300MW機組振動分析與防范

牛志成

摘 要：我公司一期安裝2×300MW國產(chǎn)引進型機組，經(jīng)過增容改造為330MW機組，通過兩臺機組的試運調(diào)試，發(fā)現(xiàn)這兩臺機組都存在振動大的問題，突出表現(xiàn)為4、6、7瓦振動較大，甚至造成無法過臨界，降速過臨界振動加劇。在試運中通過不斷地探索與總結，發(fā)現(xiàn)了該類型機組振動的一些原因，另據(jù)資料表明，國內(nèi)同類型機組都存在類似問題，本文在收集有關資料并結合現(xiàn)場運行經(jīng)驗的基礎上，對我廠及同類型機組振動情況、原因作了一些分析，提出了在工作中如何防范330MW汽輪機組振動的措施，供參考。

關鍵詞：汽輪機組；振動原因；防范

中圖分類號：TK267 文獻標識碼：A

一、現(xiàn)狀分析

我廠#5、#6機為上海汽輪機廠生產(chǎn)的亞臨界、中間再熱、單軸、雙缸、雙排汽反動式凝汽機組。該機組參數(shù)為：型號N300-16.7/518/538，額定出力300MW，進汽壓力為16.7MPa，進汽溫度538℃，再熱汽溫538℃。該類型機組已經(jīng)3次完善化改進，我廠為第十七、十八臺，屬第三次改進（D156型）機組，所配發(fā)電機為上海電機廠生產(chǎn)的引進西屋技術水平，水、氫、氫冷發(fā)電機。

我廠#5、#6機組自投產(chǎn)以來振動一直偏大，集中表現(xiàn)為在中速暖機結束過臨界時#6、7瓦振動嚴重超限，定速后#7瓦振動仍達15～20絲左右，有時甚至連臨界也過不去，被迫打閘停機。正常運行中#7瓦振動波動較大，特別是在密封油溫及發(fā)電機風溫變化較大時對#7瓦振動影響較大。在停機過臨界時#6、7瓦振動仍嚴重超限達30絲左右。#4瓦振動也較大，對真空、油溫等的變化較為敏感。

據(jù)了解，上汽廠引進型300MW機組已投產(chǎn)多臺，從投產(chǎn)試運情況看，絕大多數(shù)機組都有過較大振動發(fā)生，例如：石橫某電廠：1號機，6瓦軸振178μm，大于報警值0.125μm，且5、7瓦都有振動；2號機7瓦軸振145μm，大于報警值0.125μm，且5、6瓦都有振動。上海某電廠：#11機，投用時7號瓦軸振200μm，進行平衡處理后3瓦垂直和水平方向軸承座振動，4號瓦3個方向的軸承座振動及6號瓦垂直和水平方向軸承座振動均達不到考核標準。

二、原因分析

對上汽廠所產(chǎn)引進西屋公司300MW汽輪機及配用上海電機廠引進西屋公司水、氫、氫發(fā)電機所組成的機組，其振動原因一般有以下幾個方面：

1.由于#6、#7瓦之間對輪緊力變化引起振動。由于#7軸承位于主勵與副勵之間，與#6軸承之間有一對輪相聯(lián)，此對輪聯(lián)接質(zhì)量對振動有直接影響，對輪螺栓緊力在長期運行中有可能變化，從而影響#7瓦中心的變化，使得#7瓦振動增加。#7瓦外側是副勵，它直接懸空，并且付勵磁機是永磁鋼結構，長期運行中有可能造成磁場不對稱，這也是#7瓦容易產(chǎn)生振動的原因。

2.密封瓦引起的碰磨振動：該類型發(fā)電機對氫氣的密封采用雙流環(huán)式密封瓦結構，在正常情況下密封瓦靠壓力油形成油膜，既起了密封作用，又對轉(zhuǎn)子起了部分支撐作用，增加了轉(zhuǎn)子剛度，但是該類型密封瓦為了減少氫氣泄漏及保證氫氣純度，密封瓦與轉(zhuǎn)子間隙保持較小，這個間隙一旦破壞將引起碰磨振動。而機組軸系在升至額定轉(zhuǎn)速時要通過多個臨界轉(zhuǎn)速，其中發(fā)電機轉(zhuǎn)子有兩個臨界轉(zhuǎn)速，在升速過程中容易引起密封瓦的碰磨，從而引起振動。

3.機組勵磁機臨界轉(zhuǎn)速接近工作轉(zhuǎn)速。該類型機組勵磁機一階臨界設計為2450轉(zhuǎn)左右，而實際均在2700轉(zhuǎn)左右，而該機組為引進美國西屋技術，美國采用3600轉(zhuǎn)工作轉(zhuǎn)速，臨界轉(zhuǎn)速與工作轉(zhuǎn)速有足夠的避開量，而我國采用3000轉(zhuǎn)工作轉(zhuǎn)速，這樣實際一階臨界轉(zhuǎn)速滿足不了避開工作轉(zhuǎn)速±10%的要求，因此在工作轉(zhuǎn)速下易產(chǎn)生振動。

