摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，人们生活质量在不断提高，对于用电需求在不断加大，为了满足日益增加的用电需求，汽轮发电机组的容量也随之不断提升，由此也导致了汽轮发电机组振动问题越来越复杂，已经成为影响机组安全运行的重要因素之一。文章以某300MW汽轮发电机组调试阶段出现的多种振动现象进行了深入分析，指出了导致不稳定振动的具体原因，随后结合实际工作经验，提出了动平衡、调整轴瓦紧力、加固下垫铁等问题解决措施，并在多次实验中取得了良好效果。
关键词：汽轮发电机组;不稳定振动;高中压转子;动静碰摩;布莱登汽封
引言
某发电公司一台C300/220－16．7/0．3/537/537型、单轴、双缸双排汽、亚临界、一次中间再热、抽汽凝汽式汽轮机，轴系共7个支撑轴瓦，其中1、2号轴瓦支撑高中压转子，3、4号轴瓦支撑低压转子，5、6号轴瓦支撑发电机转子，7号轴瓦为滑环轴转子外伸端的支撑轴瓦，滑环轴转子为发电机转子的外伸，各转子之间均采用刚性联轴器连接。2018年9月，该机进行A级检修，检修时将高中压隔板汽封、轴端汽封、过桥汽封更换为布莱登汽封，并把所有汽封的径向间隙调至厂家规定的下限数值。
1机组振动情况
该机于2009年2月投产发电，投产时就存在过高中压转子临界(1540r/min)时1号轴承轴振超标的问题，随起停次数的增多有恶化的趋势，且与转子热状态有一定关系，热态较冷态大，升速时最大已超过330μm，但运行停机降速时振动略超跳闸值;200r/min时2号、3号轴承轴振偏大，超过50μm，此时的振动数值为晃度值，即晃度偏大，且方向与定速后振动相位相同。定速3000r/min后2号轴承轴振偏大，4号轴承瓦振超标。2010年4月，该机进行了首次大修，大修时测得高中压转子过桥汽封处存在80μm弯曲，6月4日，大修后首次启动，启动过程中过高中压转子临界时1号轴承轴振仍然超标，定速3000r/min后只有4号轴承瓦振超标，瓦振数值与轴振数值相当，7号轴承轴振并不大，最大不超过35μm，但由于锅炉结焦灭火，机组发生了几次甩负荷之后7号轴承振动出现爬升，其中7号X方向振动变化最明显，9月24日，7号X方向振动已爬升至101μm。由9月24日的7号X方向振动谱图，可知引起振动变化的主振频率为基频，基频幅值、相位均较稳定，相位为129°，并伴随有一定量的2倍频、3倍频等高频分量。11月28日，7号轴承振动增大到330μm，振动幅值存在明显波动，由11月28日的7号X方向振动谱图，可知引起振动变化的主振频率为基频，基频振动幅值已增至305μm，相位变为249°，2倍频、3倍频等高频分量也有所增加。
2轴瓦振动原因的初步分析
通过对机组参数反复调整后的振动反应进行分析，可能造成发电机5号、6号轴承轴振动不稳定、易发散的原因可能有以下几个方面:⑴按制造厂家机组说明书要求机组润滑油压力应控制在0．14～0．16MPa之间，现阶段机组定速后润滑油压通过润滑油调节阀最低只能调整到0．185MPa。可能存在机组润滑油压过高，造成轴瓦油膜不稳定。⑵顶轴油泵停止运行后，通过对表3中各轴承油膜压力的大小分析，4号轴承油膜压力为6．5MPa、5号轴承油膜压力只有1．5MPa，说明4号、5号轴承存在载荷分布不均，5号轴承存在载荷过小的现象，在机组运行过程中造成5号轴瓦振动成发散状振动。⑶低压转子与发电机转子对中值与厂家说明书要求值存在偏差，造成在机组转速升高的情况下，离心力随转速的上升不断加大，造成5号轴瓦振动升高。⑷发电机5号轴承顶隙过大侧隙过小，造成转子在转动过程中晃动。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆经查安装记录及监理签证记录，轴瓦顶隙及侧隙符合制造厂产品质量证明书要求，可排除。⑸经振动监测仪监测5号、6号轴瓦频谱图分析，主要振动频率呈低频特性，约为同步振动频率的50%左右。可怀疑为发电机轴承稳定性不好，在机组升速过程中出现轴承自激振动。
