660 MW機(jī)組給水泵汽輪機(jī)振動診斷及處理

陳 晨， 方玉享， 傅行軍， 邢海波

(1. 東南大學(xué) 火電機(jī)組振動國家工程研究中心， 南京 210096；2. 皖能馬鞍山發(fā)電有限公司， 安徽馬鞍山 230071)

660 MW機(jī)組給水泵汽輪機(jī)振動診斷及處理

陳 晨1， 方玉享2， 傅行軍1， 邢海波1

(1. 東南大學(xué) 火電機(jī)組振動國家工程研究中心， 南京 210096；2. 皖能馬鞍山發(fā)電有限公司， 安徽馬鞍山 230071)

某電廠660 MW超臨界機(jī)組2號機(jī)組B給水泵汽輪機(jī)自投入運(yùn)行一段時間后多次發(fā)生突發(fā)性異常振動。經(jīng)過對該給水泵汽輪機(jī)進(jìn)行變油溫試驗(yàn)以及全程振動測試分析，提出了振動處理方案并在大修中實(shí)施。經(jīng)處理后該給水泵汽輪機(jī)振動故障消除，可靠性得到了提高。

給水泵汽輪機(jī)； 突發(fā)振動； 變油溫； 動平衡

電站輔機(jī)為電站設(shè)備的重要組成部分，是電站設(shè)備正常運(yùn)行所必不可少的設(shè)備。如今隨著大容量高參數(shù)機(jī)組的迅速發(fā)展，輔機(jī)的單機(jī)容量也越來越大，解決輔機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題顯得尤為重要。

某電廠660 MW超臨界機(jī)組2號機(jī)組B給水泵汽輪機(jī)自運(yùn)行以來多次發(fā)生突發(fā)性異常振動，運(yùn)行人員須及時調(diào)整運(yùn)行方式(如降低機(jī)組負(fù)荷、降低B給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速等)，爬升的振動值才得以回落，這為汽輪機(jī)組的運(yùn)行帶來極大的不便，已嚴(yán)重影響和威脅機(jī)組的安全。為了解決該問題，東南大學(xué)火電機(jī)組振動國家工程研究中心對該給水泵汽輪機(jī)進(jìn)行了變油溫試驗(yàn)，在大修停機(jī)前、大修開機(jī)后的整個過程對機(jī)組振動進(jìn)行了監(jiān)測記錄，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)內(nèi)容對該給水泵汽輪機(jī)故障作出診斷，提出并實(shí)施處理方案。

1 振動情況

該汽輪機(jī)組B給水泵汽輪機(jī)為驅(qū)動給水泵用變轉(zhuǎn)速凝汽式汽輪機(jī)，型式為單氣缸、單轉(zhuǎn)子、沖動、單流、純凝汽式、具有高排汽內(nèi)切換。排汽方式為后汽缸向下排汽，排汽進(jìn)入主凝汽器。最大功率14 MW，額定功率9.947 MW，連續(xù)運(yùn)行調(diào)速范圍在2 800～6 000 r/min，額定轉(zhuǎn)速為5 319 r/min。

根據(jù)全過程監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示：B給水泵汽輪機(jī)在高轉(zhuǎn)速下10～30 min內(nèi)2號瓦便出現(xiàn)大幅爬升，2號瓦X向振動有時爬升到將近跳機(jī)值，在2號軸振大幅爬升的同時1號、3號和4號瓦振動也明顯爬升，而且這種突發(fā)性振動發(fā)生的概率有增加的趨勢。同時該給水泵汽輪機(jī)在正常運(yùn)行時還存在1號瓦X方向振動偏大(在報(bào)警值附近)。

2 變油溫試驗(yàn)

根據(jù)振動狀況，該給水泵汽輪機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)0.5倍頻失穩(wěn)振動，這是油膜失穩(wěn)故障的典型特征。油膜失穩(wěn)是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)失穩(wěn)中的一種，為轉(zhuǎn)子系統(tǒng)內(nèi)部因素激發(fā)的自激振動，其特點(diǎn)為隨轉(zhuǎn)速變化時頻率始終為轉(zhuǎn)動頻率的一半。

為了進(jìn)一步查明機(jī)組是否出現(xiàn)油膜失穩(wěn)，進(jìn)行了變軸瓦潤滑油溫試驗(yàn)，轉(zhuǎn)速維持在5 000～5 500 r/min，從12：00到15:15，給水泵汽輪機(jī)冷油器出口油溫從45 ℃逐漸降至36.3 ℃。14:40時軸轉(zhuǎn)速為5 494 r/min，各軸承振動值見表1；15:17時轉(zhuǎn)速5 052 r/min，各軸承振動值見表2。整個變油溫試驗(yàn)過程2號瓦X方向振動趨勢圖見圖1。

表1 各軸承振動值

μm/μm∠(°)

表2 各軸承振動值

μm/μm∠(°)

圖1 2號瓦X方向振動趨勢

由表2、圖1數(shù)據(jù)可知：潤滑油溫低時2號瓦X方向出現(xiàn)波動現(xiàn)象，波動時最大幅值達(dá)到了波動前的2倍，說明低油溫時2號瓦穩(wěn)定性變差；另外，1號瓦X方向振動偏大。

