上汽1000MW汽輪機(jī)常見故障及應(yīng)對策略

牛小川　鄧新國

摘 要：本文針對上汽1000MW汽輪機(jī)出現(xiàn)頻率較高的故障進(jìn)行記錄分析，提出應(yīng)對策略。

關(guān)鍵詞：上汽;1000MW汽輪機(jī);常見故障

中圖分類號：TK323 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）06-0164-02

0引言

上汽1000MW機(jī)型有獨(dú)特的設(shè)計(jì)，記錄和研究它的常見故障是一件有意義的工作。

1 1號軸承振動超限

1.1概況及振動特點(diǎn)

該機(jī)包含4段大軸，采用單軸承支撐，有5個軸承。主蒸汽為兩側(cè)進(jìn)汽，進(jìn)汽端設(shè)在2號軸承，汽缸膨脹死點(diǎn)設(shè)在2號軸承，轉(zhuǎn)子相對于汽缸的膨脹死點(diǎn)也設(shè)在2號軸承。

軸承絕對振動采用振速表示法，保護(hù)跳閘值設(shè)為11.8mm/s;大軸相對振動值采用振幅表示法，未設(shè)置跳閘保護(hù)，但作為振動參考依據(jù)，其值不允許大于130μm。

該機(jī)型在運(yùn)行幾年后一般是在某日起頻繁出現(xiàn)1瓦軸振報(bào)警（報(bào)警值≥83μm），居高不下，最高可超過130μm，有的機(jī)組甚至達(dá)到220μm。振動發(fā)生后與負(fù)荷高低無明顯的關(guān)系。軸承絕對振動有輕微升高，但無明顯增大。即使大軸相對振動超過130μm，軸承座絕對振動依然在3.0mm/s以下。主蒸汽溫度的變化對振動影響較大。振動數(shù)據(jù)以工頻（50Hz）為主，其它頻率所占比例不大。工頻分量占到90%以上，高頻和低頻占比之和低于10%[1]。

1.2 1號軸承振動原因分析

（1）該機(jī)型1號軸承為大軸的自由端，外連接有液壓盤車，有甩尾的可能（見圖1）。

（2）高壓缸較小，轉(zhuǎn)子重量輕，1號軸承載荷較輕，軸承壓比小，穩(wěn)定性和抗擾動能力較差。長期低負(fù)荷運(yùn)行時，此情況尤甚。

（3）一旦軸承剛度下降，高壓轉(zhuǎn)子受汽流擾動（如負(fù)荷變化、高加抽汽量變化以及主蒸汽溫度、高壓缸排汽變化等）影響，使大軸在1號軸承中輕微失穩(wěn)，造成振動增大，軸承磨損。

1.3運(yùn)行管控策略

（1）機(jī)組降負(fù)荷及重大操作，如吹灰、啟動制粉系統(tǒng)等，提前采取措施避免汽溫大幅擾動。

（2）反向調(diào)節(jié)兩側(cè)主蒸汽進(jìn)汽溫度，改變進(jìn)汽偏差方向及進(jìn)汽口的熱膨脹偏向。

（3）監(jiān)視振動變化，當(dāng)振動頻繁超過130μm時，應(yīng)考慮軸承損傷停機(jī)消缺，并做好準(zhǔn)備工作。

1.4檢修消缺策略

（1）將1號軸承頂部間隙（標(biāo)準(zhǔn)：0.30-0.35mm）和按照標(biāo)準(zhǔn)下限調(diào)整。檢查檢查軸承烏金與轉(zhuǎn)子軸徑情況，是否出現(xiàn)損傷，必要時進(jìn)行修刮。

（2）做好檢修記錄（如表1），對1號軸承檢查處理間隔建議不超過2年。

2頂軸油壓力低

汽輪機(jī)配有三臺50%容量的頂軸油泵，轉(zhuǎn)速低于540rpm時投用，頂起大軸，建立油膜。兩運(yùn)一備方式，油壓應(yīng)維持15MPa以上。頂軸油壓不足時盤車有損傷軸瓦的危險(xiǎn)。

