135MW汽輪機(jī)彎曲轉(zhuǎn)子的減振治理策略

王斌

摘 要：針對(duì)某臺(tái)135MW汽輪機(jī)高壓一中壓聯(lián)合轉(zhuǎn)子軸彎曲測(cè)量檢查，結(jié)合轉(zhuǎn)子振動(dòng)響應(yīng)分析，采用在高速動(dòng)平衡機(jī)上進(jìn)行轉(zhuǎn)子平衡與測(cè)量軸振動(dòng)檢驗(yàn)技術(shù)措施，降低了軸振動(dòng)幅值，達(dá)到運(yùn)行合格的要求。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī) 轉(zhuǎn)子 彎軸 振動(dòng)

引 言

某135MW汽輪發(fā)電機(jī)組2003年投產(chǎn)，運(yùn)行11000h，至2005年進(jìn)行設(shè)備第一次大修。測(cè)量汽輪機(jī)高壓一中壓聯(lián)合轉(zhuǎn)子大軸彎曲0.07。0.08mm，彎曲高點(diǎn)位于高壓與中壓兩段之間的轉(zhuǎn)子“過橋汽封”處，超過了制造廠設(shè)計(jì)應(yīng)小于0.03mm的指標(biāo)數(shù)值。雖然大修停機(jī)前額定轉(zhuǎn)速工況下各軸承振動(dòng)均小于30um，對(duì)應(yīng)1號(hào)軸承和2號(hào)軸承垂直振動(dòng)均小于10um。但是，收集整理機(jī)組投運(yùn)以來額定轉(zhuǎn)速工況下的1號(hào)軸振動(dòng)由50um增大至101um，2*軸振動(dòng)由80um增大至130um。臨界轉(zhuǎn)速下兩測(cè)點(diǎn)軸振動(dòng)由80um增大至200um的異常劣化特征。在這種情況下，就需要認(rèn)真檢測(cè)轉(zhuǎn)子的彎曲量。因此，對(duì)汽輪機(jī)高壓～中壓聯(lián)合轉(zhuǎn)子，按不同時(shí)段分別進(jìn)行了12次測(cè)量，證實(shí)了彎曲故障的存在，它是導(dǎo)致了軸振動(dòng)惡化的主要原因。征求設(shè)計(jì)制造、安裝檢修、運(yùn)行維護(hù)各方面專業(yè)技術(shù)人員的意見，確定了采用高速動(dòng)平衡與測(cè)量軸振動(dòng)校核的檢驗(yàn)方法，作為彎曲轉(zhuǎn)子減振治理試驗(yàn)技術(shù)方案。

1轉(zhuǎn)子概況

該汽輪機(jī)組系采用引進(jìn)日本某公司技術(shù)設(shè)計(jì)的D151型產(chǎn)品，銘牌為N135—535/535型超高壓，中間再熱雙排汽，單軸反動(dòng)凝汽式機(jī)組。汽輪機(jī)由高壓缸、中壓缸、低壓缸組成的三缸結(jié)構(gòu)，軸系為二轉(zhuǎn)子三支承形成，其中高壓一中壓聯(lián)合轉(zhuǎn)子分別有14級(jí)和13級(jí)葉片，低壓轉(zhuǎn)子為2×6級(jí)葉片。1*軸承和2*軸承位于高壓～中壓聯(lián)合轉(zhuǎn)子軸頸兩側(cè)，高壓一中壓聯(lián)合轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速值實(shí)測(cè)在1900。2200r/min區(qū)間。轉(zhuǎn)予彎曲狀況比較復(fù)雜。制造設(shè)計(jì)在該轉(zhuǎn)子的中部即中壓進(jìn)氣平衡活塞處，轉(zhuǎn)子兩端氣封盤等三處均有32個(gè)轉(zhuǎn)子校正平衡旋塞M39螺孔，每個(gè)螺孔可加校正平衡重量約300g。兩側(cè)平衡半徑分別為R450mm，R530mm，轉(zhuǎn)子總重量22400kg，總長(zhǎng)度大約6800mm。

2動(dòng)平衡試驗(yàn)

