超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組振動故障處理案例(華中所張文濤)

1、超臨界超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組振動汽輪發(fā)電機(jī)組振動故障故障處理案例處理案例20162016年年0101月月1 15 5日日 西安西安報告人：張文濤報告人：張文濤目前，目前，600MW及及600MW以上汽輪發(fā)電機(jī)組已成為以上汽輪發(fā)電機(jī)組已成為我國電力行業(yè)的主力機(jī)組，其安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重我國電力行業(yè)的主力機(jī)組，其安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義要意義。軸。軸系長度的增加、支撐方式的多樣性，啟系長度的增加、支撐方式的多樣性，啟動過程中和帶負(fù)荷期間出現(xiàn)的的動靜碰磨，運(yùn)行一動過程中和帶負(fù)荷期間出現(xiàn)的的動靜碰磨，運(yùn)行一段時間后的平衡惡化段時間后的平衡惡化等普通強(qiáng)迫振動等普通強(qiáng)迫振動，還有一些，還有一些諸諸如汽流如汽流激

2、振和油膜振蕩激振和油膜振蕩等自激振動等自激振動仍不時發(fā)生。下仍不時發(fā)生。下面我分享兩面我分享兩個超臨界機(jī)組的振動個超臨界機(jī)組的振動故障處理案例。故障處理案例。概述主要內(nèi)容660MW超超臨界機(jī)組軸系振動故障診斷和處理超超臨界機(jī)組軸系振動故障診斷和處理600MW超臨界機(jī)組異常振動故障處理超臨界機(jī)組異常振動故障處理660MW660MW超超臨界超超臨界機(jī)組軸系振動機(jī)組軸系振動故障診斷故障診斷和處理和處理機(jī)組機(jī)組是是660MW汽輪機(jī)，為超超臨界、一次中間再熱、三缸汽輪機(jī)，為超超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽凝汽式汽輪機(jī)，型號為四排汽凝汽式汽輪機(jī)，型號為N660-25.0/600/600，該機(jī)組共，該機(jī)組

3、共有有9個軸承個軸承，機(jī)組，機(jī)組軸系如圖軸系如圖1所示所示。660MW660MW超超臨界超超臨界機(jī)組軸系振動機(jī)組軸系振動故障診斷故障診斷和處理和處理一、首次啟動暖機(jī)一、首次啟動暖機(jī)660MW660MW超超臨界機(jī)組軸系振動超超臨界機(jī)組軸系振動故障診斷和處理故障診斷和處理從上圖可以看出，從上圖可以看出，1549 r/min暖機(jī)期間，暖機(jī)期間，7Y軸振不斷增加，軸振不斷增加，其主要頻率分量為基頻，相位略有變化。從振動幅值的增加其主要頻率分量為基頻，相位略有變化。從振動幅值的增加量和時間來看，可以較為明確地判斷該軸承附近出現(xiàn)了動靜量和時間來看，可以較為明確地判斷該軸承附近出現(xiàn)了動靜碰碰摩。決定摩。決定

4、逐步檢查油擋、軸承和密封瓦，并測量相關(guān)間隙逐步檢查油擋、軸承和密封瓦，并測量相關(guān)間隙。660MW660MW超超臨界機(jī)組軸系振動超超臨界機(jī)組軸系振動故障診斷和處理故障診斷和處理停機(jī)后拆除發(fā)電機(jī)停機(jī)后拆除發(fā)電機(jī)7瓦側(cè)端蓋，檢查油擋、軸承、密瓦側(cè)端蓋，檢查油擋、軸承、密封瓦等部件，發(fā)現(xiàn)密封瓦下瓦磨損較重封瓦等部件，發(fā)現(xiàn)密封瓦下瓦磨損較重660MW660MW超超臨界機(jī)組軸系振動超超臨界機(jī)組軸系振動故障診斷和處理故障診斷和處理故障分析和處理故障分析和處理隨后對隨后對7瓦側(cè)密封瓦進(jìn)行了處理瓦側(cè)密封瓦進(jìn)行了處理，對檢修情況進(jìn)行了，對檢修情況進(jìn)行了了解，了解，重新調(diào)整重新調(diào)整了相關(guān)間隙了相關(guān)間隙并再次啟動運(yùn)行