2.1運(yùn)行管控策略

（1）啟動第三臺頂軸油泵，保持頂軸油壓，否則應(yīng)停止盤車。輪流切換頂軸油泵，記錄頂軸油壓力，以排除某臺油泵故障。

（2）檢查是否誤碰1號軸承頂軸油進(jìn)油手動門。由于盤車進(jìn)油手動門與1號軸承進(jìn)油手動門位置相鄰（如圖2），在調(diào)節(jié)盤車轉(zhuǎn)速時有誤碰的可能，使1號軸承進(jìn)油量偏大，造成頂軸油壓力降低。

2.2檢修應(yīng)對策略

（1）檢查各頂軸油管路逆止門是否失效[2]。

（2）測量大軸抬起高度，檢查頂軸油管至2號軸承進(jìn)油口圓形密封墊圈是否受損。

（3）檢查頂軸油母管溢流閥是否動作正常。

3沖轉(zhuǎn)至3000rpm時潤滑油壓力低

汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)配有兩臺交流油泵和一臺直流油泵。潤滑油經(jīng)過板式冷油器或者冷油器旁路供給各軸承使用。冷的（流經(jīng)冷油器）和熱的（流經(jīng)旁路）潤滑油在油溫控制閥內(nèi)按比例混合得出口需要的潤滑油溫度（50℃）。

汽輪機(jī)未升速前，潤滑油溫很難達(dá)到50℃，油流全部流經(jīng)旁路而不走冷油器內(nèi)部;汽輪機(jī)3000rpm后，潤滑油溫度迅速升高，冷油器充油啟用。這時候，因?yàn)榘迨嚼溆推鞯钠つ倚?yīng)，會大量充油引起潤滑油壓力下降。由于此時油箱油溫還處于上升中，不夠高，溫控閥會使油流將在旁路和冷油器來回切換多次，引起潤滑油壓來回波動，嚴(yán)重影響機(jī)組運(yùn)行安全[3]。

（1）運(yùn)行應(yīng)對策略：在機(jī)組啟動前，做低油壓試驗(yàn)，保證備用油泵聯(lián)啟正常。在3000rpm時，備用潤滑油泵聯(lián)啟后，應(yīng)保持其運(yùn)行，直到潤滑油箱油溫穩(wěn)定。

（2）檢修應(yīng)對策略：潤滑油系統(tǒng)加裝蓄能器。

4熱態(tài)啟動“機(jī)組升速率過低”

熱態(tài)啟動時，溫度起點(diǎn)高，為保護(hù)高壓缸末級葉片，DEH中設(shè)置了高排溫度控制器。在高壓缸12級后設(shè)置三個溫度測點(diǎn)取平均值作為監(jiān)控。由高壓轉(zhuǎn)子溫度計(jì)算出一個高排溫度限制值（圖3）。當(dāng)溫度高于此限制值時，高排溫度控制器動作，關(guān)小中調(diào)門，開大高調(diào)門，以增加進(jìn)汽量，降低高壓缸排汽溫度。

然而在汽輪機(jī)并網(wǎng)前，高調(diào)門的開度是有限制的。汽輪機(jī)升速時，SGC程控走步會停留在第31步，“S/UP DEVICE”（啟動裝置）的進(jìn)程為67%，且固定不變。當(dāng)“S/UP DEVICE”（啟動裝置）輸出值小于“SPD CTRL ACT”（轉(zhuǎn)速控制）輸出值時，通過小選器“MIN”的為前者（67%），導(dǎo)致高調(diào)門開至一定開度后無法繼續(xù)開啟，汽輪機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速跟蹤不上設(shè)定值，當(dāng)差距30r/min時，會出現(xiàn)“DEV TOO HIGH”（轉(zhuǎn)速偏差大）和“LOAD SETP-CTRL STOP”（負(fù)荷控制器閉鎖）報(bào)警，升速率降低。當(dāng)升速率<100.8時，觸發(fā)“ACCL

