余熱電站機(jī)組循環(huán)水管道下沉導(dǎo)致振動(dòng)增大的原因分析及處理

曲賀

余熱電站機(jī)組循環(huán)水管道下沉導(dǎo)致振動(dòng)增大的原因分析及處理

Causes and Treatment for Circulating Water Pipe Sinkingof Waste Heat Power Station Leading to Vibration Increase

曲賀

針對(duì)余熱電站機(jī)組運(yùn)行中出現(xiàn)的振動(dòng)值逐漸增大現(xiàn)象，根據(jù)幾項(xiàng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)隨振動(dòng)增大而變化，結(jié)合操作系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)曲線追溯，做出分析判斷，找出導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)值增大的原因，并提出解決該缺陷的處理方法。對(duì)余熱電站機(jī)組的安全運(yùn)行，具有一定的指導(dǎo)意義。

汽輪機(jī)振動(dòng)；逐漸增大；后汽缸導(dǎo)板間隙；循環(huán)水管道下沉；伸縮蝶閥

1　概述

余熱電站的一些機(jī)組在投入運(yùn)行的幾個(gè)月后，其軸承的振動(dòng)值隨著運(yùn)行時(shí)間的延續(xù)而逐漸增加，其他運(yùn)行參數(shù)（如軸瓦溫度、轉(zhuǎn)子軸向位移等）通常變化不大。較為嚴(yán)重的是，其振動(dòng)值變化速度增加得很快，甚至迅速增大至接近聯(lián)鎖保護(hù)的設(shè)定值，只得停機(jī)檢查和處理。

振動(dòng)值發(fā)生上述變化時(shí)，應(yīng)檢查其排汽缸、凝汽器等設(shè)備結(jié)構(gòu)是否伴隨有位移、接觸面出現(xiàn)間隙等變化。

如果檢查結(jié)果和上述振動(dòng)變化相符，則可以認(rèn)為機(jī)組振動(dòng)值增大應(yīng)當(dāng)是與凝汽器連接的循環(huán)水管道下沉造成的。

2　循環(huán)水管道出現(xiàn)下沉的判斷

2.1汽缸或凝汽器結(jié)構(gòu)變化

機(jī)組運(yùn)行時(shí)，可以通過各項(xiàng)檢查分析判斷，以下是經(jīng)常出現(xiàn)的變化：

（1）汽缸與后導(dǎo)板的一側(cè)或兩側(cè)其接觸面出現(xiàn)間隙。

用塞尺檢查，后汽缸托架與導(dǎo)板結(jié)合面之間出現(xiàn)局部間隙。例如，對(duì)出現(xiàn)問題的某機(jī)組檢查發(fā)現(xiàn)，其單側(cè)導(dǎo)板的局部間隙達(dá)到0.35mm，停機(jī)后檢查達(dá)到0.70mm，不接觸面積＞50%。

（2）前汽缸貓爪橫銷的一側(cè)與墊塊之間的結(jié)合面出現(xiàn)間隙。

機(jī)組運(yùn)行中的某個(gè)時(shí)期，隨著振動(dòng)值的逐漸增大，前汽缸一側(cè)貓爪橫銷的墊塊開始緩慢向外退出，說明此時(shí)前汽缸一側(cè)貓爪橫銷與墊塊開始出現(xiàn)間隙。此時(shí)用塞尺檢查，即可以確認(rèn)。

（3）后汽缸或凝汽器相對(duì)基礎(chǔ)等固定結(jié)構(gòu)出現(xiàn)位移。

此項(xiàng)檢查可在基礎(chǔ)與后汽缸相近的位置設(shè)置便于測量的探針式支架作為固定測點(diǎn)，定期測量并將各時(shí)間的記錄比較。同時(shí)還可以定期測量并記錄和比較凝汽器各角支撐彈簧的高度變化。

機(jī)組停機(jī)后或檢修時(shí)，則檢查的項(xiàng)目很多，判斷也容易得多。

3　循環(huán)水管道下沉的方式和下沉導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)值增大的原因分析

3.1循環(huán)水管道沿管道垂直方向的下沉

因基礎(chǔ)墊層不實(shí)，地埋的水平循環(huán)水管道受重力的作用垂直下沉。例如，某余熱機(jī)組循環(huán)水管道的電動(dòng)蝶閥伸縮節(jié)出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，割開伸縮蝶閥附近的四根垂直管道后，管道下沉高度約為150mm，循環(huán)水管道沿管道垂直方向下沉（圖1）。

