1030MW機(jī)組#5瓦振動(dòng)異常情況分析

精品文檔-下載后可編輯MW機(jī)組#5瓦振動(dòng)異常情況分析華能金陵電廠1030MW汽輪機(jī)發(fā)生#5瓦振動(dòng)大的問(wèn)題，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全性。通過(guò)對(duì)振動(dòng)根本原因的分析并采取有效措施，降低了機(jī)組的振動(dòng)。保證了設(shè)備的可靠運(yùn)行，同時(shí)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī)振動(dòng)碰磨

1概況

1.1機(jī)組概況

汽輪機(jī)是上海汽輪機(jī)有限公司引進(jìn)德國(guó)西門子技術(shù)生產(chǎn)的1030MW超超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組，型號(hào)為N1030-26.25/600/600（TC4F），額定功率1030MW，最大出力1065.932MW。型式為超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式、八級(jí)回?zé)岢槠?。機(jī)組膨脹系統(tǒng)體現(xiàn)西門子獨(dú)特的技術(shù)風(fēng)格：絕對(duì)死點(diǎn)及相對(duì)死點(diǎn)均在高中壓之間的推力軸承處，因此動(dòng)靜葉片的相對(duì)間隙變化最小。中、低壓各汽缸之間有推拉裝置，汽缸在軸承座上用耐磨、滑動(dòng)性能良好的低摩擦合金介質(zhì)支撐。

機(jī)組四根轉(zhuǎn)子分別由五只徑向軸承來(lái)支承，除高壓轉(zhuǎn)子由兩個(gè)徑向軸承支承外，其余三根轉(zhuǎn)子，即中壓轉(zhuǎn)子和兩根低壓轉(zhuǎn)子均只有一只徑向軸承支承。這種支承方式不僅結(jié)構(gòu)比較緊湊，主要還在于減少基礎(chǔ)變形對(duì)于軸承荷載和軸系對(duì)中的影響，使得轉(zhuǎn)子能平穩(wěn)運(yùn)行。

整個(gè)高壓缸靜子件和整個(gè)中壓缸靜子件由它們的貓爪支承在汽缸前后的二個(gè)軸承座上。而低壓部份靜子件中，外缸重量與其它靜子件的支承方式是分離的，即外缸的重量完全由與它焊在一起的凝汽器頸部承擔(dān)，其它低壓部件的重量通過(guò)低壓內(nèi)缸的貓爪由其前后的軸承座來(lái)支承。所有軸承座與低壓缸貓爪之間的滑動(dòng)支承面均采用低摩擦合金。它的優(yōu)點(diǎn)是具有良好的摩擦性能，不需要，有利于機(jī)組膨脹順暢。

1.2機(jī)組振動(dòng)概況

2022年3月30日14：00，#1機(jī)組負(fù)荷830MW，就地檢查發(fā)現(xiàn)#1汽輪機(jī)#5瓦振動(dòng)大，DCS畫面上瓦振5X在1.9―2.3mm/s波動(dòng)，5Y在2.6―3.4mm/s波動(dòng)（汽輪機(jī)瓦振保護(hù)動(dòng)作值11.8mm/s），軸振在0.046mm―0.052mm波動(dòng)（徑向振動(dòng)），DCS畫面顯示振動(dòng)值變化不大，DCS畫面顯示振動(dòng)值變化不大，就地實(shí)測(cè)#5瓦徑向水平和垂直兩個(gè)方向上振動(dòng)值不大，垂直0.057mm，水平0.01mm，但軸向振動(dòng)值較大，最大值可達(dá)0.4mm。

2振動(dòng)原因分析

由于#1汽輪機(jī)5瓦軸向振動(dòng)大，徑向振動(dòng)無(wú)明顯變化，且DCS振動(dòng)監(jiān)視是徑向振動(dòng)，軸向振動(dòng)DCS上無(wú)監(jiān)測(cè)，根據(jù)徑向振動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)分析，軸振、瓦振、1倍頻、2倍頻和0.5倍頻的振幅和相位均無(wú)明顯變化，單從數(shù)據(jù)上很難判斷出振動(dòng)的原因。采用排除法進(jìn)行排除。

