王海成 黃金庫 倪偉軍

華電能源哈爾濱第三發(fā)電廠 黑龍江哈爾濱市

一、前言

所用汽輪機(jī)組是引進(jìn)美國西屋技術(shù)并通過國產(chǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)后定型制造的首臺600MW火電機(jī)組，該機(jī)組于1996年投入生產(chǎn)，2011年進(jìn)行第四次大修。前箱、中箱臺板在2003年以及2007年大修過程中均發(fā)現(xiàn)臺板存在變形，導(dǎo)致前箱、中箱底面與臺板間存在較大面積間隙(最大處超過1.7mm)，當(dāng)時采用研磨臺板的方式進(jìn)行處理。此舉雖然解決了軸承箱與臺板接觸面的間隙問題，但由于研磨量較大造成1#、2#、3#瓦軸承標(biāo)高降低，軸系揚(yáng)度嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)值較大，進(jìn)而導(dǎo)致軸系失穩(wěn)，1#、2#、3#瓦軸振動較大，機(jī)組無法投入順序閥方式運(yùn)行。

二、軸系簡介

汽輪機(jī)組是哈汽廠生產(chǎn)的N600-16.7/537/537型機(jī)組，配以哈電機(jī)廠生產(chǎn)的SN-600-2YH型發(fā)電機(jī)。全機(jī)共有高、中、低I、低II、發(fā)電機(jī)、勵磁機(jī)6段轉(zhuǎn)子，設(shè)有1個推力軸承和11個徑向軸承，低I與低II轉(zhuǎn)子、低II與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間采用短軸連接。其中1#-4#軸瓦為4瓦塊可傾瓦，5#-8#瓦下瓦為可傾瓦，上瓦為圓筒瓦，9#-11#均為3瓦塊可傾瓦。盤車大齒輪位于低II轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器之間。各轉(zhuǎn)子相對尺寸如圖1所示。

三、影響機(jī)組軸系調(diào)整及穩(wěn)定的現(xiàn)狀分析

機(jī)組前箱、中箱臺板在2003年及2007年大修過程中均發(fā)現(xiàn)臺板存在變形導(dǎo)致前箱、中箱底面與臺板間存在較大面積間隙（最大處超過1.7mm），當(dāng)時采用研磨臺板的方式進(jìn)行處理。此舉雖然解決了軸承箱與臺板接觸面的間隙問題，但由于研磨量較大造成1#、2#、3#瓦軸承標(biāo)高降低。由于1#瓦無可調(diào)整墊片，1#瓦標(biāo)高無法調(diào)整，如果要恢復(fù)1#瓦揚(yáng)度則對其余各瓦洼窩中心、汽封間隙影響太大，以致汽封無法調(diào)整?？紤]到保證 4#、5#、6#、7#、8#瓦洼窩中心、汽封間隙及揚(yáng)度，致使1#、2#、3#瓦軸系揚(yáng)度嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)值較大，進(jìn)而導(dǎo)致軸系失穩(wěn)，1#、2#、3#瓦軸振較大，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。機(jī)組本次大修前運(yùn)行期間，一直無法投入順序閥方式運(yùn)行，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性大幅度降低。

此次大修過程中，通過對軸系振動、軸瓦標(biāo)高、油膜壓力、振動對數(shù)衰減率等進(jìn)行調(diào)研、分析、測試，并結(jié)合機(jī)組的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)可以歸納如下影響因素。

（1）機(jī)組軸系揚(yáng)度偏離設(shè)計(jì)值較大，軸系負(fù)荷分配不均，1#、2#、3#軸承載荷較輕，造成機(jī)組在正常運(yùn)行期間振動數(shù)值超標(biāo)。

圖1 汽輪機(jī)組軸系尺寸圖

（2）機(jī)組自2010年進(jìn)行供熱改造，自中的導(dǎo)汽管抽汽，由于受廠房布局及機(jī)組條件限制，原中低導(dǎo)汽管通過3通、4通連接后延伸出供熱蒸汽管道，管道膨脹量較大，若機(jī)組啟動過程中膨脹不暢，將影響附近軸承的振動情況。

（3）機(jī)組低壓缸兩側(cè)的軸承支撐結(jié)構(gòu)采用瓦枕懸掛式結(jié)構(gòu)，受支撐強(qiáng)度及低壓缸標(biāo)高變化的影響，軸承冷、熱態(tài)標(biāo)高變化量較大，容易引起通流部分間隙變化，嚴(yán)重時導(dǎo)致動靜摩擦，引起振動。

（4）啟動升速過程，各個轉(zhuǎn)子在經(jīng)過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域時振動數(shù)值會增大，由于高、中、低壓轉(zhuǎn)子在2007年進(jìn)行了通流改造葉片換型。2007年和2011年兩個低壓轉(zhuǎn)子又先后出現(xiàn)過葉片斷裂，當(dāng)時受客觀因素決定，均是在現(xiàn)場更換葉片，其后未進(jìn)行高速動平衡試驗(yàn)，所以轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速時振動較大初步判斷為存在一定的質(zhì)量不平衡。

通過以上分析可以看出軸系中心的調(diào)整應(yīng)從軸系揚(yáng)度調(diào)整、軸瓦負(fù)荷分配、軸瓦自身狀態(tài)、轉(zhuǎn)子動平衡狀況等幾個主要方面查找原因，同時還應(yīng)對機(jī)組的滑銷系統(tǒng)、通流間隙等做詳細(xì)而準(zhǔn)確的檢查。