3处理方案及效果
(1)对于启动过程中的动静碰摩，采取的处理措施是在保证振动可控的前提下，提高机组升速的速率，使其快速通过临界区，一般经过几次启停就能通过临界转速。(2)对于带负荷后的动静碰摩，采取的处理措施是降低机组升负荷的速率，升负荷期间观察振动变化情况，根据振动变化情况决定是继续升负荷，还是降负荷，亦或是维持负荷不变。借鉴以往处理动静碰摩故障的经验，根据该机的实际振动情况，现场采取了如下处理措施:方案一:将机组升负荷的速率降至1MW/min，如果1、2号轴瓦振动变化量不超过10μm，按照1MW/min的速率继续升负荷;如果1、2号轴瓦振动变化量超过10μm，停止升负荷，观察1、2号轴瓦振动变化情况，如果观察期间1、2号轴瓦振动变化量没有超过20μm，就开始减小，继续观察1、2号轴瓦振动，直至恢复至爬升前的数值或者振动不在减小，机组继续按照1MW/min的速率升负荷，如果观察期间1、2号轴瓦振动变化量超过了20μm，降低机组负荷和主汽压力，直至1、2号轴瓦振动不再爬升，待1、2号轴瓦振动恢复至爬升前的数值或者振动不在减小，按照上面的办法继续升负荷。采取将升负荷速率控制在1MW/min来磨大汽封间隙的办法，经过5天的磨汽封，机组能够稳定在220MW负荷运行，负荷超过220MW后，1、2号轴瓦振动就出现爬升。通过5天的磨汽封，只有在负荷低于220MW时，振动才有所改善，但负荷高于220MW后，振动仍然存在异常，未见明显改善。这说明采取这样磨大汽封的方法，很难将高中压缸布莱登汽封磨掉。造成布莱登汽封间隙难以磨大的原因是布莱登汽封闭合时作用在汽封上的蒸汽压力F1大于弹簧力F2］，即F1＞F2，当布莱登汽封闭合后，如果发生动静碰摩，布莱登汽封会受到转子的挤压力F3，就会造成F1小于F2与F3之和，即F1＜F2+F3，从而导致布莱登汽封打开，汽封间隙变大，动静碰摩消失。
结语
(1)1号轴承过临界振动超标且不断恶化的原因是高中压转子存在较大的一阶不平衡质量和高中压转子发生了弯曲。引起其发生弯曲的原因是动静碰摩和转子残余应力较大。动静碰摩是投产和检修后首次启动高中压转子经常遇到的，所以在启动过程中，要严格控制机组振动，不要强行过临界。转子残余应力大引起的转子弯曲已有多台机组发生。(2)4号轴承瓦振超标的原因是4号轴承刚度太低，导致其固有频率接近工作转速频率，使得4号轴承在工作转速附近发生共振。这是坐落在排汽缸上轴承经常遇到的问题。建议有大修机会时，联系汽轮机厂家，对低压缸进行进行加固。(3)7号轴承振动爬升的原因是轴瓦紧力不足和下垫铁松动。对于可倾瓦轴承，下垫铁松动已发生过多起。检修时一定要加强对轴承下垫铁紧固情况的检查。
参考文献：
［1］施维新，石静波．汽轮发电机组振动及事故［M］．北京:中国电力出版社，2008．
［2］王延博，寇胜利．330MW机组汽轮机中压转子不稳定振动诊断分析［J］．热力发电，2004，(10):62－64．
［3］施维新．汽轮机工作转速下转轴磨碰振动特征及其诊断［J］．河北电力技术，1994，(3):1－8．
［4］何新荣，傅行军，郭嘉．某660MW汽轮发电机组调试期间振动故障分析及处理［J］．汽轮机技术，2017，59(1):75－80．
［5］庞占雄，李庆华，郭建东，等．布莱登汽封在捷制500MW汽轮机改造中的应用［J］．山西电力，2009，(3):37－53．
论文作者:王更阳
论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/13
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