600MW熱電廠汽輪發(fā)電機(jī)的振動(dòng)分析與處理

梁其鋒

【摘要】對(duì)廣東某電廠大修后第一次開(kāi)機(jī)進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)，分析振動(dòng)數(shù)據(jù)再結(jié)合機(jī)組本身特征和大修期間處理細(xì)節(jié)，對(duì)開(kāi)機(jī)的振動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行解析，發(fā)現(xiàn)機(jī)組低壓缸的軸瓦發(fā)生共振，8瓦由于載荷過(guò)輕導(dǎo)致瓦的剛性不足。對(duì)機(jī)組進(jìn)行動(dòng)平衡，減少不平衡量和擾動(dòng)力，再輔助以增加支撐和載荷的手段，有效改善軸系的振動(dòng)性能。

【關(guān)鍵詞】振動(dòng)測(cè)試 動(dòng)平衡 剛度 共振

前言

火力發(fā)電廠中，汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組是電廠主要設(shè)備，機(jī)組的振動(dòng)水平是整個(gè)設(shè)備安全運(yùn)行的重要前提。機(jī)組長(zhǎng)期在劇烈振動(dòng)下運(yùn)行，容易導(dǎo)致機(jī)組發(fā)生永久的損傷，嚴(yán)重時(shí)引起毀機(jī)事故的發(fā)生。改善振動(dòng)機(jī)組振動(dòng)情況，讓機(jī)組在安全的范圍內(nèi)運(yùn)行，每個(gè)火力發(fā)電廠的要求。

由于引起振動(dòng)問(wèn)題原因是一個(gè)多因素綜合體，處理振動(dòng)問(wèn)題就是在眾多因素中掌握最主要因素，針對(duì)主要因素進(jìn)行處理，達(dá)到改良機(jī)組振動(dòng)性能的目的。出現(xiàn)振動(dòng)問(wèn)題時(shí)，進(jìn)行準(zhǔn)確的故障診斷顯得尤為重要。

1、測(cè)量系統(tǒng)

廣東某電廠7號(hào)機(jī)組為東方汽輪機(jī)有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的凝汽式汽輪機(jī)（CC600-24.2/4.2/1.0/566/566），額定負(fù)荷600MW。超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽凝汽式汽輪機(jī)。2015年2月24日大修后第一次開(kāi)機(jī)，為保證機(jī)組的安全運(yùn)行，對(duì)機(jī)組進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)。電廠自己配置是本特利3500振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在1至8瓦x、y方向設(shè)置渦流振動(dòng)傳感器測(cè)試軸頸的相對(duì)振動(dòng)，在垂直方向方向設(shè)置了速度傳感器測(cè)試瓦的絕對(duì)振動(dòng)。為了更好的分析振動(dòng)的情況，在TSI緩沖輸出的信號(hào)中外接了狄克DAQ05型振動(dòng)測(cè)試分析系統(tǒng)。

圖3.1 測(cè)量系統(tǒng)

2、振動(dòng)現(xiàn)象和分析

機(jī)組經(jīng)過(guò)沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)，升降負(fù)荷運(yùn)行一段時(shí)間后，機(jī)組的振動(dòng)基本上穩(wěn)定，其個(gè)軸振和瓦振如圖所示，此時(shí)除了7Y軸振外各測(cè)點(diǎn)的軸振70um以下的優(yōu)秀水平，7Y軸振處于報(bào)警狀態(tài)，3、4、8瓦的瓦振到超過(guò)報(bào)警值50um，機(jī)組在沖轉(zhuǎn)過(guò)程中的一階不平衡量較小。

定速3000 r/min時(shí)，3、4、5、6、8瓦出現(xiàn)了軸振不大而瓦振偏大的振動(dòng)情況。而3、4、5、6瓦屬于低壓缸兩端軸瓦，瓦振在升速期間出現(xiàn)了類(lèi)似的現(xiàn)象：沖轉(zhuǎn)至2800r/min之前，低壓缸瓦振都在20um以下；在做機(jī)械超速過(guò)程中，轉(zhuǎn)速升至3120r/min，低壓缸瓦振降至20um以下。查閱資料可以知道該機(jī)組的罩殼是采用10mm的鋼板彎拉加肋而成，罩殼固定在瓦座上，并不與瓦基接觸，測(cè)量用的速度傳感器就安裝在罩殼上，用手持表就地測(cè)量軸承垂直振動(dòng)也比較大，軸承座附近有明顯的震感，綜合分析得出3-6瓦的剛度不足，工作轉(zhuǎn)速附近就是其共振區(qū)，如果軸振長(zhǎng)期處于較高的振動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行對(duì)機(jī)組的安全不利。

