表能較靈敏地反映瓦塊溫度的變化。但是運行機組推力瓦塊烏金溫度測點(diǎn)位置及與烏金表面的距離，均使測得的溫度不能完全代表烏金最高溫度。因此，各制造廠(chǎng)根據自己的經(jīng)驗制定了限額。油膜壓力測點(diǎn)能夠立即對瓦塊負荷變化作出反應，但對油膜壓力的安全界限數值，目前還不能提出一個(gè)共同的標準。
當軸向位移增加時(shí)，運行人員應對照運行工況，檢查推力瓦溫度和推力瓦油回溫度是否升高及差脹和缸脹情況。如證明軸向位移表指示正確，應分析原因，并申請做變負荷試驗，做好記錄，匯報上級，并應針對具體情況，采取相應措施加以處。
汽輪機都有設計的推力軸承的工作面和非工作面，一般正常情況下受力應該與設計一致，即工作面承受軸向推力，但這并不是一成不變的，與安裝水平、進(jìn)汽方式、機組各級級壓力、軸向推力的平衡情況等等有關(guān)，在某些特殊工況或異常工況下，原設計的非工作面也可承受軸向推力，但無(wú)論正向還是負向的軸位移都不能超過(guò)跳閘值。
汽輪機推力瓦工作面與非工作面只是名稱(chēng)上的不同，其瓦塊構造及受力能力完全相同（但由于安裝定位插銷(xiāo)及進(jìn)油口的位置不同，一般安裝時(shí)不好隨意調換），推力瓦的工作面在運行中不一定就是受推力的瓦塊。汽輪機在全冷態(tài)時(shí)需對汽輪機的軸位移、差脹、安裝間隙等參數進(jìn)行定零位或測量時(shí)，用外力（如千斤頂）預加一定的力在轉子的推力盤(pán)上（如10噸的力），使推力盤(pán)與推力瓦靠緊，此時(shí)就是差脹、軸位移的測量零位，推向的那一側推力瓦側稱(chēng)為推力瓦工作面。
對于高中壓合缸的汽輪機，低壓缸對軸向推力的大小影響比較大， 正常情況下，汽機的軸向推力是指向發(fā)電機側的，所以靠近發(fā)電機一 側的為工作面 ，當機組負荷急劇變化時(shí),軸向推力的方向指向機頭，靠近機頭側的一面為工作面。工作面和非工作面只是相對的，沒(méi)有嚴格的界限，不同情況有不同的解釋。