4.1運(yùn)行應(yīng)對策略

（1）將主蒸汽流量從670t/h增加至960t/h，在進(jìn)行汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過程中，主蒸汽壓力維持高限穩(wěn)定，保證高壓缸充足的進(jìn)汽量。

（2）在沖轉(zhuǎn)升速過程中，關(guān)小或關(guān)閉主蒸汽暖管小旁路，以使主蒸汽盡可能的通過高壓缸。

4.2檢修應(yīng)對策略

（1）短暫的退出高排溫度控制器，使中壓調(diào)門不關(guān)小，汽輪機(jī)快速沖轉(zhuǎn)至3000rpm。

（2）手動提高“S/UP DEVICE”輸出值，解除高壓調(diào)門開度小選限制，以增加高壓缸進(jìn)汽量。

5真空降低

一般來說真空突然下降有以下原因：（1）真空破壞門誤開;（2）真空泵故障跳閘，備用泵未聯(lián)啟;（3）真空泵水箱液位低;（4）循環(huán)水中斷;（5）軸封供汽不足或中斷;（6）凝汽器水位過高;（7）低旁動作;（8）真空系統(tǒng)大量漏空。對于上汽1000MW汽輪機(jī)組，有其特殊的地方。

5.1軸封供汽壓力測點(diǎn)壞引起真空降低

軸封為自密封形式，高壓缸漏汽到軸封供汽母管，通向低壓缸兩端，實(shí)現(xiàn)密封。母管壓力由溢流閥控制在3.5kPa。有兩個測點(diǎn)，控制信號取其較大者。一旦出現(xiàn)某一測點(diǎn)故障，顯示偏大，主機(jī)軸封控制器將以該點(diǎn)為控制目標(biāo)，降低軸封供汽壓力，造成機(jī)組真空大幅偏低。

應(yīng)對策略：將主機(jī)軸封控制器由跟蹤供汽母管壓力測點(diǎn)1和2之間的較大者修改為較小者。

5.2軸封溢流調(diào)門全開造成真空下降

汽輪機(jī)軸封溢流調(diào)門為氣動型，失去儀用壓縮空氣時，該門將全開，軸封供汽母管壓力大幅下降。所以真空快速降低時應(yīng)查看主機(jī)軸封溢流調(diào)節(jié)門開度及軸封母管壓力。

運(yùn)行應(yīng)對策略：立即開大軸封供汽旁路門，保證軸封供汽。檢修應(yīng)對策略：軸封供汽母管溢流調(diào)門改為失氣保位形式，而不是失氣全開。

5.3真空泵補(bǔ)水切為凝結(jié)水時真空下降

真空泵設(shè)計(jì)了兩路補(bǔ)水水源。低壓水源為凝輸水（0.5MPa），高壓水源為凝結(jié)水（2.6MPa）。事例：將真空泵補(bǔ)水由凝輸水切為凝結(jié)水時，補(bǔ)水壓力突然升高，補(bǔ)水電磁閥內(nèi)漏，造成真空泵分離器水位升高，溢流量小于漏水量，水位升高淹沒噴射器管路，導(dǎo)致真空降低。

運(yùn)行應(yīng)對策略：在由低壓補(bǔ)水切至高壓補(bǔ)水時，應(yīng)關(guān)注分離器液位。檢修應(yīng)對策略：增大溢流管徑并確保補(bǔ)水電磁閥不內(nèi)漏。

6結(jié)論

綜上所述，發(fā)現(xiàn)問題時采取運(yùn)行管控措施控制，后續(xù)使用檢修手段消除故障源頭。此兩項(xiàng)工作對維系電廠運(yùn)行安全有積極影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 曹華，樂聯(lián)敏.900MW機(jī)組1號瓦振動原因分析及處理[J].華東電力，2007（5）：35-39.

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[3] 俞立凡，吳勝法.板式換熱器換熱板片微變形特性淺析[J].華電技術(shù)，2009（11）：18-19.