635 MW機(jī)組主機(jī)軸振與瓦溫高原因分析及治理

閆修峰

（華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠，山東 鄒城 273522）

0 引言

汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)影響其安全穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)機(jī)組振動(dòng)值超過(guò)一定限度時(shí)，會(huì)損傷或損壞機(jī)組部件，嚴(yán)重時(shí)引發(fā)事故。汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)原因查找較為復(fù)雜，目前國(guó)內(nèi)外機(jī)組正常運(yùn)行中的振動(dòng)處理一般通過(guò)檢修軸瓦、檢查油擋間隙、檢查聯(lián)軸器、軸系平衡（前提是相位角穩(wěn)定）等方式處理，對(duì)汽輪機(jī)內(nèi)部原因產(chǎn)生的振動(dòng)，如果不揭缸則較難處理。本文分析某635 MW機(jī)組汽輪機(jī)軸振與瓦溫高的重大缺陷，查找原因并提出了汽輪機(jī)揭缸大修采取的解決措施，從源頭上防范機(jī)組振動(dòng)大的缺陷發(fā)生，保證機(jī)組長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 故障情況

某635 MW機(jī)組汽輪機(jī)為亞臨界、一次中間再熱、沖動(dòng)式、單軸、三缸四排汽、凝汽式汽輪機(jī)，機(jī)組大修前存在1號(hào)Y向、2號(hào)Y向軸振偏高且1號(hào)軸瓦溫高的重大缺陷（最高值約110.6℃），影響了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。機(jī)組運(yùn)行中Y向最大軸振值一般控制在85 μm以下，故障時(shí)本機(jī)組負(fù)荷與最大軸振值對(duì)照情況如表1所示。

表1 機(jī)組負(fù)荷與Y向最大軸振值對(duì)照表

2 原因分析

2.1 軸振高原因分析

汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)分為十一大類，即普通強(qiáng)迫振動(dòng)、電磁激振、高次諧波共振、分諧波共振、拍振、撞擊振動(dòng)、隨機(jī)振動(dòng)、軸瓦自激振動(dòng)、參數(shù)振動(dòng)、汽流激振、摩擦渦動(dòng)。每一類振動(dòng)故障發(fā)生離不開(kāi)激振力和支撐動(dòng)剛度兩個(gè)原因［1］。軸系產(chǎn)生突發(fā)性低頻振動(dòng)的原因主要有油膜振蕩和汽流激振，二者均屬于不穩(wěn)定自激振動(dòng)［2］。由于轉(zhuǎn)子熱彎曲而產(chǎn)生新的不平衡力，振動(dòng)信號(hào)的主頻仍為基頻，但受到?jīng)_擊和一些非線性因素的影響，可能會(huì)出現(xiàn)少量分頻、倍頻和高頻分量，有時(shí)波形存在“削頂”現(xiàn)象［3］。摩擦振動(dòng)產(chǎn)生的主要原因是由于動(dòng)靜摩擦?xí)r各點(diǎn)所受摩擦程度不同，不同程度摩擦處的溫度也會(huì)有所不同，轉(zhuǎn)子截面上呈現(xiàn)不均勻的溫度分布，局部溫度較高時(shí)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子熱彎曲，產(chǎn)生新的不平衡力作用在轉(zhuǎn)子上，從而引發(fā)振動(dòng)［4］。由振動(dòng)測(cè)試儀器采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行頻譜圖分析，發(fā)現(xiàn)1號(hào)、2號(hào)軸振升高均是一倍頻振動(dòng)，增量部分是工頻信號(hào)。

2.2 軸瓦溫度高原因分析

該汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)是復(fù)合閥配汽方式，1號(hào)、2號(hào)高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)同時(shí)開(kāi)啟，開(kāi)度相同，3號(hào)高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)開(kāi)度略大，4號(hào)高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)在機(jī)組快速帶負(fù)荷或前3個(gè)高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)接近全開(kāi)時(shí)開(kāi)始開(kāi)啟，高負(fù)荷時(shí)3號(hào)高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)全開(kāi)，負(fù)荷、參數(shù)調(diào)整時(shí)開(kāi)啟4號(hào)高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)從下部進(jìn)汽。

