某火電廠#2機(jī)組異常振動(dòng)分析及故障排除

【摘要】汽輪機(jī)組異常振動(dòng)是汽機(jī)常見(jiàn)故障中較為復(fù)雜的一種故障。由于機(jī)組的振動(dòng)往往受多方面的影響，只要跟本體有關(guān)的任何一個(gè)設(shè)備或介質(zhì)都會(huì)引起異常振動(dòng)。因此，針對(duì)汽輪機(jī)異常震動(dòng)原因的分析就顯得尤為重要，只有查明原因才能對(duì)癥維修。案例通過(guò)對(duì)京能（赤峰）熱電廠#2機(jī)一瓦異常振動(dòng)情況的分析、試驗(yàn)，確定為低負(fù)荷多閥控制下高壓調(diào)解進(jìn)汽門(mén)開(kāi)啟順序不合理引起的汽流激振。經(jīng)在線組態(tài)DEH邏輯改變高壓調(diào)門(mén)開(kāi)啟順序，消除汽流擾動(dòng)改善機(jī)組振動(dòng)情況，提高機(jī)組的安全性、經(jīng)濟(jì)性。

【關(guān)鍵詞】振動(dòng)；異常

1、設(shè)備概況

京能（赤峰）能源是裝有2×135MW機(jī)組的火力發(fā)電廠，汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的CC135/N150-13.24/535/535/0.981/0.294型超高壓一次中間再熱、單軸、雙缸、雙抽汽供熱、凝汽式汽輪機(jī)。4個(gè)高調(diào)門(mén)分為兩組，其中1、4號(hào)調(diào)門(mén)為一組，2、3號(hào)調(diào)門(mén)為一組。DEH為上海新華公司的XDPS-400E+分散控制系統(tǒng)（DCS）。本次改變汽輪機(jī)高壓調(diào)門(mén)進(jìn)汽順序邏輯組態(tài)就是利用XDPS控制系統(tǒng)進(jìn)行的。

2、機(jī)組振動(dòng)情況分析

振動(dòng)一般分為摩擦振動(dòng)（其主要特點(diǎn)：一是振動(dòng)信號(hào)的主頻仍為工頻，但由于受到?jīng)_擊和一些非線性因數(shù)的影響，可能會(huì)出現(xiàn)少量分頻、倍頻和高頻分量；二是振動(dòng)的幅值和相位都具有波動(dòng)現(xiàn)象，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)；三是降速過(guò)臨界時(shí)的振動(dòng)較正常升速時(shí)大，停機(jī)靜止后大軸偏心明顯增大）；轉(zhuǎn)子熱變形引起異常振動(dòng)（其主要特點(diǎn)：一倍振幅的增加與轉(zhuǎn)子溫度和蒸汽參數(shù)有密切關(guān)系，同時(shí)伴隨相位變化，都會(huì)產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類(lèi)似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力）汽流激振（其主要特點(diǎn)：一是有較大量值的低頻分量；二是振動(dòng)的增大受運(yùn)行參數(shù)的影響明顯，如負(fù)荷、汽壓等，且增大應(yīng)該呈突發(fā)性。其原因主要是由于葉片受不均衡的氣體流動(dòng)沖擊而發(fā)生汽流激振）2010年期間#2機(jī)組負(fù)荷在80-100MW間運(yùn)行時(shí)一瓦軸振經(jīng)常異常升高，經(jīng)多次查找歷史曲線，依據(jù)異常振動(dòng)特征，結(jié)合對(duì)本機(jī)組設(shè)備安裝檢修與運(yùn)行參數(shù)的分析，造成一瓦振動(dòng)波動(dòng)大的原因，可能有以下幾點(diǎn)：一是軸系對(duì)中與轉(zhuǎn)子平衡不良；二是存在汽流擾動(dòng)作用力的影響；三是軸承的負(fù)荷分配與轉(zhuǎn)子揚(yáng)度有待改進(jìn)；四是主油泵齒形聯(lián)軸器松動(dòng)。經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行調(diào)整發(fā)現(xiàn)#2機(jī)一瓦軸振異常波動(dòng)只發(fā)生在80-100 MW負(fù)荷之間，而在此區(qū)間外機(jī)組各參數(shù)均正常。正常運(yùn)行時(shí)一瓦軸振X40um、Y42um，異常波動(dòng)后X/Y均突然上升至110-130um，其他軸瓦振動(dòng)無(wú)明顯變化。我廠高調(diào)門(mén)GV1、GV2對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)級(jí)下缸進(jìn)汽，GV3、GV4對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)級(jí)上缸進(jìn)汽DEH由單閥控制切換為多閥控制時(shí)，高壓調(diào)節(jié)閥的原設(shè)計(jì)開(kāi)啟順序?yàn)镚V1+GV2→GV3→GV4，即GV1、GV2和GV3同時(shí)開(kāi)啟，然后是GV4最后開(kāi)啟。關(guān)閉順序與此相反。

這樣當(dāng)?shù)拓?fù)荷、主汽壓力較高，尤其是多閥控制時(shí)，就會(huì)造成高壓缸下缸進(jìn)汽多，上缸進(jìn)汽少，當(dāng)圓周進(jìn)汽不均或存在較大的擾流，就可能會(huì)改變一瓦受力，使機(jī)組一瓦X/Y振動(dòng)異常波動(dòng)。經(jīng)分析其振動(dòng)特性與上述的“汽流激振”特性相似（振動(dòng)的增大受運(yùn)行參數(shù)的影響明顯，如負(fù)荷、汽壓等，且增大呈突發(fā)性。其原因主要是由于葉片受不均衡的氣體流動(dòng)沖擊而發(fā)生汽流激振）。通過(guò)改變負(fù)荷，或進(jìn)汽方式，可以降低振動(dòng)水平。

