宝钢集团新疆八一钢铁有限公司 新疆乌鲁木齐 830022
摘要：汽轮发电机组是电厂中最关键的设备，由于其具有的结构复杂性和环境特殊性，造成机组的故障率较高，且故障危害性很大。国外汽轮机组的制造和运行均达到了较高水平，机组轴系稳定性好，整机动力特性优良，性能稳定；而我国由于设备生产加工工期短、运行操作不当以及对振动限值要求更高等方面的因素，仍有部分机组存在轴系振动问题。所以汽轮发电机组的稳定运行，是我国电力行业在今后相当长的时间里要解决的一个关键问题。导致汽轮发电机组轴系振动的因素是多方面的，为了彻底解决此问题，需要通过现场试验观察和系统的总结分析，找出机组轴系振动的原因，并得出处理方法。
关键词：12MW汽轮发电机组；轴系振动；原因分析
1、系统概况
发电厂工程设计了2台由南京汽轮电机（集团）有限责任公司生产的型号为C12-3.43/0.98的单缸、单轴、凝汽式汽轮机。机组均选用了由南京汽轮电机（集团）有限责任公司提供的配套发电机。该发电机机组额定转速3000r/min，工作汽源（额定参数）435℃/3.43MPa；汽轮机转子临界转速1470r/min（设计值），汽轮机-发电机轴系临界转速1735r/min（设计值），该机组厂家提供的轴振报警值设定为60μm，跳机值为100μm，无瓦振保护。
2、轴系简介及振动情况
1#汽轮发电机组轴系如图1所示，由汽轮机转子和发电机转子两部分组成，汽轮机转子通过1#、2#瓦进行支撑，1#瓦布置在前轴承座内，前轴承座通过前座架固定在汽轮机基础平台上；2#瓦布置在后轴承座内，后轴承座用螺栓固定在后汽缸上，后汽缸用螺栓及半圆垫圈固定在后座架上，后座架直接固定在汽轮机基础平台上。发电机通过3#、4#瓦进行支撑，3#瓦同样布置在后轴承座内；4#瓦布置在独立的落地式轴承座内；汽轮机转子通过刚性联轴器带动直接发电机。
运行中振动上升，通过检修找到原因处理，1#汽轮发电机组在调试过程中（第一次冲转时）发现，如图1所示，发电机3#、4#瓦处轴振偏大，均已经超过报警值60μm，4#瓦最高达91μm。1#汽轮发电机组冲转后，分别在500r/min、1000r/min时低速暖机，以检查机组内部的摩擦情况。无异常情况后，通过DEH设定控制升速至2200r/min，进行中速暖机。但当升速至2200r/min时，发现发电机轴振值偏大，3#瓦处DCS上测点显示87μm左右、4#瓦处DCS上测点显示94μm左右，现场实测3#瓦处瓦振最大为30μm（垂直），4#瓦处瓦振最大为25μm（轴向）；当通过DEH设定控制升速至2800r/min，3#瓦处DCS上测点显示56μm左右，4#瓦处DCS上测点显示86μm左右；手动控制升速至3000r/min，轴振与瓦振无明显变化；当负荷在8000kW以下时，3#瓦处DCS上测点显示66μm左右，4#瓦处DCS上测点显示94μm左右，现场实测3#瓦处瓦振最大为30μm（垂直），4#瓦处瓦振最大为25μm（轴向）；当负荷在8000～12000kW之间时，3#瓦处DCS上测点显示80μm左右，4#瓦处DCS上测点显示97μm左右，现场实测3#瓦处瓦振最大为35μm（垂直），4#瓦处瓦振最大为22μm（水平）。
3、轴瓦振动测量及分析
为了便于分析轴振变化的原因，对汽轮发电机组各轴瓦处的瓦振进行了测量，测量情况见表1。
从表1中，我们可以看到机组在不同转速、不同负荷下各轴瓦的振动情况，所记录数值均符合电力部《施工及验收技术规范》汽机篇（DL5011-92）的规定和厂家的技术要求。
4、轴振分析及处理
根据汽轮发电机组各轴瓦振动情况，3#轴瓦垂直方向稍大些，但也符合规范小于30μm优良值的要求。影响轴振变化的原因如下：①转子质量不平衡；②联轴器安装不符合规范；③动静摩擦；④基础松动或接触不好，套装部件松动；⑤轴瓦处油膜振荡；⑥汽轮机气流激振；⑦发电机匝间短路。从现场实际情况看，初步排除了动静摩擦的因素，因为从汽轮机冲转到定速的全过程，均设有专人检查汽轮机动静的摩擦情况，未发现异常情况；也排除了基础松动或接触不良引起的异常，因为检查轴承座地脚的振动均未超过10μm。
气流激振常有下列情况：①汽封圆周间隙相差大，以致形成涡动。②调节汽门的开度到一定值，振动发生，跨过后振动消失，且重复性好。但汽轮机侧无论轴振还是瓦振并不大，均符合安装标准，因此，排除了汽轮机气流激振的因素，轴瓦处油膜振荡也被排除，因为若产生油膜振荡，轴瓦处润滑油压必定波动很大，但从汽轮机冲转到定速的全过程，各瓦处润滑油压均较稳定，未发现较大波动的异常情况；发电机匝间短路的可能性也很低，因为此发电机是新安装的机组，发电机在出厂前做过性能试验且报告合格，汽轮机在第一次冲转定速后，调试单位现场对发电机又做了性能试验，结果也没有问题。因此问题主要集中在联轴器安装可能不符合规范和转子质量不平衡上。经过现场我方与调试、施工单位专家组研究，初步怀疑是联轴器安装问题，决定停机后复测对轮。停机后对1#机器——发电机联轴器进行了复测，复测数据满足规范要求，未发现问题。
此后，1#机组第二次冲转，轴振与第一次比无明显变化，但3#轴瓦处瓦振却有所增大，垂直方向达到了57μm，其他方向均小于30μm。初步怀疑3#轴瓦紧力过小，决定停机后对3#轴瓦紧力进行复测。复测结果显示小于10μm，几乎无紧力。考虑到3#轴瓦处轴振值也偏大，为此增加紧力至60μm。
随后，1#机第3次冲转，3#轴瓦处瓦振实测结果垂直方向小于23μm，但轴振仍无明显变化。经过在现场与调试、施工单位专家组研究，初步怀疑为发电机转子高速动不平衡所致，待机组大修时安排返厂做高速动平衡试验。
5、结语
随着科技的迅速发展，工业企业对其生产过程的自动化程度要求越来越高，以前只有在大型机组上才采用的控制技术，也被小型机组广泛采用。这样，对生产小型机组的制造厂的要求就越来越高，对其产品的质量及可靠性的要求逐渐提高。制造企业应该在这些方面不断进行改进和完善，以取得更大发展。
参考文献：
［1］倪秋华，朱晓东．汽轮发电机组状态监测和故障诊断的发展与趋势［Ｊ］．汽轮机技术，２０１１，５３（３）：２２０－２２４．
［2］李继伟．汽轮发电机组异常振动原因分析及处理［Ｊ］．设备管理与维修，２０１０（１０）：４４－４６．
［3］杨国安．滑动轴承故障诊断实用技术［Ｍ］．北京：中国石化出版社，２０１２．
论文作者:王真勇,
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第03期
论文发表时间:2019/6/17
标签：机组论文; 汽轮机论文; 汽轮论文; 轴瓦论文; 发电机论文; 联轴器论文; 转子论文; 《当代电力文化》2019年第03期论文;