GE PG9171E重型燃機(jī)軸振超限的原因及處理

周興宏

(中國(guó)華電集團(tuán)發(fā)電運(yùn)營(yíng)有限公司，北京 100045)

0 引言

華電運(yùn)營(yíng)海外技術(shù)公司負(fù)責(zé)運(yùn)維的巴基斯坦N廠為“三拖一”的燃?xì)廨啓C(jī)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)燃機(jī))聯(lián)合循環(huán)電廠，安裝有3臺(tái)GE能源公司生產(chǎn)的PG9171E型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，3臺(tái)無(wú)錫華光鍋爐廠生產(chǎn)的余熱鍋爐及1臺(tái)東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的汽輪發(fā)電機(jī)組(額定功率200 MW)，燃機(jī)燃料為重油，2015年7月投入商業(yè)運(yùn)行，燃油方式下額定總出力為425 MW。2016年6月，華電運(yùn)營(yíng)海外技術(shù)公司負(fù)責(zé)進(jìn)行全廠第1次檢修，2017年1月按計(jì)劃完成全部檢修工作，全廠設(shè)備恢復(fù)運(yùn)行。

2016年12月，在#2燃機(jī)大修后啟動(dòng)期間，出現(xiàn)了大軸振動(dòng)超限問(wèn)題，經(jīng)過(guò)參建單位專(zhuān)家多方研討后，采取簡(jiǎn)單易行的處理方式，高效地解決了大軸振動(dòng)超限問(wèn)題。此次處理工作量小、時(shí)間短、效果顯著，受到了業(yè)主方的高度評(píng)價(jià)。

1 燃機(jī)發(fā)電機(jī)組檢修

#2燃機(jī)的首次檢修屬于9E燃機(jī)大修[1]級(jí)的檢修，主要開(kāi)展的工作為燃機(jī)及壓氣機(jī)揭缸檢查，燃機(jī)轉(zhuǎn)子吊出，動(dòng)葉、靜葉探傷打磨除銹，間隙測(cè)量，軸承拆卸清理，軸瓦打磨，發(fā)電機(jī)抽轉(zhuǎn)子檢查，軸系對(duì)中檢查等。檢修過(guò)程順利，在檢查中未對(duì)轉(zhuǎn)子葉片及其他轉(zhuǎn)子部件進(jìn)行更換。

#2燃機(jī)發(fā)電機(jī)的檢修包括抽轉(zhuǎn)子檢查清理[2]，軸瓦拆卸檢查清理、電氣試驗(yàn)等，轉(zhuǎn)子回裝后通過(guò)調(diào)整發(fā)電機(jī)機(jī)座進(jìn)行找中，對(duì)中數(shù)據(jù)符合GE標(biāo)準(zhǔn)。燃機(jī)發(fā)電機(jī)組各軸承如圖1所示。

圖1 燃機(jī)發(fā)電機(jī)組各軸承示意Fig.1 Schematic of each bearing of gas turbine generator

2 啟動(dòng)振動(dòng)現(xiàn)象

2016年12月31日，#2燃機(jī)經(jīng)過(guò)20 h的盤(pán)車(chē)后，機(jī)組開(kāi)始檢修后的試運(yùn)行。12：30，當(dāng)機(jī)組升速時(shí)發(fā)現(xiàn)#3軸承大軸振動(dòng)偏高；13：40機(jī)組并網(wǎng)后，#3大軸振動(dòng)不斷上升超限達(dá)到(X219 μm，Y160 μm)，運(yùn)行30 min后沒(méi)有下降趨勢(shì)，隨后停機(jī)。停機(jī)過(guò)程中，#1軸承座振動(dòng)出現(xiàn)報(bào)警現(xiàn)象(X154 μm，Y154 μm)且持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間。經(jīng)過(guò)1 d盤(pán)車(chē)后，2017-01-02 T 10：30再次啟動(dòng)燃機(jī)，當(dāng)機(jī)組3 000 r/min定速后，大軸振動(dòng)(X150,Y120)，當(dāng)負(fù)荷30 MW時(shí)，大軸振動(dòng)(X180 μm，Y130 μm)，較第1次啟動(dòng)有所下降，但仍然超過(guò)報(bào)警值，機(jī)組運(yùn)行異常。經(jīng)技術(shù)人員綜合分析后，決定停機(jī)處理#2燃機(jī)振動(dòng)問(wèn)題。

