300 MW機(jī)組汽輪機(jī)軸瓦振動(dòng)分析及處理

武進(jìn)猛，楊會(huì)斌，佘 婷

（1.大唐清苑熱電有限公司，河北 保定 071100；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院，河北 保定 071100）

300 MW機(jī)組汽輪機(jī)軸瓦振動(dòng)分析及處理

武進(jìn)猛1，楊會(huì)斌1，佘 婷2

（1.大唐清苑熱電有限公司，河北 保定 071100；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院，河北 保定 071100）

介紹了某廠300 MW亞臨界機(jī)組2號(hào)機(jī)7號(hào)瓦振動(dòng)超標(biāo)的故障及其特征，發(fā)現(xiàn)引起振動(dòng)的根本原因是勵(lì)磁機(jī)中心偏差大和7號(hào)軸瓦球面緊力小，為此類機(jī)組異常振動(dòng)的診斷及處理提供了可靠的依據(jù)。

汽輪機(jī)；振動(dòng)監(jiān)測(cè)；振動(dòng)故障；接觸面

1 軸系結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

某廠2號(hào)汽輪機(jī)是由上海汽輪機(jī)有限公司制造的300 MW亞臨界、一次中間再熱、高中壓合缸、單軸、雙缸雙排汽、抽汽、凝汽式汽輪機(jī)，型號(hào)為C300／226－16.7／0.43／537／537，發(fā)電機(jī)為QFSN－300型，采用水－氫－氫冷式，采用靜態(tài)勵(lì)磁。汽輪發(fā)電機(jī)組軸系由高中壓轉(zhuǎn)子（HIP）、低壓轉(zhuǎn)子（LP）、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子（G）及集電環(huán)轉(zhuǎn)子（E）組成，各轉(zhuǎn)子之間均采用剛性聯(lián)接。軸系由7個(gè)軸承支承，汽輪機(jī)2個(gè)轉(zhuǎn)子為雙支承方式，發(fā)電機(jī)與集電環(huán)采用三支承方式，高中壓轉(zhuǎn)子2只瓦（1號(hào)、2號(hào)）為可傾瓦、落地式，低壓轉(zhuǎn)子2只瓦（3號(hào)、4號(hào)）坐落在排汽缸上，發(fā)電機(jī)2只瓦（5號(hào)、6號(hào)）為端蓋式橢圓瓦。集電環(huán)勵(lì)磁機(jī)瓦（7號(hào)）采用可傾瓦、落地式［1－2］。軸系布置圖如圖1所示。

高中壓轉(zhuǎn)子與低壓轉(zhuǎn)子之間采用剛性聯(lián)軸器連接。2個(gè)聯(lián)軸器間裝有墊片，安裝時(shí)可調(diào)整轉(zhuǎn)子的軸向位置。低壓轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間也采用剛性聯(lián)軸器連接。在低壓轉(zhuǎn)子電機(jī)端裝有盤車用大齒輪。該齒輪同時(shí)也作為聯(lián)軸器墊片調(diào)整汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向位置［3］。

圖1 軸系布置圖

2 7號(hào)瓦振動(dòng)概況

2014年10月12日2時(shí)30分，2號(hào)汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)到600 r／min時(shí)，7號(hào)瓦軸振7X為32.1 μm、7Y為31 μm，汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)到3 000 r／min時(shí)，7號(hào)瓦軸振7X為43.8 μm、7Y為42 μm，暖機(jī)并網(wǎng)后軸振逐漸爬升，帶負(fù)荷到150 MW時(shí)，振動(dòng)爬升7X為68.1 μm、7Y為85.6 μm，帶負(fù)荷到300 MW時(shí)，振動(dòng)爬升7X為65.5 μm、7Y為120.6 μm，隨著長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行觀察7X約為65 μm左右、7Y約為123 μm，其中7Y最高為138 μm。

3 振動(dòng)處理過(guò)程及特征分析

3.1 第一階段處理情況

2014年10月12日2時(shí)30分，2號(hào)機(jī)組啟動(dòng)后，經(jīng)過(guò)仔細(xì)觀察，7號(hào)瓦軸振7X約為65 μm、7Y約為123 μm，其中7Y最高為138 μm，振動(dòng)并沒(méi)有達(dá)到振動(dòng)跳機(jī)值，所以就采取保守措施［4］。經(jīng)過(guò)與電研所溝通，通過(guò)運(yùn)行調(diào)整來(lái)降低7號(hào)瓦振動(dòng)值，但是通過(guò)調(diào)整后效果并不明顯。

