字:
关灯 护眼
彩页文学 > 我的牛马日记化工自嘲实录 > 第八章 初步认识汽轮机

第八章 初步认识汽轮机

    周一早上,肖枫到班里的时候,老李已经在整理工具包了。

    “走,今天开始学汽轮机。”老李把那个发黄的笔记本塞进包里,“锅炉是心脏,汽轮机就是四肢。心脏把血泵出来,四肢干活。没有四肢,心脏泵再多血也没用。”

    肖枫跟在老李后面,往汽轮机厂房走。

    汽轮机厂房在锅炉房的隔壁,隔着一道防火门。进门之后,声音明显变了——锅炉房是低沉的轰鸣,像一头巨兽在喘气;汽轮机厂房是高频的嗡嗡声,像什么东西在高速旋转,震得人牙齿发酸。

    “习惯这个声音。”老李说,“汽轮机正常运转的时候就是这个声。哪天你进来听不到这个声,或者声变了,那就有问题了。”

    汽轮机卧在一个巨大的水泥基座上,外面包着银色的保温层,形状像一个放大了几十倍的鱼雷。外壳光滑,只有几个管口和法兰接口伸出来。旁边的控制柜上,一排仪表的指示灯一闪一闪的。

    肖枫掏出老李给他的笔记本,翻到汽轮机那一页。第一页是汽轮机的剖面图,转子、叶片、轴承、轴封、调速器,每一个部件都标得清清楚楚。

    “汽轮机,简单说就是蒸汽推动叶片转动,带动设备干活。”老李指着实物,对照笔记本上的图,“咱们厂的汽轮机,是凝汽式汽轮机,功率两万五千千瓦。你看,高压蒸汽从这里进来——这个是主汽门,蒸汽通过喷嘴喷射到叶片上,叶片带动转子旋转。做完功的蒸汽从这里出去——这个是排汽口,进入凝汽器变成水,再送回锅炉。”

    老李拍了拍汽轮机的外壳。

    “汽轮机最怕什么?三样东西——振动、位移、超速。”

    “振动和位移我巡检的时候看过。”肖枫说。

    “对。但你不一定知道它们为什么重要。”老李走到控制柜前面,指着上面的仪表,“汽轮机的转速是每分钟三千转。你想想,一个几吨重的转子,以三千转的速度旋转,稍微有点不平衡,会产生多大的离心力?”

    肖枫想象了一下,那个数字让他有点晕。

    “振动监测用的是涡流探头,”老李打开控制柜的门,里面有几个模块,上面接着细细的电缆,“非接触式的。探头装在轴承座上,对着转子轴,测量轴和探头的间隙。间隙变了,说明转子在振动或者位移。”

    他从柜子里拿出一个备用的探头,递给肖枫。探头大概十公分长,前面是一个扁平的圆盘,后面带着一根电缆。

    “这个探头,装在轴承座上,离轴的表面大概一到两毫米。探头里面有个线圈,通高频电流,产生高频电磁场。轴是金属的,在电磁场里会产生涡流。轴离探头越近,涡流越大,探头的输出信号越小。通过测量信号的变化,就知道轴的位置变化了。”

    “精度多少?”

    “微米级。一毫米等于一千微米。咱们测的振动值,是几十微米级别的变化。头发丝直径大概七八十微米,你想想这个精度。”

    肖枫看着手里那个不起眼的探头,觉得它比看起来复杂得多。

    “振动值多少算正常?”

    “80微米以下正常。80到120报警。超过120,延时1秒,触发跳机。你之前巡检的时候看过,振动值一般在四五十左右。”

    “为什么要延时?”

    “防止误动作。有时候是瞬间的干扰信号,不是真正的振动。延时可以过滤掉这些假信号。但也不能太长,否则真的出故障时来不及保护。”

    老李又指着旁边的另一个仪表。

    “这个是轴位移监测仪。转子在高速旋转的时候,会受到蒸汽的推力,正常情况下推力被推力轴承承受着。如果推力轴承磨损了,转子就会前后窜动,可能撞上静止部件,造成严重损坏。轴位移的正常范围是正负0.5毫米以内。”

    “轴位移也是用涡流探头测的吗?”