5、。此次并再次啟動運(yùn)行。此次中速暖機(jī)過程中中速暖機(jī)過程中7Y軸振振動幅值最大約軸振振動幅值最大約140m，較，較檢修之前偏大檢修之前偏大，但在，但在約約4個小時的暖機(jī)時間內(nèi)比較穩(wěn)個小時的暖機(jī)時間內(nèi)比較穩(wěn)定。最后機(jī)組順利升速至定。最后機(jī)組順利升速至3000r/min，表表中中給給出了部出了部分測點(diǎn)的振動分測點(diǎn)的振動數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)660MW660MW超超臨界機(jī)組軸系振動超超臨界機(jī)組軸系振動故障診斷和處理故障診斷和處理可以看出，可以看出，兩兩個低壓轉(zhuǎn)子的軸振合格，但軸承振動個低壓轉(zhuǎn)子的軸振合格，但軸承振動超標(biāo)。其主頻率是基頻，空載狀態(tài)下的幅值和相位超標(biāo)。其主頻率是基頻，空載狀態(tài)下的幅值和相位穩(wěn)定穩(wěn)定?？紤]。

6、考慮到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸振和軸承振動仍在合格到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸振和軸承振動仍在合格范圍，且沒有帶負(fù)荷過程的振動數(shù)據(jù)，決定首先平范圍，且沒有帶負(fù)荷過程的振動數(shù)據(jù)，決定首先平衡低壓轉(zhuǎn)子衡低壓轉(zhuǎn)子。660MW660MW超超臨界機(jī)組軸系振動超超臨界機(jī)組軸系振動故障診斷和處理故障診斷和處理 轉(zhuǎn)速 5x 5y 5瓦 6x 6y 6瓦 7x 7y 7瓦 8x 8y 8瓦3000 r/min 77 81 45 49 78 63 37 81 45 43 78 39轉(zhuǎn)速 5x 5y 5瓦 6x 6y 6瓦 7x 7y 7瓦 8x 8y 8瓦3000r/min 37 41 30 47 80 41 46 98 42 37 63

7、 47660MW660MW超超臨界機(jī)組軸系振動超超臨界機(jī)組軸系振動故障診斷和處理故障診斷和處理可以看出，此次定速時低壓可以看出，此次定速時低壓B轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的振動已轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的振動已降至合格范圍，但降至合格范圍，但7Y軸振和軸振和7、8瓦的軸承振動幅值仍偏瓦的軸承振動幅值仍偏大，振動幅值大的原因是發(fā)電機(jī)在檢修大，振動幅值大的原因是發(fā)電機(jī)在檢修后后平衡狀態(tài)發(fā)生平衡狀態(tài)發(fā)生了變化了變化，由于調(diào)度的原因，并考慮到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子帶負(fù)荷由于調(diào)度的原因，并考慮到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子帶負(fù)荷會產(chǎn)生熱變形量。決定帶負(fù)荷監(jiān)視運(yùn)行，利用臨停的機(jī)會產(chǎn)生熱變形量。決定帶負(fù)荷監(jiān)視運(yùn)行，利用臨停的機(jī)會再對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行相應(yīng)的動

8、平衡處理會再對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行相應(yīng)的動平衡處理低壓轉(zhuǎn)子動平衡后的數(shù)據(jù)如下低壓轉(zhuǎn)子動平衡后的數(shù)據(jù)如下660MW660MW超超臨界機(jī)組軸系振動超超臨界機(jī)組軸系振動故障診斷和處理故障診斷和處理二二、首次帶負(fù)荷、首次帶負(fù)荷機(jī)組負(fù)荷機(jī)組負(fù)荷630MW時的部分軸系振動數(shù)據(jù)時的部分軸系振動數(shù)據(jù) 負(fù)荷 5x 5y 5瓦 6x 6y 6瓦 7x 7y 7瓦 8x 8y 8瓦 630MW 32 66 20 45 80 33 74 148 44 101 63 76可以看出，高負(fù)荷時，發(fā)電機(jī)振動較空載時變大，尤其是軸承振動，幅值已可以看出，高負(fù)荷時，發(fā)電機(jī)振動較空載時變大，尤其是軸承振動，幅值已超標(biāo)。對數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，

