660MW機(jī)組發(fā)電機(jī)軸瓦振動(dòng)異常分析

侯志華　郭藝輝　龐明　王琳琳

摘要：文章針對秦山二核1#發(fā)電機(jī)軸瓦振動(dòng)異常情況，從設(shè)備結(jié)構(gòu)、檢修工藝等方面展開分析，探索引起軸瓦振動(dòng)異常的各項(xiàng)因素。

關(guān)鍵詞：600MW機(jī)組；發(fā)電機(jī)；軸瓦振動(dòng)；振動(dòng)異常；軸瓦檢修 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TK268 文章編號(hào)：1009-2374（2015）22-0067-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.033

1 概述

秦山二核1#機(jī)組汽輪發(fā)電機(jī)組由1臺(tái)高壓缸、3臺(tái)低壓缸、1臺(tái)發(fā)電機(jī)和1臺(tái)勵(lì)磁機(jī)組成，整個(gè)軸系共有11個(gè)軸瓦支撐。發(fā)電機(jī)型號(hào)為QFSN-650-2，額定容量為650MW，采用端蓋式軸承，水-氫-氫冷卻方式，勵(lì)磁機(jī)為無刷勵(lì)磁，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子采用三支撐方式。除發(fā)電機(jī)的端蓋式軸瓦的上瓦為圓筒瓦，下瓦為兩塊可傾瓦外，其他的軸瓦均為四瓦塊的可傾瓦結(jié)構(gòu)。各轉(zhuǎn)子之間均為剛性聯(lián)軸器連接，除勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子為單支撐結(jié)構(gòu)外，其余各轉(zhuǎn)子均為雙支撐結(jié)構(gòu)。

2 情況介紹

1#機(jī)組10#軸瓦在2006年4月開始出現(xiàn)振動(dòng)緩慢爬升情況，抗電網(wǎng)干擾能力較差，多次出現(xiàn)由于雷擊而導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)超標(biāo)停機(jī)的情況。2006年4～6月，機(jī)組10#振動(dòng)由50μm緩慢爬升至147μm，機(jī)組停機(jī)小修后，機(jī)組振動(dòng)由106μm緩慢爬升至135μm，此時(shí)電網(wǎng)故障，由129μm升至248μm，手動(dòng)打閘停機(jī)。對軸瓦進(jìn)行檢查，動(dòng)平衡配重，起機(jī)后機(jī)組維持在120μm左右的幅值振動(dòng)。2007年11～12月，10#軸瓦振動(dòng)由120μm緩慢上升至153μm，機(jī)組小修，更換了發(fā)電機(jī)密封瓦，重新動(dòng)平衡，起機(jī)后機(jī)組振動(dòng)下降至64μm，但緩慢上升至108μm左右。目前10#軸瓦振動(dòng)仍保持在90μm左右相對比較高的狀態(tài)，對機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行仍存在很大威脅。

3 檢修情況

3.1 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子檢修情況

106大修時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子返廠檢修，對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的10個(gè)點(diǎn)進(jìn)行了校調(diào)，數(shù)據(jù)表明，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子不存在彎曲的現(xiàn)象。

在106大修中對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相關(guān)部位進(jìn)行探傷，探傷沒有查出缺陷。對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子汽端、勵(lì)端本體、軸承檔及月亮槽部位進(jìn)行超聲波檢查，未發(fā)現(xiàn)缺陷。

在106返廠檢修中對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行了動(dòng)超試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明在3050rpm之后一直到3200rpm各點(diǎn)振動(dòng)幅值保持平穩(wěn)，無繼續(xù)上升的情況。通過對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的檢查情況，并未發(fā)現(xiàn)明顯的缺陷。

3.2 發(fā)電機(jī)載荷分布試驗(yàn)

為提高發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)的剛度，105大修時(shí)進(jìn)行了發(fā)電機(jī)載荷分布試驗(yàn)，試驗(yàn)前機(jī)組載荷分布較差，試驗(yàn)后，載荷分布情況符合西屋標(biāo)準(zhǔn)（A：60%～75%，B：20%～30%，C：5%～15%，D：0%～5%）。