    “对,但安装位置不一样。振动探头对着轴的径向,测上下左右的晃动;位移探头对着轴的端面,测前后方向的移动。安装精度要求更高,间隙差0.1毫米都不行。”

    老李打开笔记本,翻到轴位移那一页,上面画着安装示意图。

    “你看,位移探头装在推力轴承的对面,对着推力盘。推力盘的位置变了,探头测到的间隙就变了。安装的时候要用塞尺或者专用的安装工具,把探头调到规定的间隙值。这个活,你现在还干不了,先知道原理就行。”

    “第三个是超速。”老李指了指汽轮机头部的那个圆盖子,“汽轮机的转速不能超过3300转。如果调速系统失灵,转速继续上升,可能造成转子飞车——叶片甩出来,整个机组报废。所以汽轮机有两套超速保护——电超速和机械超速。”

    “电超速是转速探头测到3300转,DCS发出指令,关闭主汽门,切断蒸汽。机械超速是纯机械的,转速高了,飞锤或者飞环在离心力作用下动作,直接顶开危急遮断器,泄掉油压,关闭主汽门。机械超速是最后一道防线,不需要任何电源,纯粹靠机械原理动作。每年要做一次超速试验,验证机械超速是否正常。”

    “超速试验怎么做?”

    “启动汽轮机,慢慢升速,看它到多少转的时候机械超速动作。标准是3270到3330转之间。太低了影响正常生产,太高了不安全。做这个试验有风险,一般是大修之后才做,平时不轻易做。”

    老李带着肖枫绕到汽轮机的侧面,指着一排管道和仪表。

    “这是润滑油系统。汽轮机的轴承需要润滑油来润滑和冷却。润滑油的压力、温度、油位,都是关键参数。”

    他指着几个仪表,一个一个讲。

    “润滑油压力,正常是0.2到0.3兆帕。压力低了,轴承可能干磨,烧瓦;压力高了,可能漏油,或者油膜太厚反而影响润滑。咱们巡检的时候发现油压从0.25降到0.23,你还有印象吧?”

    “有。后来换了油过滤器滤芯就好了。”

    “对。油压下降,第一个怀疑的就是过滤器堵了。过滤器前后的压差超过0.05,就是堵了。除了过滤器,还有可能是油泵的问题、油位太低、或者油温太高。”

    “润滑油温,正常是40到45度。温度高了,油的粘度下降,润滑效果变差;温度低了,油太稠,流动性差。油温靠冷却水调节,冷却水阀门是自动控制的,DCS根据油温调节开度。”

    “油位,在油箱侧面有个玻璃管油位计。油位低了,可能是泄漏,或者油的消耗太大。油位高了,可能是冷却水漏进了油里——这是大问题,水进到润滑油里,润滑效果急剧下降,可能烧瓦。”

    老李打开笔记本,翻到润滑油系统那一页,上面画着油路图——油箱、油泵、过滤器、冷却器、轴承,一条线串起来,每个节点旁边都标着正常参数和报警值。

    “汽轮机的仪表,大大小小也有上百块。但最关键的就这几个——转速、振动、位移、润滑油压、润滑油温、油位、轴瓦温度、真空度。你先把这八个吃透,跟锅炉的八个对应起来学。”

    讲完这些,老李停下来,在汽轮机厂房的水泥台阶上坐下来。他从兜里掏出烟,看了一眼墙上的“禁止吸烟”标志,又把烟塞回去。

    “肖枫,你知道咱们这台汽轮机,在国内算什么水平吗?”