9、幅值的主頻率是基頻，相位穩(wěn)定，振動變大的原超標(biāo)。對數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，幅值的主頻率是基頻，相位穩(wěn)定，振動變大的原因是帶負(fù)荷時，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了熱變形，與偏大的原始振動疊加，導(dǎo)致幅因是帶負(fù)荷時，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了熱變形，與偏大的原始振動疊加，導(dǎo)致幅值值進(jìn)一步進(jìn)一步變變大，不排除較大的振動誘發(fā)密封大，不排除較大的振動誘發(fā)密封瓦瓦等等處處出現(xiàn)動靜碰摩。處理方案出現(xiàn)動靜碰摩。處理方案如前述，降低空載時振動幅值，并綜合考慮到帶負(fù)荷時的振動數(shù)據(jù)，制定加如前述，降低空載時振動幅值，并綜合考慮到帶負(fù)荷時的振動數(shù)據(jù)，制定加重方案，保證空載和帶負(fù)荷狀態(tài)下的軸系振動降重方案，保證空載和帶負(fù)荷狀態(tài)下的軸系振動降至至合格的合

10、格的范圍范圍。對機(jī)組升速。對機(jī)組升速、空載和帶負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行了綜合處理，結(jié)合轉(zhuǎn)子陣型特征，最終選擇的加重、空載和帶負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行了綜合處理，結(jié)合轉(zhuǎn)子陣型特征，最終選擇的加重平面是低發(fā)對輪平面是低發(fā)對輪加重后空載狀態(tài)下振動數(shù)據(jù)加重后空載狀態(tài)下振動數(shù)據(jù)660MW660MW超超臨界機(jī)組軸系振動超超臨界機(jī)組軸系振動故障診斷和處理故障診斷和處理轉(zhuǎn)速 5x 5y 5瓦 6x 6y 6瓦 7x 7y 7瓦 8x 8y 8瓦 3000 r/min 51 60 30 48 71 42 32 45 30 24 27 17軸系各測點(diǎn)振動均在合格范圍，機(jī)組的振動故障處理已基本結(jié)軸系各測點(diǎn)振動均在合格范圍，機(jī)組的振動故障處

11、理已基本結(jié)束。但由于廠方希望低壓束。但由于廠方希望低壓B轉(zhuǎn)子振動能進(jìn)一步降低，隨后對低轉(zhuǎn)子振動能進(jìn)一步降低，隨后對低壓壓B轉(zhuǎn)子進(jìn)行了微調(diào)轉(zhuǎn)子進(jìn)行了微調(diào)。調(diào)整配重后，空載及帶負(fù)荷振動數(shù)據(jù)調(diào)整配重后，空載及帶負(fù)荷振動數(shù)據(jù)660MW660MW超超臨界機(jī)組軸系振動超超臨界機(jī)組軸系振動故障診斷和處理故障診斷和處理 轉(zhuǎn)速 5x 5y 5瓦 6x 6y 6瓦 7x 7y 7瓦 8x 8y 8瓦3000 r/min 29 29 19 36 49 26 31 38 17 19 22 18 320MW 60 69 26 36 55 31 47 24 23 25 21 18軸系振動優(yōu)良軸系振動優(yōu)良機(jī)組機(jī)組檢修后首次

12、啟動過程中振動大無法升速的原檢修后首次啟動過程中振動大無法升速的原因是發(fā)電機(jī)密封瓦出現(xiàn)了動靜碰摩，處理后碰摩因是發(fā)電機(jī)密封瓦出現(xiàn)了動靜碰摩，處理后碰摩現(xiàn)象消失，升速過程振動現(xiàn)象消失，升速過程振動正常正常發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子帶負(fù)荷后振動超標(biāo)的原因是檢修后產(chǎn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子帶負(fù)荷后振動超標(biāo)的原因是檢修后產(chǎn)生了新的質(zhì)量不平衡，低壓生了新的質(zhì)量不平衡，低壓B轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速下的振動故障原因是存在較大的殘余二階質(zhì)量振動故障原因是存在較大的殘余二階質(zhì)量不平衡不平衡。660MW660MW超超臨界機(jī)組軸系振動超超臨界機(jī)組軸系振動故障診斷和處理故障診斷和處理三、總結(jié)三、總結(jié)該機(jī)組是該機(jī)組是600MW超臨界、一次中間