3.3 發(fā)電機(jī)軸瓦檢修

106大修期間對9#、10#瓦進(jìn)行了全面解體檢查，發(fā)現(xiàn)10#軸瓦上部頂塊間隙變大，與上次組裝數(shù)據(jù)相比增加了0.40mm。對上下軸瓦進(jìn)行了PT及UT探傷，發(fā)電機(jī)

9#、10#瓦上瓦均發(fā)現(xiàn)脫胎缺陷，之后對上瓦進(jìn)行補(bǔ)焊處理?；匮b時(shí)各項(xiàng)軸承相關(guān)參數(shù)都調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

3.4 發(fā)電機(jī)密封瓦

從2006年6月的小修開始發(fā)現(xiàn)密封瓦有積碳現(xiàn)象，在隨后的歷次檢修中都對密封瓦進(jìn)行了更換并將組裝相關(guān)間隙調(diào)整到了合格范圍之內(nèi)，但下一次解體仍發(fā)現(xiàn)有積碳現(xiàn)象。

針對密封瓦積碳現(xiàn)象，而且舊密封瓦變形較大，在106大修時(shí)對密封瓦間隙進(jìn)行了控制，更換新的密封瓦并對間隙進(jìn)行調(diào)整，數(shù)據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

3.5 汽發(fā)聯(lián)軸器液壓螺栓改造

為了保證汽發(fā)聯(lián)軸器有足夠的聯(lián)接強(qiáng)度，105大修時(shí)對汽發(fā)聯(lián)軸器進(jìn)行了液壓螺栓改造，由原來的傳統(tǒng)緊固螺栓改造成了液壓螺栓，螺栓外錐面和螺栓套筒內(nèi)錐面的錐度相同，錐度為1∶50，在使用中用液壓工具進(jìn)行打壓，具有較好的韌性和很高的強(qiáng)度，可以保證汽發(fā)聯(lián)軸器足夠強(qiáng)度的聯(lián)接。

3.6 勵(lì)發(fā)聯(lián)軸器

勵(lì)磁機(jī)與發(fā)電機(jī)采用三支撐結(jié)構(gòu)，因此需對11#軸瓦進(jìn)行晃度測量。但每次晃度測量都不理想，仔細(xì)查找原因后，發(fā)現(xiàn)勵(lì)發(fā)聯(lián)軸器勵(lì)磁機(jī)側(cè)及發(fā)電機(jī)側(cè)瓢偏均超標(biāo)，106大修時(shí)，對勵(lì)發(fā)聯(lián)軸器兩側(cè)端面分別進(jìn)行了車削處理。處理前，發(fā)電機(jī)端面跳動(dòng)為0.085mm，標(biāo)準(zhǔn)為0.013mm；勵(lì)磁機(jī)端面的跳動(dòng)為0.06mm，標(biāo)準(zhǔn)為0.013mm；對于超標(biāo)值都進(jìn)行了加工處理。勵(lì)磁機(jī)-發(fā)電機(jī)聯(lián)軸器螺栓在105大修中檢查螺栓力矩時(shí)發(fā)現(xiàn)有輕微松動(dòng)現(xiàn)象，最后在聯(lián)軸器螺栓上加裝鎖緊裝置。

3.7 勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子

106大修返廠在上電對勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子上的9個(gè)點(diǎn)進(jìn)行了校調(diào)，數(shù)據(jù)表明，勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子不存在彎曲的現(xiàn)象。同時(shí)在對勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子相關(guān)部位進(jìn)行探傷，對勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸進(jìn)行了進(jìn)行超聲波檢查，對勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸進(jìn)行熒光磁粉檢測，均未發(fā)現(xiàn)有應(yīng)記錄的缺陷磁痕顯示。

4 原因分析

針對機(jī)組在大修期間所產(chǎn)生的缺陷，結(jié)合設(shè)備情況，對引起振動(dòng)緩慢爬升的原因進(jìn)行了查找與分析。

4.1 發(fā)電機(jī)載荷分布不符合標(biāo)準(zhǔn)

發(fā)電機(jī)是靠自重落在發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)之上，這種結(jié)構(gòu)就要求發(fā)電機(jī)載荷必須符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過對發(fā)電機(jī)載荷分布情況的測量，發(fā)現(xiàn)載荷分布情況很不均勻，發(fā)電機(jī)載荷分布不均將導(dǎo)致發(fā)電機(jī)振動(dòng)情況加劇，使軸瓦剛度下降，同時(shí)影響軸系振動(dòng)。