    肖枫摇了摇头。

    “两万五千千瓦,也就是25兆瓦。在咱们化工厂里,算中等偏上的。但在整个中国的汽轮机家族里,只能算个弟弟。”

    老李从工具包里掏出笔记本,翻到空白页,开始画图。

    “中国的汽轮机,分两大类——电站汽轮机和工业汽轮机。电站汽轮机是发电厂用的,个头大,功率大。工业汽轮机是工厂里用的,带动压缩机、泵这些设备,个头小一些。”

    他在纸上画了一条横线,左边写“小”,右边写“大”。

    “先说小的。最小的工业汽轮机,几百千瓦,跟一台汽车的发动机差不多大。这种小汽轮机,用在一些小型化工厂、制药厂,驱动风机或者泵。咱们厂以前有一套小装置,用的就是一台1500千瓦的汽轮机,还没这台的一半大。”

    “再往上,就是咱们这种,几千千瓦到几万千瓦。咱们这台25兆瓦,在这个档次里算中等的。有些大型化工厂,一套乙烯装置就要配一台50兆瓦到80兆瓦的汽轮机,比咱们的大两三倍。”

    “电站汽轮机就更大了。”老李在纸的右边画了一个大圈,“火电厂的汽轮机,最小的是50兆瓦、100兆瓦,现在基本淘汰了。主流的是300兆瓦、600兆瓦、1000兆瓦。1000兆瓦的汽轮机,一台就能供一个中等城市的生活用电。那个转子,光重量就上百吨,叶片长度一米多,每分钟三千转转起来,那个动静,你在旁边站着,心脏都在跟着震。”

    “1000兆瓦?”肖枫有点不敢相信,“那比咱们的大四十倍?”

    “四十倍都不止。”老李笑了笑,“咱们这台,在工厂里算是大家伙了,拉到电厂去,人家都不正眼看。但你别看它小,五脏俱全。电站汽轮机有的功能,它都有;电站汽轮机有的保护,它也都有。麻雀虽小,五脏俱全。”

    “除了功率大小,汽轮机还分几种类型。”老李继续在纸上画。

    “第一种是凝汽式。就是咱们这种——蒸汽做完功之后,进入凝汽器变成水,再送回锅炉。这种汽轮机效率最高,因为蒸汽在汽轮机里膨胀得最充分。但它需要冷却水,所以必须建在靠近水源的地方。”

    “第二种是背压式。蒸汽做完功之后,不进入凝汽器,直接排出去,供给其他装置用热。这种汽轮机效率低一些,但它同时供电又供热,综合利用率高。很多工业园区用这种,一边发电一边供蒸汽。”

    “第三种是抽汽式。介乎两者之间——蒸汽在汽轮机中间抽一部分出来供其他装置用,剩下的继续做功,最后进入凝汽器。这种最灵活,可以根据需要调整供电和供热的比例。咱们厂以前想上这种,后来算了一下成本,还是选了凝汽式。”

    老李画了三张简图,每一张都标出了蒸汽的流向。

    “除了按型式分,还按转速分。咱们这种是3000转的,叫工频汽轮机,直接带动发电机发50赫兹的电。还有一种高速汽轮机,转速能到一万转以上,用来驱动压缩机。化工厂的压缩机,转速高,功率大,必须用高速汽轮机来带。”

    “高速汽轮机的仪表,比咱们这种更精密。转速高了,振动和位移的控制要求更高,探头的安装精度也更高。咱们厂没有这种,但合成氨那边有一台,是进口的,转速一万两千转。你以后有机会可以去看看。”

    肖枫把这些都记在笔记本上。

    “那中国的汽轮机,是自己造的还是有进口的?”

    “都有。”老李说,“早期是进口的多,苏联的、捷克的、日本的、美国的,各种牌子都有。咱们这台就是进口的,日本三菱的,九几年上的。后来国产的慢慢上来了,现在国内大部分汽轮机都是国产的。”

    “国产的主要是哪几家?”

    “哈尔滨汽轮机厂、东方汽轮机厂、上海汽轮机厂,这三家是最大的,号称‘三大动力’。哈汽、东汽、上汽,基本上包圆了国内的大型汽轮机市场。中小型的还有南京汽轮电机厂、青岛捷能、杭州汽轮机厂这些。咱们厂这台25兆瓦的,如果现在买国产的,杭汽和南汽都有成熟的产品。”

    “国产的和进口的比,差距大吗?”