13、再熱、三缸四排汽凝汽超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽凝汽式汽輪機(jī)，型號是式汽輪機(jī)，型號是CLN600-24.2/566/566，該機(jī)組共有，該機(jī)組共有9個軸個軸承，承，1、2號軸承為支承高中壓轉(zhuǎn)子的落地軸承，號軸承為支承高中壓轉(zhuǎn)子的落地軸承，3、4號軸承號軸承為支承低壓為支承低壓A轉(zhuǎn)子的兩個汽缸軸承，轉(zhuǎn)子的兩個汽缸軸承，5、6號軸承為支承低壓號軸承為支承低壓B轉(zhuǎn)子的兩個汽缸軸承，轉(zhuǎn)子的兩個汽缸軸承，7、8號軸承為發(fā)電機(jī)的兩個端蓋軸號軸承為發(fā)電機(jī)的兩個端蓋軸承，承，9號軸承為勵磁短節(jié)支承軸承號軸承為勵磁短節(jié)支承軸承600MW600MW超臨界機(jī)組超臨界機(jī)組異常異常振動振動故障處理故障處理機(jī)組機(jī)組啟

14、動啟動升速過程正常，但在額定轉(zhuǎn)速停留時，升速過程正常，但在額定轉(zhuǎn)速停留時，6號號軸承振動持續(xù)增加，被迫停機(jī)，無法進(jìn)行相關(guān)的電軸承振動持續(xù)增加，被迫停機(jī)，無法進(jìn)行相關(guān)的電氣試驗(yàn)，影響機(jī)組的正常氣試驗(yàn)，影響機(jī)組的正常運(yùn)行運(yùn)行。下面從機(jī)組振動測。下面從機(jī)組振動測試，故障原因分析，治理方案的確定和實(shí)施等幾個試，故障原因分析，治理方案的確定和實(shí)施等幾個方面進(jìn)行了方面進(jìn)行了介紹。介紹。600MW600MW超臨界機(jī)組超臨界機(jī)組異常異常振動振動故障處理故障處理啟動后定速啟動后定速3000r/min時的軸系振動測試數(shù)據(jù)如下時的軸系振動測試數(shù)據(jù)如下600MW600MW超臨界機(jī)組超臨界機(jī)組異常異常振動振動故障處理故

15、障處理一一、振動測試、振動測試 轉(zhuǎn)速 5x 5y 5瓦 6x 6y 6瓦 7x 7y 7瓦 8x 8y 8瓦3000 r/min 52 38 37 125 93 45 60 74 49 36 38 23隨后機(jī)組定速隨后機(jī)組定速3000r/min，準(zhǔn)備做相關(guān)電氣試驗(yàn)。在等待準(zhǔn)，準(zhǔn)備做相關(guān)電氣試驗(yàn)。在等待準(zhǔn)備的過程中備的過程中6瓦軸承振動逐漸增大，幅值超過瓦軸承振動逐漸增大，幅值超過100m，手動，手動停機(jī)。下圖給停機(jī)。下圖給出了出了幾個軸承的趨勢圖幾個軸承的趨勢圖600MW600MW超臨界機(jī)組超臨界機(jī)組異常異常振動振動故障處理故障處理可以可以看出，看出，3000 r/min下空載運(yùn)行約下空載運(yùn)行

16、約35分鐘，分鐘，7號軸號軸承通頻幅值由承通頻幅值由50m增大到增大到80m，6瓦軸承已超過瓦軸承已超過100m，軸承振幅值主頻為基頻，幅值增大過程中軸承振幅值主頻為基頻，幅值增大過程中，相位略，相位略有變化，手動打閘停機(jī)。有變化，手動打閘停機(jī)。600MW600MW超臨界機(jī)組超臨界機(jī)組異常異常振動振動故障處理故障處理轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的振動情況取決于激振力和軸承動剛度的影軸承系統(tǒng)的振動情況取決于激振力和軸承動剛度的影響，在線性系統(tǒng)中，部件呈現(xiàn)的振幅與作用在該部件上的激響，在線性系統(tǒng)中，部件呈現(xiàn)的振幅與作用在該部件上的激振力振力成正比成正比，與與動剛度成動剛度成反比反比。6、7 號軸振和瓦振都以

