淺析河曲電廠600MW機(jī)組#2汽輪發(fā)電機(jī)振動(dòng)

李洪達(dá)

摘 要：汽輪機(jī)組作為發(fā)電廠的重要組成部分，如果機(jī)組振動(dòng)異常，將會(huì)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的正常運(yùn)行造成很大的影響。以河曲電廠600 MV機(jī)組#2汽輪機(jī)軸承異常振動(dòng)為例，進(jìn)行機(jī)組振動(dòng)的測(cè)試、運(yùn)行方式的調(diào)整和揭缸檢查，對(duì)該機(jī)組振動(dòng)原因進(jìn)行性質(zhì)定位，并提出應(yīng)對(duì)措施，可為今后600 MW機(jī)組軸系檢修、調(diào)整提供參考。

關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機(jī)；軸承振動(dòng)；600 MW機(jī)組；電機(jī)振動(dòng)

中圖分類號(hào)：TM311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）04-0023-02

汽輪機(jī)軸承振動(dòng)異常是我國(guó)各電廠常見(jiàn)的隱患，且其原因很難確定。汽輪發(fā)電機(jī)組是火力發(fā)電廠最主要的設(shè)備之一，但由于運(yùn)行周期長(zhǎng)，汽輪發(fā)電機(jī)組主要構(gòu)件長(zhǎng)期損耗等原因，汽輪發(fā)電機(jī)組軸承振動(dòng)大等故障時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響了汽輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行周期。機(jī)組異常振動(dòng)，是汽輪發(fā)電機(jī)組最復(fù)雜的一種故障。由于振動(dòng)受到多種因素的影響，與本體有關(guān)的任何一個(gè)零件或介質(zhì)都可能會(huì)是軸系振動(dòng)異常的原因，例如潤(rùn)滑油溫度周期性變化、油質(zhì)變壞、汽輪機(jī)真空變化、安裝過(guò)程和設(shè)計(jì)制造等。因此，加強(qiáng)對(duì)汽輪機(jī)軸承振動(dòng)異常的研究，并分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因，有針對(duì)性地進(jìn)行技改，為維護(hù)部門提供參考是十分必要的。

1 河曲電廠#2機(jī)組振動(dòng)異常事件

2004-12-27T23：15，河曲電廠#2機(jī)組N600-16.7/538/538型汽輪發(fā)電機(jī)組投入試運(yùn)行。第一次3 000 r/min定速運(yùn)行時(shí)，#7軸振動(dòng)為73.6 μm。定速運(yùn)行1.5 h后，#7軸承振動(dòng)增大至120 μm，最大時(shí)可達(dá)140.3 μm；#8軸承振動(dòng)增大至100 μm，最大時(shí)可達(dá)118.6 μm。隨后，逐漸降至#7為112 μm，#8為90.4 μm。

2004-12-28T22：00第一次并網(wǎng)后，#7軸振動(dòng)為77.6 μm；2005-01-04T10：55 #2機(jī)組第一次達(dá)滿負(fù)荷時(shí)#7軸振動(dòng)為72 μm，#6軸承振動(dòng)為81 μm；2005-01-12，168次試運(yùn)行結(jié)束后，#2機(jī)#7軸振動(dòng)為54.6 μm，#6軸承振動(dòng)為64.7 μm；但在168次試運(yùn)行結(jié)束，機(jī)組從600 MW減負(fù)荷后，發(fā)現(xiàn)#7軸振動(dòng)與#6軸承振動(dòng)變化的幅度比較大，一般低負(fù)荷時(shí)#6軸承振動(dòng)在75～90 μm，#7軸振動(dòng)在80μm左右；2005-02-21，#6軸承振動(dòng)達(dá)100 μm（滿量程），就地進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，#6軸承垂直振動(dòng)為85 μm。

從2005年機(jī)組投入運(yùn)行以來(lái)，曲線#2機(jī)就存在#7軸振動(dòng)呈X方向和#6軸承振動(dòng)大的現(xiàn)象。針對(duì)振動(dòng)大這一現(xiàn)象，和其他單位進(jìn)行交流，得知機(jī)組軸振動(dòng)<125 μm不超標(biāo)，只需要注意監(jiān)視即可。

2 振動(dòng)

2.1 振動(dòng)值和軸承振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)

正常運(yùn)行時(shí)，汽輪發(fā)電機(jī)的振動(dòng)值和軸承振動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)，如表1、表2、表3所示。