    “以前大。现在?不大了。”老李说,“三大动力的技术,都是引进消化再创新的。哈汽引进的是美国西屋的技术,东汽引进的是日本日立的技术,上汽引进的是德国西门子的技术。经过几十年的消化吸收,现在国产大型汽轮机的性能,跟进口的已经差不多了。而且国产的价格便宜,服务好,备件好买。现在除了特别高端或者特别特殊的应用,大部分都用国产的了。”

    老李站起来,拍了拍身上的灰。

    “说了这么多,你记住一句话就行——汽轮机这东西,大小不同,类型不同,但原理是一样的,仪表也是一样的。你学会了一台,其他的触类旁通。咱们这台25兆瓦的凝汽式汽轮机,是基础。把它吃透了,以后见到1000兆瓦的电站汽轮机,你也不会慌。”

    接下来几天,老李带着肖枫,一个参数一个参数地讲,跟讲锅炉的时候一样。每讲一个,就让肖枫对照笔记本上的内容,在实物上找到对应的仪表,说出它的位置、作用、量程、报警值、常见故障和处理方法。

    讲转速的时候,老李带他看转速探头。

    “转速探头是磁电式的,装在汽轮机的轴头上。轴上有齿轮,齿轮经过探头的时候,产生一个脉冲。探头每秒钟测到的脉冲数,就是转速。转速探头有三个,三取二——两个信号一致,才认为是真实的转速。如果一个信号跟另外两个不一样,系统会判断它故障,把它剔除。”

    肖枫在笔记本上记:“转速探头——磁电式,三取二,3000转/分正常,3300转/分超速跳机。”

    讲振动的时候,老李带他看振动监测仪的趋势记录。

    “你看这个趋势图,过去一个月的振动值都在40到50之间波动,很平稳。如果哪天突然跳到60,但没有继续上升,可能只是工艺波动。但如果连续几天都在上升,从40到45到50到55,那就是有趋势了,要查原因——可能是转子不平衡、轴承磨损、或者蒸汽温度变化。”

    肖枫问:“转子不平衡怎么办?”

    “停机,找平衡。在转子上加配重,或者在某个位置去掉一点材料,让重心回到轴线上。这个活是大修的时候做的,咱们仪表工不直接干,但要配合——拆装振动探头、记录数据、做动平衡试验。”

    讲轴位移的时候,老李带他看位移探头的安装位置。

    “位移探头安装的时候,要用千分尺或者专用的安装工具,把探头拧到规定的位置。一般是离推力盘1毫米左右。拧到位之后,锁紧螺母,防止松动。你以后换位移探头的时候,一定要注意安装间隙。差一点,测出来的位移就不准。”

    肖枫记下来:“位移探头——安装间隙1.0±0.1mm,用千分尺测量,锁紧螺母,防松动。”

    讲润滑油系统的时候,老李带他看油过滤器的切换操作。

    “油过滤器有两个,一用一备。这个手柄,扳到左边,左边的过滤器工作,右边的备用;扳到右边,右边的工作,左边的备用。切换的时候要快,防止油压波动。你看,现在用的是左边的,压力0.25。如果要换滤芯,先扳到右边,确认压力正常,再换左边的滤芯。”

    老李让肖枫试了一次切换操作。肖枫握住手柄,用力扳到另一边。压力表指针跳了一下,很快恢复稳定。

    “动作还行。下次换滤芯的时候你来做。”

    讲真空度的时候,老李带他看凝汽器。

    凝汽器在汽轮机下方,是一个巨大的方箱子,里面有很多冷却水管。做完功的蒸汽从汽轮机排出来,进入凝汽器,被冷却水冷却,变成水,再送回锅炉。

    “凝汽器的真空度,是汽轮机的一个重要参数。真空度越高,蒸汽在汽轮机里膨胀得越充分,效率越高。真空度低了,蒸汽排不出来,汽轮机的效率下降,出力不够。”

    “真空度用什么测?”