以IS05406、IS05343的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)開展高速動(dòng)平衡機(jī)對(duì)單個(gè)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)工作，測(cè)量轉(zhuǎn)子3000r每分鐘的衡機(jī)架振動(dòng)強(qiáng)烈度數(shù)，若其烈度低于1.2mm每秒，其為優(yōu)等。每秒1.2毫米的轉(zhuǎn)速要折算到振動(dòng)位移的幅度數(shù)值，經(jīng)過測(cè)量，其數(shù)值約為111um。其施工現(xiàn)場(chǎng)所選用的實(shí)測(cè)機(jī)組軸承振動(dòng)幅值大小為10um，其實(shí)際的測(cè)量精度低下。高速度動(dòng)平衡技術(shù)的實(shí)驗(yàn)需要針對(duì)平衡機(jī)架的強(qiáng)度以及剛度進(jìn)行分析，讓其和現(xiàn)場(chǎng)的軸承剛度等級(jí)對(duì)比，可以了解到平衡機(jī)架剛度以及強(qiáng)度會(huì)超過現(xiàn)場(chǎng)軸承的剛度等級(jí)數(shù)值，且具有一定的穩(wěn)定性。依照相應(yīng)的要求沿襲測(cè)量機(jī)架的振動(dòng)狀況。先用每分鐘500r的速率進(jìn)行動(dòng)平衡的初次調(diào)試工作，待其平衡艙軸真空作額定轉(zhuǎn)速上升到每分鐘3000r的高速動(dòng)平衡狀態(tài)時(shí)，在使用2分鐘超速的實(shí)驗(yàn)方式，將其時(shí)間控制在1-3分鐘左右，其可以達(dá)到用戶們的技術(shù)指標(biāo)要求。以其轉(zhuǎn)子軸彎曲超標(biāo)所產(chǎn)生的特殊狀況為基準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)的雙方要對(duì)其進(jìn)行較為嚴(yán)密的分析和探究，其一致性的認(rèn)為需要在其上安裝軸轉(zhuǎn)子振動(dòng)測(cè)量裝置設(shè)施，讓其為校驗(yàn)以及評(píng)價(jià)等工作的開展提供便利，讓其技術(shù)指標(biāo)更為精確，確定出轉(zhuǎn)子軸振動(dòng)狀況，觀察其轉(zhuǎn)子軸振動(dòng)的減小程度。當(dāng)校正彎曲轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡時(shí)，其配重塊會(huì)和大軸的某一位置相同，其中間集中的重量會(huì)增加1.7千克，轉(zhuǎn)子的三個(gè)校正平面重量會(huì)上升大約2.6千克。當(dāng)平衡機(jī)架上的轉(zhuǎn)子到達(dá)了臨界的轉(zhuǎn)速點(diǎn)時(shí)，其速率為每分鐘1620r，其和機(jī)組實(shí)測(cè)臨界轉(zhuǎn)速有著較為明顯的差異性，機(jī)組實(shí)測(cè)臨界轉(zhuǎn)速的數(shù)值范圍為1900-2200r/min。受到臨時(shí)加裝的軸振動(dòng)傳感器測(cè)量系統(tǒng)調(diào)試以及裝配工作的影響，其渦流傳感器所能檢測(cè)到的數(shù)據(jù)信息僅有一組，用其當(dāng)做參考校核的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

3彎曲轉(zhuǎn)子的治理效果對(duì)比分析

當(dāng)機(jī)組修復(fù)成功后，在其啟動(dòng)該機(jī)械設(shè)備，其要測(cè)量高壓一中壓聯(lián)合轉(zhuǎn)子的軸振動(dòng)轉(zhuǎn)速以及荷工況的數(shù)值等，對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合，讓其和停機(jī)之前所測(cè)量的各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比對(duì)，并繪制測(cè)量的曲線。由此可見，經(jīng)過檢修后的汽輪機(jī)高壓一中壓聯(lián)合轉(zhuǎn)子軸承的振動(dòng)變化并不是十分的明顯，軸振動(dòng)的數(shù)值得到了明顯地控制降低，達(dá)到運(yùn)行合格的標(biāo)準(zhǔn)。

4變頻改造后循環(huán)泵運(yùn)行方式的優(yōu)化

運(yùn)行中影響凝汽器真空的因素很多，例如，循環(huán)水進(jìn)口溫度、汽輪機(jī)負(fù)荷、凝汽器清潔程度以及循環(huán)水流量等。當(dāng)循環(huán)水進(jìn)口溫度一定，汽輪機(jī)負(fù)荷不變，凝汽器清潔程度一定時(shí)，凝汽器的真空主要決定于循環(huán)水量的大小。只有增加循環(huán)水量使機(jī)組增加的功率大于增加循環(huán)水量使循環(huán)水泵增加的耗功，循環(huán)水量的增加使凝汽器真空提高才有意義。通過這種方法實(shí)現(xiàn)循環(huán)泵運(yùn)行方式的優(yōu)化在實(shí)踐中是不太容易的。循環(huán)水泵運(yùn)行方式的合理調(diào)節(jié)，不僅要考慮提高真空降低循環(huán)泵耗功，而且還得兼顧冷卻水塔的防凍和季節(jié)氣候的因素。

結(jié) 語

對(duì)于彎曲值小于0.10mm的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，采用直軸工藝存在較長(zhǎng)工期與實(shí)施困難的條件下，對(duì)轉(zhuǎn)子做精細(xì)動(dòng)平衡乃是一個(gè)有效地控制與減小軸振動(dòng)的技術(shù)措施。在轉(zhuǎn)子高速平衡時(shí)，應(yīng)測(cè)準(zhǔn)大軸彎曲高點(diǎn)位置，盡可能在最大彎曲點(diǎn)軸段進(jìn)行配重校正。轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡后的殘余振動(dòng)值應(yīng)盡可能達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的最小值，如小于1.00mm/s的平衡精度。測(cè)量轉(zhuǎn)子軸振動(dòng)數(shù)值應(yīng)作為考核驗(yàn)收彎曲轉(zhuǎn)子平衡結(jié)果的一個(gè)必要的指術(shù)依據(jù)。一般取不大于80um為宜。

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