3.2 第二階段處理情況

3.2.1 7號(hào)瓦振原因分析

根據(jù)上一次大修的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)與上汽廠、電研所、相關(guān)專家以及檢修單位多次溝通，修前對(duì)于此種情況，進(jìn)行了大量的分析，討論以下各種情況可能造成的振動(dòng)。

a.7號(hào)軸瓦瓦枕下部墊鐵接觸不實(shí)，在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)、微量沖擊，將會(huì)導(dǎo)致蓋振及軸振相應(yīng)變化；上瓦枕處球面緊力偏小或偏大會(huì)改變軸瓦剛度，過(guò)小會(huì)造成軸瓦微量變形，過(guò)大會(huì)導(dǎo)致7號(hào)軸瓦在運(yùn)行期間出現(xiàn)間隙，這都會(huì)導(dǎo)致軸瓦振動(dòng)偏大。

b.2號(hào)汽輪機(jī)軸系是否有待調(diào)整。該類型汽輪機(jī)軸系設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子比低壓轉(zhuǎn)子低0.074 mm，7號(hào)軸瓦處負(fù)荷較低，油膜比壓較小，存在不穩(wěn)定因素，容易造成軸瓦振動(dòng)。

c.發(fā)電機(jī)定子基礎(chǔ)支撐不均勻。發(fā)電機(jī)定子兩側(cè)有4組支承基礎(chǔ)，若中、后組支承負(fù)載較大時(shí)，發(fā)電機(jī)定子前端支承存在虛接觸現(xiàn)象，必將改變其固有振動(dòng)頻率，導(dǎo)致其共振等特性，從現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的情況看，發(fā)電機(jī)前端振動(dòng)較大，在50 μm左右，中后端定子幾乎無(wú)振動(dòng)顯示。

3.2.2 7號(hào)瓦檢修技術(shù)措施

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間分析和論證，最終確定停機(jī)處理，2014年11月2日2號(hào)機(jī)組停機(jī)后，對(duì)7號(hào)瓦振動(dòng)處理提出要求，并做好技術(shù)措施。

a.軸瓦檢查、處理要求。軸承解體后，首先檢查下部墊鐵接觸情況，作為第一手分析資料保存。檢查、檢修要求：①結(jié)合軸系找中心要求，對(duì)下部墊鐵進(jìn)行研磨，要求接觸面積應(yīng)該在75%以上，且接觸均勻；②軸瓦間隙符合標(biāo)準(zhǔn)要求：軸瓦頂部間隙0.4～0.5 mm、上軸瓦球面緊力0～0.05 mm。

b.2號(hào)機(jī)組軸系調(diào)整。在修前中心找正的基礎(chǔ)上，結(jié)合軸瓦溫度及油膜參考?jí)毫?，?duì)中心進(jìn)行調(diào)整，原則上不做大的調(diào)整，考慮7號(hào)瓦比壓大對(duì)振動(dòng)的穩(wěn)定性，復(fù)查勵(lì)磁中心，標(biāo)準(zhǔn)值要求，端面下張口為0.08～0.10 mm、圓周小于0.05 mm。

c.發(fā)電機(jī)定子在目前條件下，判斷各支承基礎(chǔ)負(fù)荷分配很困難，結(jié)合勵(lì)磁機(jī)中心復(fù)查情況，暫不對(duì)發(fā)電機(jī)定子做處理。

d.停機(jī)后，發(fā)電機(jī)氫氣置換完成，汽缸調(diào)節(jié)級(jí)溫度低于300℃，臨時(shí)停止?jié)櫥拖到y(tǒng)、密封油系統(tǒng)、頂軸油系統(tǒng)（不超過(guò)30 min），待7號(hào)瓦油系統(tǒng)解列恢復(fù)潤(rùn)滑油系統(tǒng)、密封油系統(tǒng)。

e.檢修過(guò)程中，為防止轉(zhuǎn)子彎曲，中間必須間斷性啟停盤車；每次盤動(dòng)轉(zhuǎn)子180°，停盤車時(shí)間不超過(guò)30 min，大軸偏心不超過(guò)0.076 mm，連續(xù)盤停4～5次后檢查大軸偏心，如果超過(guò)0.076 mm可以長(zhǎng)時(shí)間盤車，使大軸偏心度恢復(fù)到0.076 mm以內(nèi)。

f.盤車電機(jī)故障造成不能電動(dòng)盤車時(shí)，應(yīng)查明原因盡快消除，并每隔30 min進(jìn)行手動(dòng)間斷盤車180°，如果因過(guò)載造成盤車電機(jī)掉閘且盤不動(dòng)時(shí)，禁止用機(jī)械手段強(qiáng)制盤車或強(qiáng)行沖轉(zhuǎn)，如果未查明原因，電機(jī)斷電，手動(dòng)盤車。