    “绝压变送器。测量凝汽器内部的绝对压力。正常是5到10千帕,绝对压力。对应的真空度大概是90%以上。如果真空度下降,可能是冷却水温度高了、冷却水管结垢了、或者凝汽器漏气了。”

    讲完真空度,老李合上了笔记本。

    “锅炉和汽轮机,是两个独立的系统,但它们是连在一起的。锅炉产蒸汽,汽轮机用蒸汽。锅炉的蒸汽压力、温度、流量,直接影响汽轮机的运行。反过来,汽轮机的用汽量变化,锅炉也要跟着调整。所以DCS里的协调控制,就是让锅炉和汽轮机配合好——汽轮机要多少汽,锅炉产多少汽,两边平衡。”

    老李看着肖枫,“你回去把锅炉和汽轮机的笔记放在一起看,想想哪些参数是关联的。下周我考你。”

    周五下午,老李在汽轮机厂房考他。

    “汽轮机转速正常值是多少?超速跳机值是多少?”

    “3000转。3300转超速跳机。”

    “振动报警值和跳机值是多少?”

    “80微米报警,120微米延时1秒跳机。”

    “轴位移正常范围是多少?”

    “正负0.5毫米。”

    “润滑油压正常范围是多少?”

    “0.2到0.3兆帕。低于0.15联锁跳机,润滑油泵自启。”

    “润滑油温正常范围是多少?”

    “40到45度。高于55度报警,高于60度跳机。”

    “真空度正常是多少?”

    “5到10千帕绝对压力。低于15千帕报警,高于20千帕跳机。”

    “咱们的汽轮机是什么类型?功率多大?”

    “凝汽式汽轮机,25兆瓦,日本三菱的。国内汽轮机分凝汽式、背压式、抽汽式三种。国产汽轮机厂家有哈汽、东汽、上汽三大厂。”

    “如果汽轮机的振动值慢慢上升,从40升到50、60、70,可能是什么原因?”

    “可能是转子不平衡、轴承磨损、润滑油温异常、或者蒸汽参数变化。要查历史趋势,看振动跟哪个参数关联最大。”

    “如果振动突然从40跳到100,然后马上回来,是什么原因?”

    “可能是干扰信号,或者探头松动。先检查探头和电缆,如果没问题,可能是电磁干扰。如果是干扰,要查接地是否良好,屏蔽是否接好。”

    “如果润滑油压慢慢下降,可能是什么原因?”

    “油过滤器堵了、油泵磨损、油位太低、油温太高导致粘度下降。”

    老李点了点头。

    “还行。锅炉和汽轮机的关键参数,你基本上记住了。下周开始,我带你学脱硫。锅炉烧煤,产生烟气;烟气里有二氧化硫,不能直接排;脱硫就是把二氧化硫洗掉。锅炉、汽轮机、脱硫,三个装置串在一起,谁也离不开谁。”

    下午四点,早班结束。肖枫换了工服,走出厂区。

    他回到宿舍,洗了个澡,躺在床上。把老李给他的两本笔记本拿出来,锅炉那本和汽轮机那本,并排放在枕头上。

    他翻开汽轮机那本的第一页,看着那张发黄的剖面图——转子、叶片、轴承、轴封、调速器。又翻开锅炉那本的第一页,看着那张锅炉的剖面图——汽包、水冷壁、过热器、省煤器、空气预热器。

    他想起老李说的话:“锅炉和汽轮机是连在一起的,你要把它们当一套系统来学。”

    他又想起老李画的那些图——凝汽式、背压式、抽汽式;300兆瓦、600兆瓦、1000兆瓦;哈汽、东汽、上汽。

    中国能造世界上最大的汽轮机,1000兆瓦的,一台供一个城市。而他们厂这台25兆瓦的日本三菱,在这个家族里只算个小弟弟。

    但就是这个“小弟弟”,也已经跑了快三十年了,还在稳稳地转着。

    他把两本笔记本合在一起,闭上眼睛,在脑子里把锅炉和汽轮机的流程串了一遍:锅炉烧煤,水变成蒸汽,蒸汽推动汽轮机,汽轮机带动发电机。做完功的蒸汽变成水,送回锅炉。锅炉再烧煤,水再变成蒸汽。循环往复,永不停歇。

    他想着那个循环,慢慢睡着了。

    窗外那个嗡嗡的声音还在响。

    那是汽轮机的声音,每分钟三千转,永不停歇。
『加入书签,方便阅读』