2.2 振動(dòng)的危害

2.2.1 機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性下降

汽輪機(jī)汽封間隙的大小與汽輪機(jī)熱經(jīng)濟(jì)性有密切關(guān)系。而汽封間隙能否保持較小數(shù)值，在很大程度上決定于機(jī)組的振動(dòng)情況，過(guò)大振動(dòng)會(huì)使汽封間隙磨大，使機(jī)組經(jīng)濟(jì)性降低。

2.2.2 設(shè)備磨損或損壞

當(dāng)機(jī)組發(fā)生過(guò)大振動(dòng)時(shí)，危急遮斷器或機(jī)組的其他保護(hù)儀表的正常工作將直接受到影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起這些部件的誤動(dòng)作，直接造成停機(jī)事故。發(fā)電機(jī)定子鐵芯和端部線圈振動(dòng)過(guò)大，會(huì)使鐵芯過(guò)熱損壞，使繞組與繞組間或繞組對(duì)地短路。對(duì)水冷發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，振動(dòng)過(guò)大會(huì)引起水管斷裂、冷卻水泄漏等事故。

2.2.3 打閘停機(jī)情況

當(dāng)發(fā)生下列情況之一時(shí)，應(yīng)立即打閘停機(jī)：①在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，且在中速暖機(jī)之前，軸承振動(dòng)超過(guò)0.03 mm時(shí)；②通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，軸承振動(dòng)超過(guò)0.1 mm時(shí)（嚴(yán)禁強(qiáng)行通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速或降速暖機(jī)）③機(jī)組運(yùn)行中要求軸承振動(dòng)不超過(guò)0.03 mm，否則應(yīng)設(shè)法消除；當(dāng)軸承振動(dòng)變化±0.015 mm，應(yīng)查明原因設(shè)法消除；當(dāng)軸承振動(dòng)突然增大0.05 m時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)。

3 維修處理方法

針對(duì)#2機(jī)軸承振動(dòng)大的問(wèn)題，要求工作人員在檢修過(guò)程中認(rèn)真落實(shí)電科院設(shè)計(jì)的改造方案，對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組整個(gè)軸系進(jìn)行徹底、全面的檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，同時(shí)加強(qiáng)與其他電廠的學(xué)習(xí)、交流，把重點(diǎn)工作放在轉(zhuǎn)子的校驗(yàn)和軸承的裝配上。

3.1 校驗(yàn)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子

汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子校驗(yàn)主要分為轉(zhuǎn)子各部位的端面跳動(dòng)和徑向跳動(dòng)，尤其是對(duì)輪跑偏的校正和測(cè)量，是轉(zhuǎn)子校驗(yàn)的最重要內(nèi)容之一。600 MW汽輪發(fā)電機(jī)組的對(duì)輪直徑相對(duì)較大，除了高、中壓對(duì)輪直徑為900 mm外，其余對(duì)輪直徑都接近1 100 mm，因而消除對(duì)輪的跑偏對(duì)軸系的穩(wěn)定極為關(guān)鍵。檢查低壓轉(zhuǎn)子，主要是檢查末級(jí)葉片的拉筋是否有斷裂。如果有斷裂情況，一定要及時(shí)補(bǔ)焊；否則，會(huì)由于松拉筋沿葉片周向竄動(dòng)，引起低壓轉(zhuǎn)子的振動(dòng)，甚至引起振動(dòng)的角度不斷發(fā)生變化，嚴(yán)重影響汽輪發(fā)電機(jī)組軸系運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.2 軸承的裝配

軸承枕水平墊的裝配是600 MW汽輪機(jī)橢圓型軸承維修中最關(guān)鍵的一環(huán)，600 MW汽輪機(jī)橢圓型軸承（3，4，5，6號(hào)軸承）的水平、高低主要依靠軸承枕的水平墊、垂直墊來(lái)調(diào)整。目前，調(diào)整墊與軸瓦及軸承箱的配合面有0.04～0.06 mm的間隙，但是這種設(shè)計(jì)無(wú)法滿足軸瓦左右、上下位置的可靠性和穩(wěn)定性。將3，4號(hào)瓦的水平瓦墊按東方汽輪機(jī)廠的設(shè)計(jì)要求，研磨后進(jìn)行一次轉(zhuǎn)子對(duì)輪中心的測(cè)量，然后取出3，4號(hào)瓦瓦枕水平和垂直墊進(jìn)行清掃，回裝后再測(cè)量一次轉(zhuǎn)子對(duì)輪中心，發(fā)現(xiàn)對(duì)輪上下差并沒(méi)有產(chǎn)生變化，而對(duì)輪左右差卻發(fā)生了明顯的變化，這說(shuō)明水平瓦枕墊片沒(méi)有很好地限制瓦枕的左右移動(dòng)。