雖然8瓦也出現(xiàn)了軸振不大瓦振大的情況，分析8瓦沖轉(zhuǎn)時(shí)候的狀況，可以知道8瓦瓦振并不是在其共振區(qū)工作，與低壓缸的瓦振大有著本質(zhì)的區(qū)別。對(duì)機(jī)組進(jìn)行調(diào)查研究知道，在大修期間，在聯(lián)低發(fā)對(duì)輪靠背輪時(shí)，為了對(duì)轉(zhuǎn)子中心，將發(fā)電機(jī)勵(lì)端抽掉1mm墊片，形成7瓦與8瓦有1mm的高低差，發(fā)電機(jī)的自重坐落于7、8瓦的軸瓦上，當(dāng)?shù)桶l(fā)對(duì)輪把緊后，7瓦的載荷偏高，而8瓦的載荷偏低，這樣就導(dǎo)致了8號(hào)軸瓦的剛度下降，使其對(duì)軸系不平衡量的敏感程度提高，出現(xiàn)了8瓦這樣特殊情況。

3、振動(dòng)處理與結(jié)果

鑒于機(jī)組安全運(yùn)行的考慮，需要對(duì)機(jī)組進(jìn)行一定的處理，將機(jī)組的振動(dòng)控制在一個(gè)允許的范圍之內(nèi)。

其中8瓦的剛度不足問(wèn)題，由于機(jī)組剛完成大修，完全解決這個(gè)問(wèn)題需要一個(gè)小修期，目前并不具備這樣的條件，只能從外部條件入手，間接增加8瓦的荷載達(dá)到增加剛度的目的，建議在發(fā)電機(jī)頂部壓沙包的手段增加8瓦的荷載。也可以從減少激振力入手，降低8瓦的軸振，從而降低瓦振。

3-6瓦處于工作轉(zhuǎn)速共振區(qū)的處理，針對(duì)結(jié)構(gòu)共振這類(lèi)故障最根本的方法是增加支撐來(lái)提高剛度，但目前改變其支撐系統(tǒng)的剛度的較為困難，其中也有廠家采用這種處理方法，但效果并不明顯，另一種有效降低激振力來(lái)降低振動(dòng)水平的是動(dòng)平衡，但它的要求得精度非常高。

綜合上述分析，決定進(jìn)行動(dòng)平衡同時(shí)，增加支撐和增加荷載的綜合方法：

1）在低壓轉(zhuǎn)子末級(jí)葉輪兩端反對(duì)稱(chēng)同時(shí)加重，3瓦側(cè)加230克160度，4瓦側(cè)加230克340度，在低發(fā)對(duì)輪上加重為600克30度；

2）在3、4瓦罩殼上家裝支撐條；

3）在發(fā)電機(jī)頂部壓2噸沙包。

圖2 采取的措施

采取上面措施后，重新開(kāi)機(jī)，機(jī)組的振動(dòng)性能如表2所示，從表中，可以看出來(lái)，3、4瓦的瓦振有著明顯的改善，由于對(duì)4、5瓦沒(méi)有采取措施，受到動(dòng)平衡后軸系的影響，5瓦的瓦振有所提高，而7Y方向的軸振也由120um下降到70um，而8瓦的瓦振也下降10um。表明上面的措施是有效改善軸系的振動(dòng)情況，有利于機(jī)組的安全運(yùn)行。

雖然機(jī)組經(jīng)過(guò)措施后振動(dòng)有所好轉(zhuǎn)，但也可以看出不足，3-6瓦的瓦振仍然存在共振的現(xiàn)象，8瓦的負(fù)載過(guò)輕的情況并沒(méi)有得到根本性的改善，針對(duì)這些情況，在日后的正常運(yùn)行生產(chǎn)當(dāng)中還會(huì)導(dǎo)致機(jī)組的振動(dòng)性能再次惡化，在運(yùn)行當(dāng)中要加強(qiáng)對(duì)軸系振動(dòng)的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題盡快處理。也可以趁著以后小修、大修的機(jī)會(huì)將這些問(wèn)題從根本上解決，如：讓廠家對(duì)軸瓦罩殼等進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，將共振區(qū)避開(kāi)工作轉(zhuǎn)速3000r/min，解決共振問(wèn)題；對(duì)8瓦墊高，從而讓8瓦和7瓦有同等的負(fù)載，解決8瓦剛性不足問(wèn)題等。

4、結(jié)論

振動(dòng)問(wèn)題是一個(gè)多誘因的復(fù)雜問(wèn)題，處理不同振動(dòng)問(wèn)題，要分清引起這個(gè)振動(dòng)問(wèn)題的原因，不然很容易出錯(cuò)或達(dá)不到振動(dòng)預(yù)期目的。

1）通過(guò)高速動(dòng)平衡試驗(yàn)，可以減少激振力，減少機(jī)組共振區(qū)的擾動(dòng)力，從而降低共振區(qū)瓦振；

2）通過(guò)動(dòng)平衡試驗(yàn)，可以減少軸系的質(zhì)量不平衡量。

3）通過(guò)增加支撐和載荷等手段間接改變支撐系統(tǒng)剛度，可以降低蓋振水平。

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