4.2 發(fā)電機(jī)密封瓦變形

發(fā)電機(jī)密封瓦應(yīng)保持自由浮動(dòng)狀態(tài)，軸向、徑向間隙都應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。在設(shè)備解體過程中，發(fā)現(xiàn)密封瓦變形以及積碳的情況，由于密封瓦變形，極易引起動(dòng)靜碰磨，從而引起機(jī)組振動(dòng)升高。密封瓦組裝時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制安裝工藝、尺寸標(biāo)準(zhǔn)，我們采取了適當(dāng)放大密封瓦與轉(zhuǎn)子軸頸徑向尺寸的方法，盡量避免密封瓦運(yùn)行過程中產(chǎn)生變形，防止產(chǎn)生動(dòng)靜碰磨，從而改善機(jī)組振動(dòng)。

4.3 聯(lián)軸器聯(lián)接剛度不夠

兩根轉(zhuǎn)子之間一般靠聯(lián)軸器聯(lián)接，聯(lián)接剛度的變化會(huì)引起軸系振動(dòng)的變化。汽發(fā)聯(lián)軸器之前采用傳統(tǒng)螺栓聯(lián)接，大修期間把傳統(tǒng)螺栓改造成液壓螺栓，從而提高聯(lián)軸器剛度，有效降低振動(dòng)。而勵(lì)發(fā)聯(lián)軸器螺栓曾出現(xiàn)螺栓松動(dòng)的現(xiàn)象，螺栓松動(dòng)引起聯(lián)軸器剛度降低，從而引起聯(lián)軸器附近軸瓦振動(dòng)上升，在勵(lì)發(fā)聯(lián)軸器螺栓上加了防松裝置，從而有效避免螺栓松動(dòng)現(xiàn)象。

4.4 軸瓦剛度不夠

發(fā)電機(jī)軸瓦采用端蓋式軸承，因此發(fā)電機(jī)兩側(cè)大端蓋的剛度直接影響到發(fā)電機(jī)軸瓦剛度，大修期間，大端蓋拆下后上車床找正，發(fā)現(xiàn)中分面、立面均出現(xiàn)變形情況，由于大端蓋與發(fā)電機(jī)之間無墊片，且用的硬聯(lián)接，因此大端蓋變形極易造成大端蓋剛度下降，引起軸瓦振動(dòng)上升。

4.5 勵(lì)發(fā)聯(lián)軸器端面缺陷

勵(lì)發(fā)聯(lián)軸器之間為硬聯(lián)接，因此聯(lián)軸器端面的平面跳動(dòng)必須在合格范圍之內(nèi)。大修期間，現(xiàn)象勵(lì)端、電端聯(lián)軸器端面都出現(xiàn)平面跳動(dòng)超標(biāo)情況，平面跳動(dòng)的超標(biāo)直接影響到11#軸瓦的晃度，直接關(guān)系到軸瓦的振動(dòng)，因此勵(lì)發(fā)聯(lián)軸器端面缺陷也是影響機(jī)組振動(dòng)的一個(gè)

因素。

4.6 發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部缺陷

結(jié)合實(shí)際振動(dòng)爬升情況，如果發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部存在裂紋等缺陷，會(huì)造成轉(zhuǎn)子振動(dòng)緩慢爬升現(xiàn)象。但根據(jù)檢查結(jié)果，未發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子缺陷，該項(xiàng)影響因素有待進(jìn)一步觀察確認(rèn)。

5 結(jié)語

通過原因分析，發(fā)現(xiàn)影響軸瓦振動(dòng)持續(xù)爬升的因素如下：（1）發(fā)電機(jī)載荷分布不符合標(biāo)準(zhǔn)；（2）發(fā)電機(jī)密封瓦變形；（3）聯(lián)軸器聯(lián)接剛度不夠；（4）軸瓦剛度不夠；（5）勵(lì)發(fā)聯(lián)軸器端面缺陷；（6）發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部缺陷。

在今后工作中，我們會(huì)繼續(xù)探索研究，結(jié)合缺陷情況進(jìn)一步分析原因，以徹底解決機(jī)組振動(dòng)問題。

作者簡介：侯志華（1982-），男，河北清河人，中核核電運(yùn)行管理有限公司工程師，研究方向：機(jī)械維修。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）