汽輪機(jī)啟動(dòng)過程中振動(dòng)異常分析及處理

徐仟

摘 要：中國(guó)石化金陵石化分公司熱電運(yùn)行部#1機(jī)組自投用以來，冷態(tài)啟動(dòng)后均存在振動(dòng)異常，本文就2019年，對(duì)本單位#1機(jī)組在冷態(tài)啟動(dòng)過程中出現(xiàn)的汽輪機(jī)振動(dòng)偏大的原因進(jìn)行了分析，并提出了相關(guān)解決辦法，從而滿足機(jī)組平穩(wěn)啟動(dòng)的要求，確保機(jī)組安全啟動(dòng)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);振動(dòng);優(yōu)化;冷態(tài)啟動(dòng)

汽輪機(jī)是火力發(fā)電廠的核心設(shè)備，是發(fā)電系統(tǒng)中關(guān)鍵的組成部分，主要部件有氣缸、轉(zhuǎn)子、聯(lián)軸器等，為高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械。該機(jī)組的正常運(yùn)行除了能確保電力生產(chǎn)單位正常供電外，還能保障從業(yè)人員的人身安全。因此，加強(qiáng)機(jī)組的振動(dòng)故障監(jiān)測(cè)和診斷，對(duì)保障汽輪機(jī)的安全使用有著重要意義。但因汽輪機(jī)工作的環(huán)境較為復(fù)雜，加上人為操作因素的影響，汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)振動(dòng)異常的發(fā)生率不斷上升。在啟動(dòng)過程中發(fā)生振動(dòng)異常危險(xiǎn)的同時(shí)，還嚴(yán)重威脅其使用的安全性。下文將對(duì)汽輪機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)過程中振動(dòng)異常情況的原因及解決方案進(jìn)行分析和探索。

1 1機(jī)組汽輪機(jī)簡(jiǎn)介及現(xiàn)狀

中國(guó)石化金陵石化分公司熱電運(yùn)行部汽輪機(jī)裝置包含一臺(tái)CC100-8.83/4.12/1.47型汽輪機(jī)組、兩臺(tái)CC60-8.83/4.12/1.47型汽輪機(jī)組、中、低壓供熱管線、給水除氧系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)及其他輔助設(shè)備。本文研究對(duì)象為CC60-8.83/4.12/1.47型單缸、沖動(dòng)、抽汽凝汽式汽輪機(jī)，具有兩級(jí)調(diào)整抽汽，由上海汽輪機(jī)廠制造。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子為整段套裝組合結(jié)構(gòu)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子用剛性聯(lián)軸器聯(lián)接。汽輪機(jī)通過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，振動(dòng)最大允許值0.15mm。

2019年12月4日，#1機(jī)組在冷態(tài)啟動(dòng)升速?zèng)_轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)汽輪機(jī)1X、1Y振動(dòng)上升幅度較大的現(xiàn)象，接近振動(dòng)最大允許值0.15mm。同時(shí)機(jī)組的脹差增長(zhǎng)幅度也較大，嚴(yán)重威脅汽輪機(jī)安全運(yùn)行。具體參數(shù)趨勢(shì)變化見圖1、2。

為了控制振動(dòng)持續(xù)大幅波動(dòng)，操作人員降低轉(zhuǎn)速，增加低轉(zhuǎn)速暖機(jī)時(shí)長(zhǎng)，提高汽輪機(jī)缸體膨脹，降低汽缸與轉(zhuǎn)子之間的脹差。同時(shí)調(diào)節(jié)機(jī)組真空度，控制進(jìn)汽量;調(diào)整軸封汽壓力和溫度，防止轉(zhuǎn)子加熱過快，脹差增大。在采取了上述措施后，振動(dòng)緩慢下降，基本穩(wěn)定。

2? 1機(jī)組汽輪機(jī)啟動(dòng)振動(dòng)異常原因分析

分析此次輪機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)過程中振動(dòng)異常情況，主要的原因有以下幾點(diǎn)：

（1）高中壓缸脹差過大。在機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)暖機(jī)的過程中高壓缸脹差過大，導(dǎo)致動(dòng)靜間隙變小，造成部分摩擦，使得振動(dòng)值升高。根本原因是因?yàn)槠麥剡^高。根據(jù)規(guī)程要求，沖轉(zhuǎn)暖機(jī)過程中需要保持主汽溫度在400℃以上，并且有大于50℃的過熱度。但實(shí)際操作中在沖轉(zhuǎn)暖機(jī)過程中，主汽溫度一度上升至525℃，超過規(guī)定值125℃，而汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的熱容量比汽缸要小得多，汽溫過高使得轉(zhuǎn)子膨脹過快，速度大大超過汽缸的膨脹速度，所以脹差變大。

（2）因?yàn)檩S封供氣是直接和汽輪機(jī)大軸接觸，所以它的溫度變化將直接影響轉(zhuǎn)子的伸縮。軸封供汽壓力和溫度過高，易加快轉(zhuǎn)子膨脹，造成脹差增大，進(jìn)而引起振動(dòng)增大。

（3）真空較高，按規(guī)程要求，凝汽器真空在-0.05～-0.07MPa。而實(shí)際真空過高，同轉(zhuǎn)速下進(jìn)汽量較少，氣缸加熱較少，轉(zhuǎn)子快速膨脹，其膨脹的速度遠(yuǎn)超過汽缸，故脹差增大。

3? 1機(jī)組汽輪機(jī)啟動(dòng)振動(dòng)異常處理方法

分析此次汽輪機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)振動(dòng)異常，可以了解造成振動(dòng)故障的主要因素：一是暖機(jī)時(shí)長(zhǎng)少;二是脹差過大。汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子、氣缸等部件在動(dòng)態(tài)與靜態(tài)交變過程中有較大區(qū)別，如熱交換條件、軸向形成的膨脹等因素。而其中的軸向形成的膨脹主要是指發(fā)生相對(duì)膨脹情況，又稱為脹差。脹差的大小變化導(dǎo)致了機(jī)組軸向動(dòng)靜間隙的動(dòng)態(tài)變化。所以為全面預(yù)防軸向間隙的摩擦，一是要增加脹差的監(jiān)測(cè)力度;二是需要提高操作人員思想認(rèn)識(shí)和技能水平。從技術(shù)和人員入手，在充分認(rèn)識(shí)到監(jiān)控脹差的重要及必要性后，不斷降低直至消除脹差對(duì)機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)的影響。在汽輪機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)過程中，需要高度監(jiān)控高、低速階段過程中的操作，即在低速階段要完成聽音、提高在高速階段汽輪機(jī)振動(dòng)故障的注意力。其次，由于氣缸溫度相對(duì)較低，在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)定速以后，要充分考慮轉(zhuǎn)子與氣缸之間的實(shí)際脹差，進(jìn)而可以有效的控制進(jìn)汽量以及進(jìn)汽溫度。

為有效處理機(jī)組發(fā)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的脹差過大現(xiàn)象，需要做到：一是嚴(yán)格確認(rèn)主蒸汽的溫度，如存在過高現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)將主蒸汽的溫度降低至合適范圍;二是嚴(yán)格控制流量變化速度，作為補(bǔ)充主蒸汽溫度控制的手段，達(dá)到更好控制脹差的目的。三是要實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)軸封供氣壓及溫度，可以在一定程度上控制脹差。四是在汽輪機(jī)啟動(dòng)過程中，當(dāng)機(jī)組維持一定轉(zhuǎn)速時(shí)，改變凝汽器真空則改變了汽缸進(jìn)汽量，可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整脹差。

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