关键词：汽轮机；设备改造；轴振
为了提高机组经济性及汽轮机高压缸汽缸效率，有效降低机组热耗；本次2号机组A级检修将高压内缸及转子全部更换。改造后高压缸由1个单列速度级和8个压力级，改造为1个单列速度级和10个压力级（如图1）。本次改造高压缸共有2组轴端汽封，其中高压前轴封采用8圈DAS汽封，高压缸后轴端采用7圈DAS汽封，高压隔板汽封采用DAS汽封，叶顶汽封采用镶齿汽封。本次A修，中、低压缸汽封部分改为随动悬浮齿汽封。揭缸检查发现低压转子末级有39片叶片出现裂纹，因此将对称布置的两侧末级叶片全部更换，共计更换188片。
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（图1）新旧转子对比图
1 设备状况
该厂2号机于2011年8月23日投产运行。汽轮机型号为CC330/238-16.7/0.98/0.5/537/537，是东方汽轮机厂设计制造的亚临界、一次中间再热、三缸双排汽、单轴、两级可调整供热抽汽、凝汽式汽轮机。为了满足双抽供热需求，高、中压缸设计为分缸部置。机组转子共八个支持轴承，其中汽轮机6个，发电机2个，为了轴系定位和承受转子轴向推力，还有1个独立结构的推力轴承，位于高、中压转子之间。其中#1-#4轴承为可倾瓦，#5-#8轴承为椭圆瓦。
2号机于2014年进行首次A级检修，主要进行了热力系统优化改造，汽封系统改造，由之前的梳齿汽封改为蜂窝汽封。运行至2017年进行汽轮机热耗率试验，结论显示#2机高压缸效率为81.84%，比设计高压缸效率85.35%低3.81%，影响机组热耗约59.06 kJ/kWh，高压缸效率较设计值降低较多，因此确定于2019年9月进行2号机组A级检修，对高压缸通流部分改造，提高机组效率，降低热耗率。
2 故障情况
2019年11月7日，2号机组A修结束，进入启动程序。汽轮机转速升至500r/min时，#2瓦轴振X方向振动值升至240μm，#6瓦轴振X方向振动值升至121μm，就地测量#2瓦盖垂直振动80μm，振动偏大打闸停机，惰走中进行摩擦检查。汽轮机惰走中听到有轻微的汽封齿碰摩声音。初步判断原因为本次检修汽封更换较多，可能有个别汽封齿间隙小，造成碰摩。同时联系河北电科院给予技术支持，架设专业仪器进行数据分析。之后又冲车一次，转速升至1200r/min时，#2瓦轴振X方向振动达到跳闸值250μm，#6瓦轴振X方向超过报警值127μm（见图2）；保护动作汽轮机掉闸（跳闸逻辑为：任一瓦块轴振达到跳闸值与其它瓦块轴振到达报警值同时出现），为了避免发生设备损坏，停止启动；迅速召开分析会议，针对检修过程，安装数据，间隙调整，设备改造等方面进行全面分析。
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从数据上分析#2瓦确实有存在问题，就地听音听到高压缸前轴封位置有摩擦异音，系个别汽封间隙偏小存在碰摩造成；分析认为，轻微碰摩不是导致#2轴振偏大的根本原因；可以通过汽轮机的转动逐渐磨掉突出部分，碰摩即会消失。
就地用听针听到#2瓦轴承箱内有沉闷的异常声响。同时河北电科院专家携带专业检测仪器显示，#1、#3轴承转子中心位置在冲转过程与盘车阶段有0.1mm的上升量，反而#2轴承转子的中心位置在冲转过程与盘车阶段有约0.03mm的下降量（如图3）。
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#1轴承转子中心位置图 #2轴承转子中心位置图 #3轴承转子中心位置图
（图3）转子中心位置图
通过对冲车过程中轴瓦金属温度变化情况分析发现，#1、#3轴瓦温度上升正常，#2轴瓦温度几乎不变，说明#2瓦基本不受力（见图4）。基于以上检测结果认为#2轴承存在底部悬空现象。
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（图4）冲车过程中轴瓦温度变化图
处理方案：对#2轴承箱进行揭盖检查，测量#2轴承上抬量，验证#2轴承下半悬空情况，测量出悬空量，进行处理。在#2轴承的上下、左右方向以及高中对轮的上下、左右方向架设百分表监视（见图5），用行车将轴承进行提升，根据测量结果显示#2轴承下半悬空0.59mm。
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(图5)#2瓦下部间隙测量
根据#2下半轴承悬空量测量结果，对#2轴承下半三块垫铁进行加垫片以消除下半瓦块于轴颈间隙，底部加0.6mm，左右两侧加0.05mm，对下半垫铁进行修研，修研垫铁后将下半轴承翻入，百分表监视数据显示高中对轮上抬量为0.05mm。下半轴承就位后重新测量调整#2轴承顶部间隙以及紧力。
11月10日凌晨05：00左右，机组冲车至3000 r/min， #2轴振2X 62.1um、2Y 61.2um，瓦振3.37um，#2瓦振动大情况彻底消除。但是#5瓦X方向轴振180μm、#6瓦X方向轴振190μm振动偏大，其余轴瓦振动一切正常。
3.2 #5瓦、#6瓦振动偏大原因分析：
本次A修中，对中、低压缸部分汽封改为随动悬浮齿汽封，改造的汽封位置数量为：低压轴端，前、后各4环；中压缸后汽改1环；中压缸前汽封改3环，共计12环。
检修中发现低压转子末级有35片叶片出现裂纹，考虑到其它叶片受冲刷及金属疲劳影响，决定将末级叶片全部更换，共计更换188片。冲车过程中就地听音，#5瓦、#6瓦位置的汽封没有摩擦声；但是听到低压缸内部有沉闷的声响，认为是转子不平衡产生的。电科院测振仪器显示一倍频偏高，从而确定#5瓦、#6瓦轴振偏大与低压转子更换叶片有关，经过技术人员研讨决定对低压转子进行配重处理，以消除#5、#6轴承振动。
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（图6）末级叶片裂纹
处理方案：汽轮机停运、停盘车，打开低压缸人孔对低压转子进行配重处理，通过专家计算分别在#5瓦220°位置、#6瓦40°位置各加550克。配重结束后重新启动，定速3000r/min时#2瓦X方向93 um，#5瓦X方向42um，#6瓦X方向69um，各瓦振动均在优良范围内（见图7）。
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（图7）振动消除后定速状态各瓦数据
4 结论
通过分析和采取相应措施，2019年11月13日2号机组启动冲车一次成功，通过临界区域时各瓦振动均无突增现象，振动均在合格范围内。#2瓦、#5瓦、#6瓦振动超标情况得到彻底解决。
5 结束语
有了这一次的处理经验，下一步就要求我们在机组检修过程中，应注意以下问题：加强检修精细化管理，严格按照检修文件包要求调整数据；质检人员、监理各负其责，加强三级验收管理，确保检修工艺质量。另外转子更换叶片时也要严格按照工艺要求执行，不只是考虑对称平衡，还要考虑轴系对平衡的影响；转子更换完叶片后，可以先做低速动平衡消除不平衡惯量;尽量避免机组启动中进行高速动平衡，缩短启动时间，降低启动能耗。
论文作者:王宝珠 郭罗进
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 19期
论文发表时间:2020/3/16
标签：转子论文; 轴承论文; 汽轮机论文; 机组论文; 高压论文; 叶片论文; 低压论文; 《当代电力文化》2019年 19期论文;