17、工頻分量為主，屬于強(qiáng)迫振動范疇，號軸振和瓦振都以工頻分量為主，屬于強(qiáng)迫振動范疇，振動爬升增加的幅值也以工頻分量為主，振動爬升增加的幅值也以工頻分量為主，6號軸振值由號軸振值由 126m爬升至爬升至149m，6號瓦瓦振由最初號瓦瓦振由最初 49m爬升至爬升至100m，有繼續(xù)增大的趨勢。爬升過程中軸振和瓦振的相位基本未，有繼續(xù)增大的趨勢。爬升過程中軸振和瓦振的相位基本未變，屬于工頻失穩(wěn)變，屬于工頻失穩(wěn)問題問題。600MW600MW超臨界機(jī)組超臨界機(jī)組異常異常振動振動故障處理故障處理二、故障分析和處理二、故障分析和處理機(jī)組機(jī)組定速后，軸振以及軸承振動的基頻相位、激振力的位置定速后，軸振以及軸承振動的

18、基頻相位、激振力的位置及轉(zhuǎn)子的不平衡量都基本不變，在排除動靜碰摩的情況下，及轉(zhuǎn)子的不平衡量都基本不變，在排除動靜碰摩的情況下，引起基頻幅值持續(xù)緩慢上升的故障原因在于軸承座整體動剛引起基頻幅值持續(xù)緩慢上升的故障原因在于軸承座整體動剛度緩慢下降或存在結(jié)構(gòu)度緩慢下降或存在結(jié)構(gòu)共振共振。600MW600MW超臨界機(jī)組超臨界機(jī)組異常異常振動振動故障處理故障處理定速定速3000 r/min初期，初期，6號軸承軸振最大號軸承軸振最大125m，主要是基頻，主要是基頻分量，表明低壓轉(zhuǎn)子存在較大的不平衡量，但不是引起分量，表明低壓轉(zhuǎn)子存在較大的不平衡量，但不是引起 6、7 號瓦振、軸振不穩(wěn)定的原因。引起號瓦振、軸

19、振不穩(wěn)定的原因。引起 6、7 號瓦振、號瓦振、 軸振爬升軸振爬升最有可能的最有可能的因素是軸承座因素是軸承座動力特性發(fā)生了變化，使得軸承座動力特性發(fā)生了變化，使得軸承座動剛度下降，并影響支撐系統(tǒng)的固有頻率動剛度下降，并影響支撐系統(tǒng)的固有頻率。措施措施： 降低降低軸系的激振力軸系的激振力-通過動平衡處理降低軸振通過動平衡處理降低軸振； 提高提高軸承座的動剛度軸承座的動剛度-具備條件時需要相關(guān)軸承參數(shù)（接具備條件時需要相關(guān)軸承參數(shù)（接觸面和間隙等觸面和間隙等）600MW600MW超臨界機(jī)組超臨界機(jī)組異常異常振動振動故障處理故障處理經(jīng)討論決定，優(yōu)先對低壓轉(zhuǎn)子進(jìn)行動平衡，降低原經(jīng)討論決定，優(yōu)先對低壓轉(zhuǎn)

20、子進(jìn)行動平衡，降低原始激振力，從而降低共振峰值，以保證空載時各項(xiàng)始激振力，從而降低共振峰值，以保證空載時各項(xiàng)試驗(yàn)的順利完成。帶負(fù)荷后，隨著低壓缸進(jìn)汽量的試驗(yàn)的順利完成。帶負(fù)荷后，隨著低壓缸進(jìn)汽量的增大，整體剛度會增加，增大，整體剛度會增加，6號軸承振動會進(jìn)一步降低號軸承振動會進(jìn)一步降低600MW600MW超臨界機(jī)組超臨界機(jī)組異常異常振動振動故障處理故障處理對軸系的振動數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，低壓對軸系的振動數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，低壓B轉(zhuǎn)子振動以二階陣型轉(zhuǎn)子振動以二階陣型為主，綜合考慮熱變形量，實(shí)施了反對稱形式的配重。分別為主，綜合考慮熱變形量，實(shí)施了反對稱形式的配重。分別在低壓在低壓B轉(zhuǎn)子兩端加重轉(zhuǎn)子兩端加重300g后啟動運(yùn)行，額定轉(zhuǎn)速下后啟動運(yùn)行，額定轉(zhuǎn)速下6號軸號軸承振動仍有所增加，但最終穩(wěn)定在承振動仍