乍得恩賈梅納煉廠汽輪發(fā)電機(jī)組故障分析與處理

李江華 王 毅 翟德宏

蘭州石化公司 甘肅蘭州 730060

在乍得恩賈梅納煉廠（以下簡(jiǎn)稱NRC）電廠4# 蒸汽輪機(jī)組并網(wǎng)升負(fù)荷過程中，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)前軸有振動(dòng)現(xiàn)象，且隨負(fù)荷升高振動(dòng)加劇，振動(dòng)超報(bào)警值后仍不見減小，只能采取降負(fù)荷的手段控制振動(dòng)。該機(jī)組在某次意外甩負(fù)荷后，3# 軸承振動(dòng)出現(xiàn)隨負(fù)荷爬升的現(xiàn)象，之后停機(jī)報(bào)修。檢修人員按照機(jī)組大修規(guī)程，抽取了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行清理，并對(duì)機(jī)組進(jìn)行了拆解維修。但大修后開機(jī)，3# 軸承振動(dòng)問題依然存在，之后又進(jìn)行了多次軸系與軸瓦的檢查與間隙調(diào)整等工作，振動(dòng)問題仍然沒有改善。之后，采用振動(dòng)分析儀對(duì)該機(jī)組振動(dòng)情況進(jìn)行了全面監(jiān)測(cè)，通過分析判斷，完成故障診斷，并提出相應(yīng)措施，最終振動(dòng)故障得到解決，機(jī)組可長(zhǎng)期安全運(yùn)行。

1 軸系及測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)介

NRC 電廠4# 汽輪機(jī)組采用杭州發(fā)電設(shè)備公司制造的12MW 汽輪發(fā)電機(jī)組，汽輪機(jī)型號(hào)為N12-3.43，發(fā)電機(jī)型號(hào)為QFI-W12-2。該機(jī)組軸系由2 根轉(zhuǎn)子組成，即汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子（TUR）和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子（GEN），軸系結(jié)構(gòu)及測(cè)量位置見圖1。該機(jī)組每個(gè)軸承垂直中心線左、右45°方向各安裝一個(gè)軸振傳感器（振動(dòng)傳感器布置見圖2），鍵相傳感器在機(jī)頭前箱右側(cè)水平位置，在線監(jiān)測(cè)只監(jiān)測(cè)軸振。本次振動(dòng)監(jiān)測(cè)在現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)布置速度傳感器監(jiān)測(cè)座振。

圖1 軸系結(jié)構(gòu)及測(cè)量位置圖

圖2 傳感器布置圖

該機(jī)組依照制造廠振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，軸振90μm 報(bào)警，130μm 跳機(jī)。

2 原始振動(dòng)數(shù)據(jù)分析

2.1 啟動(dòng)過程

機(jī)組啟動(dòng)后，首先對(duì)升速過程進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量。轉(zhuǎn)速?gòu)?～3000 轉(zhuǎn)升速過程中，各軸測(cè)量承軸振不超過90μm。

2.2 定速并網(wǎng)

3000 轉(zhuǎn)定速時(shí)，各軸承振動(dòng)達(dá)到良好水平（表1 序1）；并網(wǎng)運(yùn)行后，3# 軸承振動(dòng)隨負(fù)荷增大（表1 序2－5）；負(fù)荷升至9MW 時(shí)，3X 軸振達(dá)到110μm，座振達(dá)到61μm；降負(fù)荷后（表1 序6），振動(dòng)緩慢下降。

表1 定速并網(wǎng)過程振動(dòng)數(shù)據(jù)

2.3 振動(dòng)分析

從現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)升速過程及定速空載的振動(dòng)數(shù)據(jù)分析，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子冷態(tài)平衡狀態(tài)良好，振動(dòng)在合格范圍內(nèi)。但并網(wǎng)后，3# 軸承振動(dòng)增大至報(bào)警值，呈現(xiàn)以下幾點(diǎn)特征：

（1）振動(dòng)與負(fù)荷關(guān)系成正比；

（2）振動(dòng)以一倍頻為主；

（3）振動(dòng)隨負(fù)荷緩慢變化。

以上幾點(diǎn)特征符合轉(zhuǎn)子熱彎曲現(xiàn)象，需通過現(xiàn)場(chǎng)熱平衡處理消除振動(dòng)問題。經(jīng)查，電站4# 汽輪發(fā)電機(jī)組主要通過并入廠外電網(wǎng)為恩賈梅納提供電力。據(jù)記錄資料顯示，4# 機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行過程中每個(gè)月都要發(fā)生幾十次甚至上百次甩負(fù)荷事件，每年都有近千次的甩負(fù)荷事件發(fā)生，由此可判斷該機(jī)組發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子熱彎曲是由甩負(fù)荷引起的。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間因甩負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生的扭矩突變，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子部件松動(dòng)，引起轉(zhuǎn)子發(fā)熱不均勻或線圈膨脹不暢，都會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱彎曲，該機(jī)組振動(dòng)數(shù)據(jù)符合此類原因引起的熱彎曲特征。

3 現(xiàn)場(chǎng)熱平衡測(cè)試

該發(fā)電機(jī)工作轉(zhuǎn)速的振動(dòng)大，振動(dòng)最劇烈的部位在3# 軸承處，超過報(bào)警值90μm，所以首先調(diào)整發(fā)電機(jī)的平衡。采用反對(duì)稱加重的方法[1]，分別在發(fā)電機(jī)的3# 瓦側(cè)加重P3=137g∠160°，4# 瓦側(cè)加重P4=137g∠340°，4# 瓦外側(cè)加重P4 外=30g∠150°。動(dòng)平衡加重示意圖見圖3，加重圖見圖4。

圖3 加重示意圖

圖4 動(dòng)平衡加重圖

4 平衡后振動(dòng)數(shù)據(jù)分析

經(jīng)動(dòng)平衡后，機(jī)組再次啟動(dòng)，升速過程振動(dòng)保持合格水平，各軸承振動(dòng)不超過90μm。振動(dòng)數(shù)據(jù)見表2。

表2 平衡后機(jī)組升速振動(dòng)數(shù)據(jù)

平衡后定速，機(jī)組各軸承振動(dòng)均在合格范圍內(nèi)，振動(dòng)數(shù)據(jù)見表3 序1。并網(wǎng)升負(fù)荷至9MW，3# 軸振從空載時(shí)的62μm 降至42μm，3 號(hào)座振從39μm 降至17μm?？梢?，通過現(xiàn)場(chǎng)熱平衡處理，機(jī)組9MW 負(fù)荷運(yùn)行時(shí)振動(dòng)得到明顯改善。

表3 平衡后定速并網(wǎng)過程振動(dòng)數(shù)據(jù)

5 結(jié)論

NRC 電廠4# 機(jī)組因運(yùn)行過程甩負(fù)荷，造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲，使機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)振動(dòng)超標(biāo)，致使發(fā)電機(jī)組停機(jī)，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。通過現(xiàn)場(chǎng)熱平衡處理，振動(dòng)得到明顯改善，機(jī)組各軸承振動(dòng)達(dá)到合格水平，機(jī)組可長(zhǎng)期安全運(yùn)行。若遇類似情況，可參考該方法進(jìn)行及時(shí)的診斷與處理，避免多次開停機(jī)反復(fù)調(diào)整而造成損失與浪費(fèi)。