2.1汽流激振現(xiàn)象與故障排除

汽流激振有兩個(gè)主要特征：一是應(yīng)該出現(xiàn)較大量值的低頻分量；二是振動(dòng)的增大受運(yùn)行參數(shù)的影響明顯，且增大應(yīng)該呈突發(fā)性，如負(fù)荷；三是調(diào)節(jié)汽門的開度到一定值，振動(dòng)發(fā)生，跨過(guò)后振動(dòng)消失，且重復(fù)性好。其原因主要是由于葉片受不均衡的氣體來(lái)流沖擊就會(huì)發(fā)生汽流激振；對(duì)于大型機(jī)組，由于末級(jí)較長(zhǎng)，氣體在葉片膨脹末端產(chǎn)生流道紊亂也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象；軸封也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象。針對(duì)汽輪機(jī)組汽流激振的特征，其故障分析要通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的記錄每次機(jī)組振動(dòng)的數(shù)據(jù)，連同機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)的數(shù)據(jù)記錄，做出成組曲線，觀察曲線的變化趨勢(shì)和范圍。本機(jī)組整個(gè)振動(dòng)過(guò)程對(duì)機(jī)組的負(fù)荷由600MW調(diào)整至900MW機(jī)組的#5瓦振動(dòng)在0.4mm左右，無(wú)明顯的變化；對(duì)汽門的開度進(jìn)行不同程度的調(diào)整，機(jī)組#5瓦振動(dòng)值也無(wú)較明顯的變化；通過(guò)改變升降負(fù)荷速率，振動(dòng)值均無(wú)較明顯的改善，低頻分量也無(wú)較大的變化；聽棒對(duì)低壓缸內(nèi)部聽音，也無(wú)較明顯的汽流轟鳴音。基本可以排除由汽流激振引起的機(jī)組振動(dòng)。

2.2#5瓦軸承座剛性不均引起振動(dòng)特征原因及排除

軸承座剛性不足引起振動(dòng)主要特征是沿著軸承座垂直方向，振動(dòng)振幅值偏差較大，振動(dòng)衰減不均勻，存在跳躍性，主要原因是地腳螺絲松動(dòng)；軸承座與臺(tái)板接觸不良；基礎(chǔ)臺(tái)板與基礎(chǔ)接觸不良，降低了軸承箱的水平與軸向的剛性，引起軸承的振動(dòng)。就地測(cè)量#5軸承基礎(chǔ)和軸承座振動(dòng)差值不大，基礎(chǔ)垂直0.01mm，軸向0.01mm；軸承座垂直0.05mm，軸向0.09mm，用力矩扳手對(duì)軸承地腳螺栓進(jìn)行緊固，未發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)的螺栓；另由于本臺(tái)機(jī)組在2022年底投產(chǎn)，至今未發(fā)生機(jī)組#5瓦的振動(dòng)大現(xiàn)象，說(shuō)明#5瓦軸承的剛度安裝期間較好，在機(jī)組運(yùn)行期間很難發(fā)生軸承座與臺(tái)板接觸不良；基礎(chǔ)臺(tái)板與基礎(chǔ)接觸不良的情況，由此可以排除由軸承座的剛度不足引起機(jī)組振動(dòng)。

2.3#5瓦軸承本身問(wèn)題分析

由數(shù)據(jù)分析5瓦5X、5Y方向軸振不存在低頻量較大情況（5X在0.5―0.8μm波動(dòng)、5Y在0.6―0.9μm波動(dòng)），波動(dòng)幅度較小，振動(dòng)大時(shí)也無(wú)明顯的異音，而且頂軸油壓穩(wěn)定，綜上所述#5瓦本身存在問(wèn)題的可能性不大，但也不能夠完全排除軸瓦本身沒有問(wèn)題，需要在檢修期間對(duì)軸瓦進(jìn)行徹底檢查。

2.4中心不正引起振動(dòng)分析

#5瓦DCS畫面上瓦振5X在1.9―2.3mm/s波動(dòng)，5Y在2.6―3.4mm/s波動(dòng)，軸振在0.046mm―0.052mm波動(dòng)（徑向振動(dòng)），波動(dòng)較小，且1倍頻和2倍頻也無(wú)明顯的變化，也無(wú)8字形軌跡；轉(zhuǎn)子中心不正大多發(fā)生在機(jī)組安裝或檢修期間，未能夠按照廠家規(guī)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行安裝，所以大多發(fā)生在機(jī)組在機(jī)組安裝或機(jī)組檢修后啟動(dòng)期間發(fā)生振動(dòng)，而本次#5瓦振動(dòng)是在機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行期間發(fā)生的，且軸承載荷未發(fā)生較大變化，瓦溫也無(wú)變化，所以中心不正造成機(jī)組振動(dòng)可能性不大，但也不排除是由于軸承基礎(chǔ)下沉造成轉(zhuǎn)子中心不正原因，需要在機(jī)組檢修期間對(duì)中心進(jìn)行檢查。