機(jī)組上次大修后低壓A轉(zhuǎn)子比高中壓轉(zhuǎn)子圓周高約1.3 mm，聯(lián)軸器螺栓連接后，2號(hào)軸瓦負(fù)載減輕、1號(hào)軸瓦負(fù)載加重，高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)的配汽方式進(jìn)一步增加了1號(hào)軸承的負(fù)載，導(dǎo)致1號(hào)軸瓦溫度升高。因1號(hào)、2號(hào)軸瓦軸振大，未能對(duì)調(diào)3號(hào)、4號(hào)高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)配汽曲線。

3 治理措施

利用大修機(jī)會(huì)對(duì)該汽輪機(jī)本體進(jìn)行通流改造，為保證大修后整個(gè)軸系的振動(dòng)優(yōu)良、瓦溫正常，大修中采取了相應(yīng)措施。

3.1 軸系中心優(yōu)化

大修中對(duì)機(jī)組軸系中心進(jìn)行了優(yōu)化。大修前后全實(shí)缸中心數(shù)據(jù)如圖1所示，圖中數(shù)字單位為mm。大修后的中心調(diào)整驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：中低對(duì)輪圓距，低壓A轉(zhuǎn)子高為0.79±0.025 mm，左右為0±0.025 mm；中低對(duì)輪面距，下張口為0.02±0.025 mm，左右為0±0.025 mm。

圖1 大修前后全實(shí)缸中心數(shù)據(jù)

大修后低壓A轉(zhuǎn)子較高中壓轉(zhuǎn)子圓周高度下降約0.39 mm，有效減輕了1號(hào)軸承負(fù)載。

3.2 軸瓦檢修

本次大修更換1號(hào)、2號(hào)可傾瓦新瓦塊，對(duì)可傾瓦進(jìn)行了檢查。

3.2.1 軸瓦頂隙調(diào)整

壓鉛絲測(cè)量大修前軸瓦頂隙數(shù)據(jù)如圖2所示，圖中數(shù)字單位為mm。調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)：1號(hào)軸瓦頂部間隙為0.50～0.60 mm，2號(hào)軸瓦頂部間隙為0.56～0.66 mm。

圖2 1號(hào)與2號(hào)軸瓦大修前頂隙

壓鉛絲測(cè)量大修后軸瓦頂隙數(shù)據(jù)如圖3所示，圖中數(shù)字單位為mm。大修前1號(hào)、2號(hào)軸瓦頂隙超標(biāo)約0.20 mm，大修更換新瓦塊后頂隙合格。

圖3 1號(hào)與2號(hào)軸瓦大修后頂隙

3.2.2 新瓦塊背弧接觸情況檢查

用紅丹粉涂抹在瓦體內(nèi)部槽道上，旋入瓦塊到位后進(jìn)行擺動(dòng)，然后旋出瓦塊檢查背弧接觸情況，數(shù)據(jù)如表2所示。標(biāo)準(zhǔn)參考值小于D85 mm。

表2 可傾瓦新瓦塊背弧接觸直徑

3.2.3 軸頸接觸情況檢查

1號(hào)、2號(hào)可傾瓦下部3個(gè)瓦塊涂抹紅丹粉，落上高中壓轉(zhuǎn)子起吊后檢查軸頸與軸瓦接觸情況良好。

3.2.4 瓦塊擺動(dòng)情況檢查

用百分表檢查1號(hào)、2號(hào)可傾瓦瓦塊安裝后的擺動(dòng)量滿足圖紙要求（軸向單邊大于1.1 mm，周向單邊大于1.8 mm），如表3所示。

表3 可傾瓦擺動(dòng)量測(cè)量數(shù)據(jù)

3.2.5 1號(hào)和2號(hào)軸瓦懸掛銷檢查

檢查懸掛銷伸出瓦套內(nèi)孔的長(zhǎng)度L，同時(shí)測(cè)量瓦塊上墊塊孔的深度H，H-L＞3 mm時(shí)滿足要求?？蓛A瓦銷孔測(cè)量數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 可傾瓦銷孔測(cè)量數(shù)據(jù)