4.發(fā)電機風溫對振動的影響。該類型機組發(fā)電機定子采用氫氣冷卻，氫氣在發(fā)電機內(nèi)密閉循環(huán)，氫氣又用氫冷器進行冷卻，氫氣冷卻器布置于發(fā)電機四角，總共8組冷卻器，但由于各角冷卻器調(diào)節(jié)依靠手動截門來調(diào)節(jié)，發(fā)電機四角風溫差別較大，尤其在開機時偏差更大，因發(fā)電機四角風溫偏差造成5、6瓦中心相對變化，引起機組振動增大。而發(fā)電機的振動又影響勵磁機的振動，并且由于勵磁機質(zhì)量較小，勵磁機振動變化更為明顯，這一現(xiàn)象突出表現(xiàn)在7瓦振動上。

5.運行中軸承標高變化的影響造成振動增大。該類型機組3、4號瓦座坐落在下排汽缸上，當抽吸真空時，在支撐剛度不足的情況下，支撐標高發(fā)生變化，這種標高的變化引起靠背輪中心的變化，這樣導致了熱態(tài)中心的變化，繼而引起振動的發(fā)生。另外凝汽器真空的變化使得低壓缸排汽溫度發(fā)生變化，也使得#3、4軸承座中心發(fā)生變化，使得機組振動增加。

6.機組轉(zhuǎn)子平衡不平衡引起振動。機組各單轉(zhuǎn)子，制造廠在出廠時已進行動平衡，但由于條件限制無法進行軸系平衡，現(xiàn)場聯(lián)成軸系后，往往出現(xiàn)新的不平衡，我廠#5、#6機在試運中都進行了多次動平衡才使振動控制在報警值以內(nèi)。

7.安裝質(zhì)量不合格引起振動。在安裝時對輪中心調(diào)整不當，對輪螺栓緊力不夠，軸承標高調(diào)整不正確等均能引起振動。

三、振動的預防

綜上所述，應從以下幾方面防止汽輪機組振動。

1.首先，應加強安裝、檢修質(zhì)量。在安裝和調(diào)試期間應對各轉(zhuǎn)子在制造廠動平衡情況，殘余不平衡大小，勵磁機改進情況及平衡情況做到心中有數(shù)。安裝時嚴格控制安裝工藝，嚴格按照制造廠要求調(diào)整標高和對中工作。

2.調(diào)整好沖轉(zhuǎn)參數(shù)。汽輪機轉(zhuǎn)子是轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動時靠軸承內(nèi)形成契形油膜產(chǎn)生的油壓而浮動在軸承上，潤滑油對轉(zhuǎn)子有潤滑和冷卻作用，而潤滑溫對油膜的厚度有直接影響，油溫越高油膜越薄，油溫越低油膜越厚。因此調(diào)整好潤滑油溫可降低機組振動。

3.密封油溫的變化也會引起振動的變化。在密封瓦溫度不超限的情況下，盡量維持油溫上限，以保持密封環(huán)與氫氣溫差在5℃以下。此外真空的高低也會引起振動的改變。因為真空的變化會引起排汽缸溫度的變化，從而引起凝汽器膨脹的變化，凝汽器又與低壓缸相聯(lián)，由此影響了機組中心的變化，使機組振動變化。開機時應調(diào)整好適當?shù)恼婵?，不易過高過低，以振動最小為宜。我廠#5、6機一般在-72kPa～-75kPa左右。

4.發(fā)電機風溫應調(diào)平衡。因發(fā)電機氫冷器位于發(fā)電機四個角，四角風溫不同會使#5、6瓦中心相對改變而使機組振動增加。我廠#5、6機對風溫變化特別敏感，這在實際工作中已引起了足夠重視。

5.沖轉(zhuǎn)時主、再熱汽溫選擇合適，使機組熱應力減小。冷態(tài)啟動前應充分暖管疏水，按壓力低，溫度高的原則選取參數(shù)，并保證有56℃以上過熱度。熱態(tài)啟動應選擇壓力高溫度高的參數(shù)。

6.在啟動過程中對于振動問題應慎重，不得硬闖臨界或盲目加負荷，查明原因后方可確定。

7.沖轉(zhuǎn)后應注意檢查機組的動靜有無摩擦，中速曖機時應注意汽缸各部膨脹是否充分，均勻，滑銷系統(tǒng)有無卡澀，暖機時間應充分，密切監(jiān)視各軸瓦油膜壓力變化。在停機時若惰走過臨界振動過大時，應提前將機組真空適當破壞加速過臨界。在增減負荷過程中注意控制變負荷速度，保證汽缸各部膨脹均勻，在增減勵磁時注意觀察對機組振動的影響。

結語

目前我廠在運行方面經(jīng)過試運取得了不少經(jīng)驗，對機組性能有了深入了解，參數(shù)調(diào)整也有了把握，并經(jīng)過多次大小修處理，振動情況有了較大改善，只有#7瓦振動在10絲左右，但已低于報警值。

參考文獻

[1]高壓汽輪機運行手冊[Z].1992.

[2]調(diào)試資料[R].1996.