綜上所述，經(jīng)運(yùn)行人員請(qǐng)示，有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)研究決定：當(dāng)一瓦振動(dòng)異常波動(dòng)時(shí)，我們將多閥控制方式切換為單閥控制方式?；蛘?qǐng)示調(diào)度，將負(fù)荷避開(kāi)80-100MW區(qū)間。一瓦軸振果然恢復(fù)至正常值，效果非常明顯。這就更加確認(rèn)了一瓦異常振動(dòng)與高調(diào)門(mén)及調(diào)節(jié)級(jí)配汽有關(guān)，即汽流激振。

3、方案制定

3.1避免機(jī)組在80-100MW負(fù)荷運(yùn)行。此方案不可能長(zhǎng)時(shí)間實(shí)施，不可取。3.2異常振動(dòng)時(shí)將多閥控制切至單閥控制。此方案會(huì)降低機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，且頻繁切換單/多閥控制對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行不利，不提倡。3.3將#2、#3高調(diào)門(mén)所對(duì)應(yīng)導(dǎo)管對(duì)調(diào)，使高壓缸調(diào)節(jié)級(jí)均勻進(jìn)汽，消除汽流激振。此方案必須停機(jī)處理，且工期長(zhǎng)、工作量大，短期內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。3.4 DEH在線組態(tài)：將原開(kāi)啟順序GV1+GV2→GV3→GV4改為GV1+GV3→GV2→GV4.此方案可以不停機(jī)排除故障，風(fēng)險(xiǎn)是調(diào)門(mén)控制邏輯復(fù)雜，防止保護(hù)誤動(dòng)作造成跳機(jī)。

4、故障排除

經(jīng)研究決定實(shí)施“在線組態(tài)”方案，具體實(shí)施方案及注意事項(xiàng)如下：

4.1負(fù)荷穩(wěn)定在110MW，解除協(xié)調(diào)，解除一次調(diào)頻、投入功率回路控制，主要參數(shù)正常；汽輪機(jī)背壓穩(wěn)定；4.2 DEH為單閥控制，所有閥門(mén)指令、行程及反饋正常，無(wú)卡澀現(xiàn)象；4.3切換前，維持穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間不少于30分鐘；4.4切換過(guò)程需記錄機(jī)組負(fù)荷、各高調(diào)門(mén)閥位等重要參數(shù)；4.5附汽輪機(jī)單＼順閥流量曲線圖；確認(rèn)ETS主保護(hù)投入。

實(shí)施過(guò)程中安全、技術(shù)措施：

1）在切換過(guò)程中不得進(jìn)行任何有影響機(jī)組工況的操作，密切監(jiān)視一瓦振動(dòng)、溫度等變化；2）機(jī)組振動(dòng)發(fā)生異常時(shí)應(yīng)立即切回至原方式運(yùn)行，查明并消除原因后經(jīng)允許再次向“順序閥”控制方式切換；3）切換時(shí)如出現(xiàn)任一高調(diào)門(mén)卡澀、大幅擺動(dòng)則強(qiáng)行將閥門(mén)置于單閥方式，以減小負(fù)荷擾動(dòng)； 4）切換過(guò)程中，如機(jī)組主要參數(shù)超限，按運(yùn)行規(guī)程處理。經(jīng)充分準(zhǔn)備工作后，熱工人員開(kāi)始在工程師站進(jìn)行“在線組態(tài)”，即將4個(gè)高調(diào)門(mén)開(kāi)啟順序改為GV1+GV3→GV2→GV4。經(jīng)隨后的觀察試驗(yàn)，各調(diào)門(mén)控制功能正常，控制方式由“單閥控制”切換為“多閥控制”后機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定。將負(fù)荷降至100-80MW后運(yùn)行穩(wěn)定，一瓦振動(dòng)恢復(fù)正常，無(wú)異常波動(dòng)現(xiàn)象。至此，#2機(jī)組在線組態(tài)DEH調(diào)門(mén)開(kāi)啟邏輯成功。

5、結(jié)束語(yǔ)

汽輪機(jī)異常振動(dòng)是運(yùn)行過(guò)程中不可避免的故障，同時(shí)也是較為常見(jiàn)的故障。在進(jìn)行此類(lèi)故障排除時(shí)，不能急于拆解機(jī)組，首先要根據(jù)故障特征進(jìn)行故障分析，確定故障原因，針對(duì)本機(jī)組制定最佳最有效的方案。京能（赤峰）熱電針對(duì)#2機(jī)一瓦異常振動(dòng)情況的分析，經(jīng)在線組態(tài)DEH邏輯改變高調(diào)門(mén)開(kāi)啟順序，減小汽流擾動(dòng)作用力的影響，改善了機(jī)組振動(dòng)情況，提高了機(jī)組的安全性、經(jīng)濟(jì)性，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]潘宏剛，易東來(lái)等.汽輪機(jī)葉輪振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置研發(fā)[J].沈陽(yáng)工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2013-10：314～316.

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