關(guān)于350MW雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機組振動異常處理及分析

高翔

摘 要：汽輪機組的運行情況直接影響著與之相關(guān)的工藝工序和設(shè)備，一旦汽輪機組發(fā)生故障，將會造成嚴(yán)重的后果，基于此本文分析350MW雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機組的振動異常，首先從振動異常原因展開分析，探索診斷理論，接著分析機組振動異常的現(xiàn)象，提出現(xiàn)場動平衡的處理手段，并根據(jù)發(fā)電機轉(zhuǎn)子動平衡后振動的分析，提出停機檢修，沖洗堵塞根管的手段，供相關(guān)研究學(xué)者參考借鑒。

關(guān)鍵詞：振動異常；熱不平衡；剛性聯(lián)軸節(jié)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.184

0 前言

目前300MW的雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機組在實際的運營中已經(jīng)得到廣泛的推廣，適用的環(huán)境是易于產(chǎn)生靜電的區(qū)域，這種區(qū)域的普遍狀態(tài)是干燥缺水，而且在機組內(nèi)部定子和轉(zhuǎn)子需要用水冷卻，另外定子的鐵芯和端頭結(jié)構(gòu)使用的是空氣冷卻方式。因為機組底座和端蓋是不需要安裝防爆和密封裝置的，所以發(fā)電機的結(jié)構(gòu)就比較簡潔。

1 振動異常原因分析及診斷

在350MW雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機組的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，負(fù)責(zé)冷卻回路的發(fā)電機轉(zhuǎn)子是均勻排列布置的，回路呈對稱分布，要想使機組的轉(zhuǎn)子在縱向和橫向上實現(xiàn)均勻散熱，就要讓各支管保持通流性的良好。如果在發(fā)電機帶負(fù)荷運行的過程中出現(xiàn)管道過熱彎曲的現(xiàn)象，機組就會產(chǎn)生振動異常[1]。當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子的冷卻水流量不均勻也會出現(xiàn)振動異常的現(xiàn)象，而流量水不均勻的原因是分支路存在堵塞現(xiàn)象，不同程度的堵塞使得回路中水流速度大小不一，水流量的過多或過少破壞轉(zhuǎn)子動平衡。另外轉(zhuǎn)子具備熱量不易被帶走的特點，當(dāng)結(jié)構(gòu)內(nèi)組成負(fù)荷逐漸升高，溫差逐漸加大，支管就會發(fā)生熱彎曲。上述現(xiàn)象稱為轉(zhuǎn)子熱不平衡。相關(guān)的理論計算得出結(jié)論，轉(zhuǎn)子的熱不平衡隨著轉(zhuǎn)子的徑向溫差的升高而升高。

例如在某實驗中對機組進行變有功的實驗，實驗設(shè)定在機組無功且數(shù)據(jù)不變時，調(diào)整機組至有功狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)其中編號為5、6的機組瓦振動與有功大小成正比，當(dāng)有功增大到350MW時，5號瓦振動最終提升到109μm，在30min內(nèi)，振動持續(xù)變化，數(shù)值達123μm，在此之后，數(shù)據(jù)未發(fā)生明顯變化，達到平衡穩(wěn)定狀態(tài)。在這一變化時間內(nèi)，無論機組的有功無功變化，其中振動變化量和負(fù)荷變化量基本一致，在瓦振動升至較大值以后，出現(xiàn)負(fù)荷降低的現(xiàn)象，振動的頻率逐漸降低到較小幅值。過程具備重復(fù)性。當(dāng)汽發(fā)輪存在一定的不足，振動就會在某運行情況下突然發(fā)生變化，而且變化值不會隨著負(fù)荷值的降低而降低。

2 機組振動異?，F(xiàn)象

在機組投入商業(yè)運營以后容易出現(xiàn)振動現(xiàn)象，當(dāng)使用的機組為汽輪機N350-24.2/566/566時，該機組的內(nèi)部構(gòu)件包括一次雙缸兩排氣、反動凝氣式機組、雙水內(nèi)冷發(fā)電機。其中機組軸系的構(gòu)成為高、中、低壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機轉(zhuǎn)子、集中電環(huán)轉(zhuǎn)子，使用剛性的聯(lián)軸節(jié)連接各個轉(zhuǎn)子，使用雙軸承支撐各個轉(zhuǎn)子。該機組在投入運營之后，現(xiàn)場實測發(fā)電機的臨界轉(zhuǎn)速，數(shù)據(jù)為840r/min，運營一段時間之后，其中的一個瓦軸振逐漸升高，幅值最大達100μm，經(jīng)過維修之后，開機使用時的崗定速為3000r/min，該瓦軸振的幅值恢復(fù)至41μm，但是在后來的帶負(fù)荷運作過程中，軸振的升高幅度仍然很大，在負(fù)荷值為350MW時，瓦軸振的值為129μm，已經(jīng)超過系統(tǒng)設(shè)置的報警值125μm，軸振超過報警值意味著機組已經(jīng)無法安全運行。