由圖1可以看出，循環(huán)水管道的下沉，直接對(duì)管道連接凝汽器即排汽缸的一端施加下沉方向的外力。例如，某余熱機(jī)組循環(huán)水管道布置在機(jī)組左側(cè)，根據(jù)凝汽器左端支撐彈簧高度壓縮變形相應(yīng)的減小，可以很清晰地解釋其后汽缸右側(cè)托架與導(dǎo)板結(jié)合面產(chǎn)生間隙的原因。

3.2循環(huán)水管道沿管道軸線的傾斜變形

地埋的水平循環(huán)水管道受重力的作用，以某支點(diǎn)為支撐，出現(xiàn)傾斜下沉。例如，某余熱機(jī)組凝汽器的循環(huán)水進(jìn)出水管道，其四件垂直安裝的電動(dòng)伸縮蝶閥，在其連接的伸縮節(jié)法蘭處，出現(xiàn)不垂直軸向的左側(cè)向上的傾斜，且四件伸縮節(jié)法蘭的傾斜方向是一致的。四件伸縮節(jié)法蘭在對(duì)面180°兩點(diǎn)的距離，即h2-h1≥10～20mm。循環(huán)水電動(dòng)蝶閥伸縮節(jié)法蘭處的傾斜變形（圖2）。

圖1　循環(huán)水管道沿管道垂直方向下沉

由圖2可以看出，循環(huán)水管道電動(dòng)蝶閥伸縮節(jié)法蘭處的傾斜變形使得伸縮節(jié)法蘭處已無壓縮余量，這使凝汽器即排汽缸受到向上方向的外力。與上例相同，某余熱機(jī)組循環(huán)水管道布置在機(jī)組右側(cè)，根據(jù)電動(dòng)蝶閥伸縮節(jié)法蘭處左側(cè)向上的傾斜變形，就可以解釋其后汽缸右側(cè)托架受到向上的外力、與導(dǎo)板結(jié)合面產(chǎn)生間隙的原因。

3.3循環(huán)水管道下沉導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)值增大的原因分析

凝汽器運(yùn)行中，受到蒸汽溫度等向下方向膨脹因素的影響，在凝汽器四角底座設(shè)置支撐彈簧進(jìn)行補(bǔ)償，否則機(jī)組將會(huì)劇烈振動(dòng)而無法運(yùn)行。

循環(huán)水管道下沉后，因沒有拉伸的補(bǔ)償余量，凝汽器各端支撐彈簧變形不一致，后汽缸在外力的作用下產(chǎn)生位移，使汽缸某一側(cè)的托架與導(dǎo)板結(jié)合面之間出現(xiàn)間隙，間隙值不斷波動(dòng)變化，產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)。后汽缸導(dǎo)板兩側(cè)振動(dòng)值測量比較，在后汽缸導(dǎo)板間隙大的一側(cè)顯示振動(dòng)值也偏大，說明分析是正確的。

例如，某余熱機(jī)組運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，其振動(dòng)值逐漸增大，檢查后汽缸的一側(cè)托架與導(dǎo)板結(jié)合面之間的間隙也在逐漸增大，說明機(jī)組在這階段時(shí)間內(nèi)，其循環(huán)水管道正在下沉。

4　循環(huán)水管道下沉缺陷的處理

4.1密切注意監(jiān)測振動(dòng)值變化趨勢(shì)

圖2　循環(huán)水電動(dòng)蝶閥伸縮節(jié)法蘭處的傾斜變形

此方式適用于機(jī)組連續(xù)運(yùn)行時(shí)間短，循環(huán)水管道基礎(chǔ)未完成下沉較快趨勢(shì)的機(jī)組。當(dāng)振動(dòng)值略超過規(guī)范值時(shí)，應(yīng)密切注意監(jiān)測振動(dòng)值的變化趨勢(shì)，只要不出現(xiàn)故障停機(jī)的狀況，即可保持運(yùn)行。這時(shí)如果檢修處理，很有可能以后隨著循環(huán)水管道基礎(chǔ)的繼續(xù)變形，振動(dòng)值繼續(xù)增大，不得不重新處理。

