汽輪機單閥切順序閥運行出現(xiàn)振動問題的處理

呼志廣

（神華國能（神東電力）集團技術(shù)研究院，陜西 西安 710065)

0 引言

某電廠1號機組為國產(chǎn)超高壓、一次中間再熱、單軸、雙缸、雙分流、直接空冷凝汽式汽輪機，機組型號為NZK200-12.75/535/535，本機組轉(zhuǎn)子分為高中壓轉(zhuǎn)子與低壓轉(zhuǎn)子兩部分，且均為無中心孔整鍛結(jié)構(gòu)，高中壓轉(zhuǎn)子與低壓轉(zhuǎn)子采用剛性靠背輪連接，整個汽輪機為4支點支承，即高中壓轉(zhuǎn)子和低壓轉(zhuǎn)子分別由兩個軸承支撐。軸承均為橢圓瓦落地支持軸承。主蒸汽通過2個高壓主汽閥門、4個高壓調(diào)節(jié)門、4組噴嘴進入汽輪機做功，該機組順閥運行時1號、2號軸振會出現(xiàn)劇烈波動，機組長期處于單閥狀態(tài)運行，嚴(yán)重影響機組的經(jīng)濟性。

1 機組由單閥切順序閥出現(xiàn)的振動情況

1號機組單閥運行時軸系振動數(shù)據(jù)如表1所示。

2號瓦軸振較大，其余軸瓦軸振均在合格范圍。

表1 負荷200 MW單閥運行1號機組軸系振動數(shù)據(jù)（通頻）

單閥切順閥1號機組軸系振動數(shù)據(jù)如表2所示。

切至順序閥后1號、2號瓦軸振有較大幅度上升。

通過單閥切順序閥試驗發(fā)現(xiàn)，機組在切順序閥后1號、2號瓦軸振發(fā)生了劇烈的波動，嚴(yán)重影響機組安全，機組無法實現(xiàn)順序閥運行。

表2 單閥切順閥1號機組軸系振動數(shù)據(jù)（通頻）

2 機組由單閥切順序閥出現(xiàn)的振動原因

該機組高壓調(diào)節(jié)門對應(yīng)的噴嘴組位置如圖1所示。

圖1 高調(diào)門布置圖

當(dāng)機組單閥運行時，4組噴嘴的進汽量相同，蒸汽作用在轉(zhuǎn)子上的力互相平衡。

當(dāng)機組切為順序閥運行時，I、II噴嘴進汽，III、IV噴嘴不進汽，蒸汽作用在轉(zhuǎn)子的力不平衡，它會產(chǎn)生一附加的蒸汽激振力Fb[1]。

順閥運行時，轉(zhuǎn)子受到一個向左的力F，如圖2、3、4所示。

圖2 蒸汽作用在轉(zhuǎn)子上的力示意圖

圖3 轉(zhuǎn)子受力示意圖

圖4 合成力偶圖

F和Fa構(gòu)成力偶，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，F(xiàn)b就是一個附加的蒸汽激振力[2]。

轉(zhuǎn)軸在Fb作用下偏離原始位置，右側(cè)油楔增大，進油量增大，油膜厚度增加，軸瓦溫度下降，2013年7月13日切順序閥過程中，1號、2號軸承溫度分別下降了12℃、9℃，說明了這一點。轉(zhuǎn)子在Fb作用下失穩(wěn)，1號、2號瓦軸振增大，當(dāng)振動增大到一定程度，高中壓轉(zhuǎn)子和汽封發(fā)生了碰磨，振動進一步加劇。從一、二瓦軸振頻譜分析也能證實這一點，當(dāng)軸振增大時，一、二瓦軸振1/2頻率占有較大的份額[3]。

3 機組由單閥切順序閥出現(xiàn)的振動處理

針對機組由單閥切順序閥出現(xiàn)的振動，主要采取了三方面措施，第一，轉(zhuǎn)子高速動平衡，降低轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)振動值；第二、閥門配汽優(yōu)化試驗；第三、轉(zhuǎn)子中心調(diào)整。

3.1 轉(zhuǎn)子高速動平衡

為了降低2號瓦軸振，采用在中、低聯(lián)軸器配重方案。根據(jù)2X、2Y軸振基頻振動的幅值和相位，結(jié)合2號瓦的瓦振的數(shù)據(jù)采用如下平衡方案[4]。

平衡后1號機組單閥運行時軸系振動數(shù)據(jù)如表3所示。

圖5 X、Y向軸振和鍵相探頭安裝位置及中、低聯(lián)軸器加重示意圖

表3 平衡后200 MW單閥運行1號機組軸系振動數(shù)據(jù)（通頻）

平衡取得了較好的效果。

3.2 閥門配汽試驗

調(diào)門開度試驗振動數(shù)據(jù)如表4所示。

通過試驗，改變配汽方式由I+II、III、IV改為III+IV、II、I，蒸汽附加力是向右的，有利于轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定，機組振動明顯好轉(zhuǎn)。

3.3 軸承標(biāo)高調(diào)整

通過轉(zhuǎn)子高速動平衡和調(diào)節(jié)門配汽優(yōu)化，取得了很好的效果，但在工況變化時仍會偶然出現(xiàn)振動波動跳機現(xiàn)象，為此，對轉(zhuǎn)子相對于汽缸中心進行了調(diào)整，1號瓦、2號瓦標(biāo)高下調(diào)0.15 mm，調(diào)整后機組再未發(fā)生過振動波動現(xiàn)象。

表4 調(diào)門開度試驗振動數(shù)據(jù)（通頻）

4 經(jīng)濟效益

在176 MW時，由單閥運行變?yōu)轫樞蜷y運行，主蒸汽流量下降了約20 t/h，取得了很好的經(jīng)濟效益。

5 結(jié)束語

這臺機組高壓調(diào)節(jié)門配汽方式對機組振動影響較大，通過機組的平衡降低振動基礎(chǔ)值，再通過閥門配汽試驗，轉(zhuǎn)子中心調(diào)整，機組由單閥切為順閥運行，取得了較好的經(jīng)濟效益，對同類現(xiàn)象的機組具有一定的參考作用。