3 大修前后振動情況

3.1 振動測試

2號機(jī)組于2015年9月16日停機(jī)大修,在降速過程中給水泵汽輪機(jī)過一階臨界時(1 950～2 000 r/min)振動并不大。

當(dāng)停機(jī)降速至4 000 r/min時， 2號瓦X方向振動出現(xiàn)明顯的半頻分量(頻譜圖見圖2)，并且有增大的趨勢。半頻分量的頻率恰好是給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子一階固有頻率，進(jìn)一步說明2號瓦穩(wěn)定性差。由于該B給水泵汽輪機(jī)為低參數(shù)，故排除氣流激振的影響，可以判定為油膜失穩(wěn)導(dǎo)致振動異常[1]。

圖2 2X頻譜圖

3.2 振動分析及處理

(1) 鑒于給水泵汽輪機(jī)在高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速工況下偶爾出現(xiàn)突發(fā)性振動波動現(xiàn)象，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，給水泵汽輪機(jī)2號軸承振動在低潤滑油溫出現(xiàn)波動，且在4 000 r/min時出現(xiàn)半頻失穩(wěn)振動。分析認(rèn)為2號瓦穩(wěn)定性不良，為提高穩(wěn)定性，本次大修抬高2號瓦標(biāo)高0.05～0.1 mm，同時兼顧對輪中心工藝要求。

(2) 聯(lián)軸器缺陷是高轉(zhuǎn)速振動突發(fā)性波動原因之一，本次大修更換聯(lián)軸器，嚴(yán)格新聯(lián)軸器安裝工藝。

(3) 根據(jù)負(fù)荷轉(zhuǎn)速升高至4 000 r/min后，1號瓦振動隨轉(zhuǎn)速升高而增大，并結(jié)合給水泵汽輪機(jī)出廠超速試驗(yàn)時振動特性，出現(xiàn)1號、2號瓦軸振反向分量較大，故存在二階不平衡分量。本次大修在給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子上(1號、2號瓦兩側(cè))進(jìn)行現(xiàn)場動平衡，加重方案在扣缸前實(shí)施。加重方案為：P1=36 g∠325°，P2=36 g∠145°，見圖3。

圖3 動平衡示意圖

2015年11月17日凌晨對B給水泵汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過程未檢測到突發(fā)性振動。

11月25日主機(jī)帶負(fù)荷后，測得B給水泵汽輪機(jī)振動，通過圖1、圖4可以看出大修后2號瓦X方向波動消除，穩(wěn)定性得到提高。

圖4 大修后2號瓦X方向方向振動趨勢

4 結(jié)語

根據(jù)B給水泵汽輪機(jī)振動情況及處理后得出：

(1) 異常振動與2號瓦穩(wěn)定性不良直接相

關(guān)，通過抬高2號瓦標(biāo)高，提高了穩(wěn)定性。

(2) 聯(lián)軸器不良也是影響振動的重要因素，通過更換連軸器，消除了對穩(wěn)定性擾動因素。

(3) 給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子存在二階不平衡分量，使得1號瓦X方向軸振偏大，通過動平衡改善了1號瓦X方向軸振。

(4) 鑒于2號瓦穩(wěn)定裕度不高，建議潤滑油溫控制在40～44 ℃。

實(shí)施處理方案后，監(jiān)測顯示2號機(jī)組B給水泵汽輪機(jī)突發(fā)性振動情況沒有發(fā)生，達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行的要求[2]。

[1] 孫荃. 火電廠汽輪機(jī)輔機(jī)常見故障及檢修方法研究[J]. 黑龍江科技信息, 2015(24): 40-41.

[2] 劉樹鵬, 王延博. 某電廠660 MW超超臨界機(jī)組振動故障診斷及處理[J]. 電站系統(tǒng)工程, 2014, 30(5): 62, 65.

Vibration Diagnosis and Treatment for the Feed Pump Turbine of a 660 MW Unit

Chen Chen1, Fang Yuxiang2, Fu Xingjun1, Xing Haibo1

(1. National Engineering Research Center of Turbogenerator Vibration, Southeast University,Nanjing 210096, China; 2. Wenergy Maanshan Electric Power Generation Co., Ltd.,Maanshan 230071, Anhui Province, China)

Sudden abnormal vibrations have occurred for many times in auxiliary engine B of the No.2 600 MW ultra-supercritical unit in a power plant since its operation for a period of time. Through variable oil temperature test, diagnostic analysis and vibration measurement of the feed pump turbine, a vibration treatment scheme is provided and implemented during overhaul, after which the vibration faults are finally eliminated, while the reliability of the feed pump turbine is improved.

feed pump turbine; sudden vibration; variable oil temperature; dynamic balance

2016-04-14；

2016-04-21

陳 晨(1992—)，男，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)槠啓C(jī)振動處理診斷。

E-mail: 742619270@qq.com

TK264.12

A

1671-086X(2017)01-0052-03