3 現(xiàn)場動平衡處理

當(dāng)機組的定速為3000r/min，在帶負(fù)荷的運營過程中，發(fā)電機兩端的軸瓦軸振處于分量相同狀態(tài)，檢查轉(zhuǎn)子的同軸度，使用的方式是打表測量，測量的部位是汽輪機的兩個支撐軸承、汽輪機的半聯(lián)軸。檢查汽缸的同心度，檢查汽封洼窩中心，通過測量判斷偏移程度，進而找到轉(zhuǎn)子出現(xiàn)偏移的影響因素。產(chǎn)生的熱彎曲不平衡發(fā)生在轉(zhuǎn)子的中部或者是兩端，那么不平衡的級別為1階或者是3階。例如在實際的運營情況中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子處于1階或2階不平衡時，其臨界轉(zhuǎn)速值將會低于3000r/min，當(dāng)轉(zhuǎn)子的熱不平衡發(fā)生在中部或者是兩端，那么就會與之產(chǎn)生同方向的振動增量。某機組在運營的過程中曾經(jīng)停止運營一段時間，在冷態(tài)情況下，發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩端的軸瓦軸振幅值低于100μm，在這種狀態(tài)下，發(fā)電機處于很好的平衡狀態(tài)，進一步證明發(fā)電機的振動是由于可逆的熱彎曲造成的，這種熱彎曲會在機組壓力減小的情況下逐漸消失。在實際的操作中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)機組的汽法對輪質(zhì)量加重0.72KG，那么機組的運行會減小振動，最大的幅值是63μm。與此同時在機組帶負(fù)荷的運營過程中，機組的矢量變化值較大，所以可以說明在動平衡的前后，轉(zhuǎn)子的振動增量減小值幅度相同，而且變化方向相同。

4 停機檢修，沖洗堵塞根管

由實驗數(shù)據(jù)表明，機組在動平衡前后、空載負(fù)荷情況下，各發(fā)電機軸振的變化量保持一致。這一現(xiàn)象表明在動平衡前后，發(fā)電機的轉(zhuǎn)子上仍然存在熱不平衡現(xiàn)象，而且這時存在的熱不平衡幅值較穩(wěn)定，根據(jù)這一特點推斷出不平衡發(fā)生的部位。為了避免該現(xiàn)象，要進行停機檢修，在檢修時首先測量發(fā)電機各個出水孔的水流量，通過流量判斷各個出水孔是否存在堵塞狀況，將堵塞的出水口標(biāo)記清楚，然后進行統(tǒng)一的清洗，其中堵塞嚴(yán)重的要使用大流量進行較大力度的沖洗，也可以使用高壓氮氣對根管進行清潔，經(jīng)過反復(fù)的沖洗，可以很大程度的解決冷卻水流管流量不均勻的情況[2]。在實際的運營中根據(jù)機型的不同，流量應(yīng)達到不同標(biāo)準(zhǔn)，具體的數(shù)值還需要參照《汽輪發(fā)電機繞組內(nèi)部水系統(tǒng)檢驗方法及評定》的規(guī)定，基本是要實現(xiàn)最小流量出水管的流量值達到所有出水管平均水流量的85%，個別情況需要達到90%。

5 總結(jié)

綜上所述，在350MW雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機組中，冷卻水管的水流量不均勻會引發(fā)熱彎曲，導(dǎo)致帶負(fù)荷運營時機組的軸振值不斷上升，而加重汽發(fā)對輪可以降低振動，這是一種臨時穩(wěn)定機組運行的手段，另外一種徹底解決熱彎曲的手段是清洗機組，經(jīng)過仔細(xì)反復(fù)的沖洗，加上流量的合理規(guī)劃，能夠使冷卻水管運行良好，實現(xiàn)機組振動異常的徹底有效處理。

參考文獻：

[1]梁召.水輪發(fā)電機組受油器振動異常分析與處理[J].廣西水利水電，2017（06）：66-69.

[2]李衛(wèi)軍，吳文健，蔡文方.某臺350MW雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機組振動異常處理及分析[J].浙江電力，2017，36（01）：47-49+53.