當(dāng)振動(dòng)值超過規(guī)范，接近聯(lián)鎖保護(hù)設(shè)置定值時(shí)，應(yīng)停機(jī)檢修，消除外力。

4.2機(jī)組檢修時(shí)的處理

此方式適用于機(jī)組連續(xù)運(yùn)行時(shí)間較長，循環(huán)水管道基礎(chǔ)已完成下沉趨勢(shì)的機(jī)組。

（1）機(jī)組進(jìn)行揭缸，割開連接后汽缸與凝汽器的喉部排汽短節(jié)，即可以消除來自循環(huán)水管道下沉的外力。

（2）將汽輪機(jī)下缸吊開至零米層，翻缸。

（3）重新調(diào)整凝汽器彈簧，使其各支座的支撐彈簧的高度一致、凝汽器受力均勻。

（4）鑿開后汽缸兩側(cè)導(dǎo)板的基礎(chǔ)，松開固定導(dǎo)板的地腳螺栓，吊開導(dǎo)板。

（5）以導(dǎo)板為基準(zhǔn)面，刮研處理，直至后汽缸托架與兩側(cè)導(dǎo)板的間隙完全消除。

（6）后汽缸就位，重新調(diào)整墊鐵，同時(shí)綜合調(diào)整汽缸橫向水平，汽封洼窩中心和前汽缸貓爪橫銷的間隙。注意在處理消除后汽缸兩側(cè)導(dǎo)板的間隙時(shí)，還應(yīng)保證前軸承座與臺(tái)板滑動(dòng)面不出現(xiàn)間隙。

（7）上述調(diào)整完成，緊固導(dǎo)板的地腳螺栓并復(fù)查后，點(diǎn)焊墊鐵，聯(lián)接后汽缸，導(dǎo)板基礎(chǔ)二次澆灌。

例如，某余熱機(jī)組連續(xù)運(yùn)行時(shí)間約兩年左右，其振動(dòng)值的增加已基本穩(wěn)定。因此可進(jìn)行上述方式的處理。

5　幾點(diǎn)體會(huì)

（1）對(duì)埋入地下的循環(huán)水管道一定要有防止沉降的措施（管道敷設(shè)前一定要用三合土夯實(shí)管溝地面，如遇較差的濕陷性土質(zhì)管道必須設(shè)支座）。在調(diào)整后汽缸兩側(cè)導(dǎo)板的間隙時(shí)，應(yīng)保證前軸承座與臺(tái)板滑動(dòng)面不出現(xiàn)間隙。其處理方式比新裝機(jī)組汽缸水平的找正更麻煩，所以應(yīng)對(duì)循環(huán)水管道安裝質(zhì)量給予足夠的重視。

（2）循環(huán)水管道下沉，首先導(dǎo)致3號(hào)瓦振動(dòng)值增大，以及后汽缸與導(dǎo)板出現(xiàn)間隙處的振動(dòng)值增大。這是因?yàn)?，在四個(gè)軸瓦結(jié)構(gòu)的機(jī)組中，3號(hào)瓦是其薄弱處，即反映在3號(hào)瓦處的振動(dòng)值最敏感。2號(hào)瓦的振動(dòng)值雖然也在增加，但不如3號(hào)瓦振動(dòng)值增加表現(xiàn)的明顯。

（3）循環(huán)水管道下沉經(jīng)處理后，循環(huán)水管道基礎(chǔ)如不做填實(shí)等處理，仍存在松動(dòng)或空洞，會(huì)使得振動(dòng)在循環(huán)水管道基礎(chǔ)的松動(dòng)處得到釋放。由于循環(huán)水管道的自激頻率較低，所以在轉(zhuǎn)速較低時(shí)其影響尤為明顯。這可以解釋某余熱機(jī)組中速暖機(jī)時(shí)振動(dòng)值較大，而到了機(jī)組3000r/min定速時(shí)振動(dòng)值反而下降的現(xiàn)象。因此認(rèn)為，如果循環(huán)水管道基礎(chǔ)得到填實(shí)，那么機(jī)組的振動(dòng)值將會(huì)得到進(jìn)一步改善。

［1］康松，楊建明,胥建群.汽輪機(jī)原理［M］.中國電力出版社，2000.

［2］寇勝利.汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)及現(xiàn)場平衡［M］.中國電力出版社，2007.

TQ172.622.22

A

1001-6171（2015）03-0104-02

通訊地址：中材節(jié)能股份有限公司，天津300400；2014-09-26；編輯：呂光