2.5動(dòng)靜碰磨分析

對(duì)汽輪機(jī)降真空，高壓凝汽器真空值在6.1kpa至7.4kpa，汽輪機(jī)振動(dòng)有所緩解，能夠控制5瓦軸向振動(dòng)值由0.4mm降低到0.35mm左右，垂直振動(dòng)不超過(guò)0.05mm，水平振動(dòng)不超過(guò)0.02mm，就地軸瓦無(wú)異音。降低凝汽器真空值可緩解#5瓦的軸向振動(dòng)，但不能夠徹底解決振動(dòng)問(wèn)題，凝汽器真空對(duì)振動(dòng)有影響，可初步判斷內(nèi)部可能有動(dòng)靜碰磨。

調(diào)取主機(jī)的相關(guān)參數(shù)曲線，對(duì)就地振動(dòng)進(jìn)行觀察測(cè)量，嚴(yán)密監(jiān)視DCS畫面汽輪機(jī)各項(xiàng)參數(shù)，軸向位移、油系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)、真空、排汽溫度、軸封參數(shù)無(wú)明顯變化，但在機(jī)組振動(dòng)期間低脹由9.7mm突變到13.5mm，如圖1所示，低脹的突變說(shuō)明汽缸沿軸向產(chǎn)生3.8mm的軸向位移，汽輪機(jī)的膨脹存在問(wèn)題，且缸脹突變?cè)斐蓜?dòng)靜間隙變小，進(jìn)一步證明了泳才瞿サ目贍芐浴

查閱相關(guān)資料，與上汽廠核實(shí)，確認(rèn)#1機(jī)組#2低壓缸K1值（K1值為#2低壓缸第二級(jí)后轉(zhuǎn)子凸肩與第三級(jí)靜葉間隙值，K1值如圖2所示）安裝時(shí)為3mm，K1值標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為14mm，K1值較標(biāo)準(zhǔn)值偏小11mm，K1設(shè)計(jì)值偏小，且缸脹由9.7mm突變到13.5mm，汽缸沿軸向產(chǎn)生3.8mm的軸向位移，使動(dòng)靜間隙偏小，引起#2機(jī)組#5瓦軸向振動(dòng)。

通過(guò)圖2可以看出汽缸的膨脹會(huì)造成動(dòng)靜間隙減小，轉(zhuǎn)子和汽缸的靜葉的碰磨，引起機(jī)組的振動(dòng)。

3處理措施

3.1機(jī)組運(yùn)行期間臨時(shí)措施

制定詳細(xì)的軸瓦的固定方案，對(duì)軸瓦兩側(cè)進(jìn)行支撐，束縛軸瓦的軸向振動(dòng)。對(duì)軸瓦加固后，有效的控制了軸瓦的軸向振動(dòng)，加固后#5瓦的軸向振動(dòng)0.1mm以內(nèi)。制定和完善機(jī)組降振方案，適當(dāng)調(diào)整機(jī)組的真空值，加強(qiáng)對(duì)振動(dòng)的監(jiān)視和巡檢工作。

3.2機(jī)組檢修期間處理措施

利用機(jī)組檢修契機(jī)，對(duì)#2機(jī)組開低壓缸，#2低壓轉(zhuǎn)子返廠對(duì)K1值車削掉10mm，如圖二所示，保證了足夠的動(dòng)靜間隙，在汽缸膨脹值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)能夠保證足夠的安全間隙，徹底消除了動(dòng)靜碰磨造成機(jī)組振動(dòng)增大的安全隱患；對(duì)#5瓦進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷；對(duì)低壓缸、發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁機(jī)中心值重新進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)低發(fā)轉(zhuǎn)子中心（#5瓦處）存在一定的偏斜，利用檢修機(jī)會(huì)對(duì)軸系中心重新進(jìn)行調(diào)整至合格范圍。

機(jī)組