3 原因分析及處理

3.1 修前修后數(shù)據(jù)對(duì)比

修前修后數(shù)據(jù)比較見(jiàn)表1。

3.2 振動(dòng)的原因分析

(1)燃機(jī)點(diǎn)火后燃燒穩(wěn)定，本體無(wú)異響，燃燒分散度小，排煙溫度正常，排除燃燒故障、動(dòng)靜摩擦等方面的原因[3]。

(2)燃機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)中數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)業(yè)主和總包等多方人員共同見(jiàn)證，數(shù)據(jù)滿(mǎn)足GE公司要求的標(biāo)準(zhǔn)。

(3)燃機(jī)轉(zhuǎn)子在大修期間未經(jīng)拆解，僅對(duì)葉片進(jìn)行了打磨和探傷檢查，各部件完整牢固未出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，說(shuō)明轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不應(yīng)出現(xiàn)問(wèn)題。

(4)燃機(jī)#1，#2，#3軸承座均安放在燃機(jī)下半缸上，燃機(jī)下半缸體各數(shù)據(jù)正常，未出現(xiàn)變形和下沉現(xiàn)象，軸承位置未作調(diào)整。

(5)燃機(jī)發(fā)電機(jī)軸承座位于發(fā)電機(jī)殼體兩端，共處于一個(gè)基座上，在燃機(jī)轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸對(duì)中的過(guò)程中，為了調(diào)整對(duì)中數(shù)據(jù)，檢修人員將燃機(jī)發(fā)電機(jī)機(jī)端基座各加了兩塊2 mm厚的墊片。

(6)從修前修后的數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，#3軸瓦振動(dòng)明顯增大，附近的#2，#4軸瓦振動(dòng)值正常，修前#3軸承溫度比相鄰軸承溫度高，修后比相鄰軸承溫度低，說(shuō)明修后#3軸承的載荷比修前減輕；#4軸承溫度較周?chē)S承溫度高，載荷比修前增大。綜合判斷認(rèn)為，導(dǎo)致#3軸瓦振動(dòng)大的原因可能與軸承的載荷分配變化有關(guān)。

3.3 處理方案的確定

為了高效地消除機(jī)組振動(dòng)問(wèn)題，使設(shè)備盡快投入運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員商定采取以下措施。

(1)調(diào)整軸系的載荷分配：取消發(fā)電機(jī)機(jī)端基座增加的2 mm墊片，恢復(fù)到檢修前狀態(tài)，以降低#4軸承高度，從而減少#4軸承載荷，增加#3軸承載荷。

(2)架設(shè)振動(dòng)分析儀器分析各軸承振動(dòng)原因。

(3)準(zhǔn)備平衡塊，必要時(shí)通過(guò)加裝平衡塊調(diào)整轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡，減少振動(dòng)。

(4)對(duì)燃機(jī)進(jìn)行離線(xiàn)水洗，延長(zhǎng)盤(pán)車(chē)時(shí)間，啟機(jī)時(shí)延長(zhǎng)暖機(jī)時(shí)間。

4 啟機(jī)驗(yàn)證

檢修單位對(duì)發(fā)電機(jī)基座高度進(jìn)行調(diào)整后，2017年1月17日對(duì)#2燃機(jī)進(jìn)行再次啟動(dòng)，機(jī)組各參數(shù)正常，并順利帶滿(mǎn)負(fù)荷109.6 MW。分析下表各參數(shù)得出結(jié)論，#4軸承部分載荷轉(zhuǎn)移到了#3軸承，對(duì)應(yīng)軸承溫度發(fā)生相應(yīng)變化，通過(guò)調(diào)整軸承載荷方式，#3軸承振動(dòng)超限問(wèn)題得到解決。振動(dòng)處理后的數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表1 修前修后數(shù)據(jù)比較Tab.1 Data comparison before and after overhaul

表2 振動(dòng)處理后的數(shù)據(jù)Tab.2 Data after vibration processing

5 結(jié)論

本次振動(dòng)通過(guò)綜合分析，找到了振動(dòng)發(fā)生的根本原因，制定了處理問(wèn)題最直接的方法，避免了對(duì)輪重新找中、測(cè)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡等較為復(fù)雜的重復(fù)性檢修工作，簡(jiǎn)單高效地解決了機(jī)組運(yùn)行中的振動(dòng)問(wèn)題，贏得了業(yè)主及各參建單位的好評(píng)。

燃機(jī)的振動(dòng)關(guān)系到機(jī)組的安全運(yùn)行，能夠帶來(lái)極大的安全隱患，對(duì)電廠的效益帶來(lái)極大的威脅。因此，在以后的檢修過(guò)程中，要制定科學(xué)詳細(xì)的檢修程序，嚴(yán)格按照檢修程序施工，慎重分析檢修中的數(shù)據(jù)偏差，找準(zhǔn)原因，從根本上解決問(wèn)題，保證檢修后的設(shè)備一次啟動(dòng)成功，避免工期的延誤。