3.3 第三階段處理情況

3.3.1 7號(hào)瓦解體檢修

2014年11月5日，開(kāi)展7號(hào)瓦解體檢查工作，發(fā)現(xiàn)了以下幾個(gè)問(wèn)題。

a.軸承墊鐵無(wú)松動(dòng)，且與軸瓦接觸面合格，接觸面≥75%。

b.瓦套緊力為0 mm，為設(shè)計(jì)值下限值。

c.軸承上部間隙為0.39～0.41 mm（正常），比設(shè)計(jì)值下限偏小0.01 mm。

d.軸頭晃度為0.11 mm，比設(shè)計(jì)值大0.08 mm。

e.復(fù)測(cè)勵(lì)磁機(jī)小軸中心，左張口0.10 mm，比設(shè)計(jì)值大0.10 mm，下張口0.067 mm，比設(shè)計(jì)值下限偏小0.033 mm。

3.3.2 7號(hào)瓦回裝標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)與上汽廠、電研所、相關(guān)專家以及檢修單位多次溝通，根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析確定檢修方案［5－6］如下。

a.調(diào)整勵(lì)磁機(jī)小軸中心，保證左右張口為零，下張口比設(shè)計(jì)值增大為0.14 mm，使軸瓦負(fù)荷較修前增大。

b.軸頭晃度調(diào)整到設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)值為≤0.03 mm。

c.調(diào)整好瓦套緊力至設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)。

d.檢修注意事項(xiàng)：①調(diào)整好軸頭晃度，洼窩中心；②調(diào)整好軸頸的下沉量；③回裝過(guò)程中各個(gè)部位的螺栓要緊到位，不要遺漏；④在檢修過(guò)程中，保證勵(lì)磁中心的前提下，緊螺栓的過(guò)程中方法、力度一定要把握嚴(yán)謹(jǐn)；⑤加強(qiáng)對(duì)檢修技術(shù)措施實(shí)施的重視，在保證轉(zhuǎn)子安全的前提下，各方要配合默契，由專人負(fù)責(zé)到底。

4 處理效果

2號(hào)機(jī)7號(hào)瓦經(jīng)過(guò)停機(jī)后處理勵(lì)磁機(jī)中心偏差和7號(hào)軸瓦球面緊力，于2014年11月13日7時(shí)30分2號(hào)機(jī)開(kāi)機(jī)啟動(dòng)，隨著長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行觀察7號(hào)瓦軸振7X約為45 μm、7Y約為47 μm，其中7Y最高為51.6 μm，整個(gè)軸系的振動(dòng)情況都非常理想，而且較修前振動(dòng)值偏小，為此類機(jī)組異常振動(dòng)的診斷及處理提供了可靠的依據(jù)。

［1］周禮泉.大功率汽輪機(jī)檢修［M］.北京：中國(guó)電力出版社，1997.

［2］楊建剛.旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)分析及工程應(yīng)用［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2008.

［3］張學(xué)延.汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)診斷［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2007.

［4］崔亞輝，張俊杰，陳正飛，等.超超臨界1 000 MW機(jī)組振動(dòng)波動(dòng)故障分析及處理［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（1）：16－19.

［5］王清華，華宇東.300 MW國(guó)產(chǎn)引進(jìn)型機(jī)組軸瓦故障診斷與處理［J］.華東電力，2006，34（2）：60－62.

［6］馬孝棟，趙衛(wèi)華，談?wù)刭t.600 MW汽輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試中的振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（2）：46－49.

Analysis and Treatment on Vibration of Turbine Bearing Bush in 300 MW Subcrtical Unit

WU Jin?meng1，YANG Hui?bin1，SHE Ting2
（1.Datang Qingyuan Co?generation Power Co.，Ltd.，Baoding，Hebei 071100，China；2.The Great Wall College for The University of Geology of China，Baoding，Hebei 071100，China）

The over standard vibration fault and the characteristics of No.2 bearing bush No.7 turbine for 300 MW subcritical units in given power plant are introduced.It is found that the basic cause for vibration is larger deviation of exciter's center and smaller spherical preload of No.7 turbine that which provides reliable basis to diagnose and deal with the abnormal vibration in such kind of units.

Steam turbine；Vibration monitoring；Vibration fault；Interface

TM311

A

1004－7913（2016）09－0060－03

武進(jìn)猛（1985—），男，碩士，工程師，主要從事發(fā)電廠設(shè)備及技術(shù)管理工作。

2016－06－16）