3.2.6 軸瓦墊鐵接觸情況檢查

轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器找中結(jié)束后，用紅丹粉檢查軸瓦墊鐵與軸承座的接觸情況，滿足接觸面積大于75%的要求。

3.2.7 內(nèi)外油擋間隙測(cè)調(diào)

2號(hào)軸瓦內(nèi)油擋頂部間隙大修前偏小，為0.25 mm，通過(guò)修刮油擋齒調(diào)整至0.40 mm。其他軸瓦內(nèi)油擋、軸承座外油擋間隙均測(cè)量調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

3.3 汽封間隙調(diào)整

高壓2～6級(jí)隔板汽封采用防旋汽封，過(guò)橋汽封第1列進(jìn)汽側(cè)設(shè)置防旋齒。本次大修隔板洼窩按照左小右大原則調(diào)整（汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向自機(jī)頭看為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)），汽封間隙調(diào)整以壓鉛絲的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量，并通過(guò)測(cè)量全實(shí)缸與半實(shí)缸狀態(tài)下內(nèi)缸的下沉量數(shù)據(jù)作為上下汽封間隙調(diào)整補(bǔ)償量參考數(shù)值（表架轉(zhuǎn)子葉片指內(nèi)缸）。對(duì)高、中、低壓缸隔板汽封和軸封間隙進(jìn)行調(diào)整，按照間隙下限過(guò)安全膠布進(jìn)行驗(yàn)證，所有汽封間隙均調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

3.4 滑銷系統(tǒng)測(cè)調(diào)

膨脹不暢使軸承座與臺(tái)板的結(jié)合面出現(xiàn)間隙、軸承座剛度降低，引起振動(dòng)的增大［5］。通過(guò)滑銷系統(tǒng)檢修可保證汽缸與轉(zhuǎn)子自然膨脹，不承受額外的作用力，有利于改善機(jī)組振動(dòng)。為解決滑銷系統(tǒng)膨脹不暢引起機(jī)組振動(dòng)增大的問(wèn)題，本次大修中用專用工具取出高中壓缸與前、后軸承座之間的立鍵進(jìn)行檢查清理、調(diào)整間隙，并拆開(kāi)前箱兩側(cè)角銷，對(duì)滑道進(jìn)行清理、調(diào)整間隙，保證了滑銷系統(tǒng)自然膨脹。

4 治理效果

大修后該機(jī)組帶負(fù)荷302 MW運(yùn)行時(shí)，1號(hào)Y向、2號(hào)Y向軸振分別為30 μm、19 μm，最大值為7號(hào)Y向軸振53 μm，1號(hào)、2號(hào)軸瓦溫度分別為86.5℃、90.1℃；機(jī)組首次帶至635 MW滿負(fù)荷運(yùn)行，1號(hào)Y向、2號(hào)Y向軸振分別為33 μm、26 μm，最大值為7號(hào)Y向軸振54 μm，1號(hào)、2號(hào)軸瓦溫度分別為86.6℃、88.3℃。汽門(mén)活動(dòng)試驗(yàn)以及機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中，汽輪機(jī)軸振與瓦溫變化均不明顯。通過(guò)機(jī)組大修，汽輪機(jī)軸振達(dá)優(yōu)秀值，軸瓦溫度正常，負(fù)載分配合理，保證了機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定性、靈活性及深度調(diào)峰能力。

5 結(jié)語(yǔ)

機(jī)組大修中通過(guò)軸系中心優(yōu)化保證軸瓦負(fù)荷分配合理，通過(guò)軸瓦檢修保證其工作狀態(tài)正常、油膜剛度良好，通過(guò)汽封間隙調(diào)整特別是過(guò)安全膠布確保動(dòng)靜間隙合格且不碰磨，通過(guò)滑銷系統(tǒng)測(cè)調(diào)確保汽缸與轉(zhuǎn)子自然膨脹，大修后機(jī)組振動(dòng)優(yōu)秀、軸瓦溫度正常。通過(guò)優(yōu)化汽輪機(jī)本體檢修工藝避免引起機(jī)組振動(dòng)值、軸瓦溫度超標(biāo)，保證了機(jī)組安全運(yùn)行。