3.3 調(diào)整運(yùn)行方式

通過(guò)對(duì)#2機(jī)組一年的運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)#7軸振動(dòng)的變化趨勢(shì)與多種因素有關(guān)，例如發(fā)電機(jī)負(fù)荷、發(fā)電機(jī)冷熱氫溫度、機(jī)組潤(rùn)滑油溫度（軸承金屬溫度）、真空（低壓缸排汽溫度）、軸承油膜壓力和低壓缸軸封供汽溫度，等等。

#1機(jī)組#7軸承出現(xiàn)的幾次振動(dòng)的主要原因是潤(rùn)滑油溫度高至45.7 ℃、機(jī)組性能試驗(yàn)負(fù)荷260 MW、機(jī)組啟動(dòng)時(shí)低壓噴水不足、排汽缸溫度高循環(huán)水入口溫度低至5 ℃以下等。因此，為防止因#7軸振動(dòng)大，而造成設(shè)備損壞，所以需要加強(qiáng)對(duì)#1機(jī)組#7軸振動(dòng)的監(jiān)視。在對(duì)負(fù)荷調(diào)度時(shí)，要以安全為主、經(jīng)濟(jì)為輔，統(tǒng)觀全局，盡可能達(dá)至合理調(diào)度，以下提出幾點(diǎn)運(yùn)行方式的調(diào)整方法。

3.3.1 調(diào)整凝汽器入口循環(huán)水溫度

盡可能調(diào)整凝汽器入口循環(huán)水溫度，控制在10 ℃以上。根據(jù)#1機(jī)組的情況，冷卻塔入口旁的路門開(kāi)度大，雖然能夠提高循環(huán)水入口溫度，但是會(huì)造成主機(jī)冷油器冷卻水量不足、潤(rùn)滑油溫度升高。因此要根據(jù)環(huán)境溫度的變化，及時(shí)調(diào)整冷卻塔再循環(huán)門的開(kāi)關(guān)和旁路門的開(kāi)度，必要時(shí)啟動(dòng)冷油器冷卻水泵調(diào)整潤(rùn)滑油溫度。

3.3.2 調(diào)整負(fù)荷

合理調(diào)度#2機(jī)組負(fù)荷，在條件允許的情況下，使#2機(jī)組負(fù)荷盡可能避免在300～450 MW之間和580 MW以上。

3.3.3 調(diào)整潤(rùn)滑油溫

及時(shí)調(diào)整潤(rùn)滑油溫度，控制在40 ℃，發(fā)電機(jī)冷氫溫度在35～46 ℃之間，熱氫溫度要小于65 ℃，發(fā)電機(jī)定子冷卻水入口溫度40～45 ℃之間。

4 結(jié)束語(yǔ)

汽輪發(fā)電機(jī)組異常振動(dòng)是電廠運(yùn)行中不可避免的隱患。在處理此類隱患時(shí)，不能急于對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組解體檢查，要先分析故障模式特點(diǎn)，待確定故障點(diǎn)后，根據(jù)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和檢修記錄等資料，檢查故障點(diǎn)零部件是否損壞。

通過(guò)分析#2機(jī)組相關(guān)運(yùn)行參數(shù)和檢修記錄，發(fā)現(xiàn)#2機(jī)振動(dòng)大與轉(zhuǎn)子熱變形無(wú)直接關(guān)系，與汽流激振現(xiàn)象也無(wú)關(guān)；與運(yùn)行維護(hù)關(guān)系不大，雖然經(jīng)過(guò)運(yùn)行方式調(diào)整，但效果不大；也不存在摩擦振動(dòng)。經(jīng)過(guò)有關(guān)單位溝通后發(fā)現(xiàn)，振動(dòng)大的部位都是#7軸振動(dòng)與#6軸承振動(dòng)，主要原因就是在機(jī)組設(shè)計(jì)、制造方面存在問(wèn)題，制造工藝、鍛造工藝、裝配工藝或其他原因造成轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡，存在質(zhì)量偏心，而機(jī)組在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)微小的質(zhì)量不均勻也會(huì)引起大的振動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

[1]沈士一，莊賀慶，康松.汽輪機(jī)原理[M].北京：中國(guó)電力出版社，1992.

〔編輯：李玨〕

Abstract： Steam turbine as an important part of power plant， if the vibration is unusual， will be for the normal operation of the steam turbine generator shaft have a big impact. To meander bearing of 600 MV unit # 2 turbine abnormal vibration， for example， to adjust the vibration test， the operation mode and check with the lift cylinder， the nature of the location and causes of the vibration， and put forward the countermeasures， for shaft system of 600 MW in the future maintenance and adjustment to provide the reference.

Key words： steam turbine generator； bearing vibration； 600 MW unit； motor vibration