四、影響機(jī)組軸系調(diào)整及穩(wěn)定因素的解決

機(jī)組軸系的調(diào)整受該臺機(jī)組本身結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)以及歷史安裝條件等因素的影響，在檢修工藝方法上與其他同類型或大型汽輪發(fā)電機(jī)組有很大不同。

（1）機(jī)組中心受汽缸、各部套、連通管自重影響較大，因此必須測量全實(shí)缸帶導(dǎo)汽管、全實(shí)缸不帶導(dǎo)汽管、半實(shí)缸3種狀態(tài)下中心狀況，對數(shù)值加以分析，確定變化量，以上工作是以后機(jī)組在半實(shí)缸狀態(tài)下調(diào)整的基礎(chǔ)，對整個檢修工作都至關(guān)重要。

（2）對于包括該電廠機(jī)組在內(nèi)的國產(chǎn)600MW機(jī)組的軸系調(diào)整中1#軸承無法調(diào)整是一個普遍現(xiàn)象。因?yàn)?#軸承的瓦架直接落人前軸承箱瓦架洼窩中，完全依靠與前箱的配合實(shí)現(xiàn)1#軸承的定位，也就是說只要前箱不動，1#軸承就動不了。一直以來的軸系調(diào)整方式均是以1#軸承為死點(diǎn)，向發(fā)電機(jī)及勵磁機(jī)側(cè)進(jìn)行調(diào)整。而本次若想徹底解決機(jī)組軸系揚(yáng)度狀況，必須要對1#軸承進(jìn)行調(diào)整。本次調(diào)整過程通過對1#軸承及前箱進(jìn)行改造。

取消1#軸承現(xiàn)有的瓦架結(jié)構(gòu)，重新加工一個瓦架，新瓦架的內(nèi)圓面與原瓦架相同，其外圓面由原來的與前箱整體配合改為由3個可調(diào)瓦墊支承的部分配合，1#軸承的支承方式就變?yōu)?瓦墊支承，1#軸承的左右及高低位置的較小變化量便可通過調(diào)整下部3個可調(diào)瓦墊的厚度實(shí)現(xiàn)。

更換新前箱，前箱內(nèi)部及連接管路均不變，加厚前箱底板厚度，進(jìn)而達(dá)到滿足1#軸承標(biāo)高上抬較大量的目的。加固1#軸承下部支撐托架的強(qiáng)度，進(jìn)而滿足1#軸承改造為3墊鐵接觸式軸承后的支撐剛度。

（3）600MW機(jī)組低壓缸兩側(cè)的軸承支撐結(jié)構(gòu)采用瓦枕懸掛式結(jié)構(gòu)，瓦偏移量的調(diào)整要通過加減瓦枕左右或下墊片來實(shí)現(xiàn)，軸系中心初定以后，為保證各瓦墊接觸情況，需進(jìn)行瓦墊的研磨工作?？紤]到瓦本身結(jié)構(gòu)，各瓦、瓦枕在負(fù)載與空載相比會發(fā)生較大變形，必須進(jìn)行實(shí)研，可將瓦枕單側(cè)固定，另一側(cè)松開，在對輪及轉(zhuǎn)子端面支百分表，記錄轉(zhuǎn)子的移動量。研磨時單側(cè)預(yù)留0.03mm左右的過盈量，研磨后應(yīng)保證轉(zhuǎn)子位置不變。緊力的存在有效避免了因軸瓦不實(shí)而引起的軸系振動。另外，機(jī)組中心的調(diào)整應(yīng)參考汽缸水平、轉(zhuǎn)子揚(yáng)度、油擋洼窩的變化，滿足隔板中心、汽封間隙調(diào)整的需要。

（4）調(diào)整機(jī)組中心的同時應(yīng)對其他造成軸系不穩(wěn)定因素加以檢查。

檢查軸承支撐結(jié)構(gòu)、低壓缸、發(fā)電機(jī)定位L形鐵間隙。測量各轉(zhuǎn)子、短接的跳動、瓢偏，盤車大齒輪平行度、平面度，勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子的晃動值，以消除其對機(jī)組軸系的影響?；N系統(tǒng)檢查，消除因其卡澀、膨脹不暢對中心造成的影響。消除轉(zhuǎn)子部件損壞、軸瓦間隙、緊力超標(biāo)等帶來的軸系或油膜失穩(wěn)因素。轉(zhuǎn)子做動平衡試驗(yàn)或在機(jī)組啟動沖轉(zhuǎn)過程中計(jì)算好相角及不平衡量，通過加動平衡塊調(diào)整。

五、機(jī)組軸系中心的調(diào)整

1.對1#軸承及前箱進(jìn)行改造

改造1#軸承現(xiàn)有的瓦架結(jié)構(gòu)，重新加工一個瓦架，新瓦架的內(nèi)圓面與原瓦架相同，其外圓面由原來的與前箱整體配合改為由3個可調(diào)瓦墊支承的部分配合，1#軸承的支承方式就變?yōu)?瓦墊支承，1#軸承的左右及高低位置的較小變化量便可通過調(diào)整下部3個可調(diào)瓦墊的厚度實(shí)現(xiàn)。更換新前箱，前箱內(nèi)部及連接管路均不變，前箱底板在原基礎(chǔ)上加厚2.0mm滿足1#軸承標(biāo)高上抬較大量。

2.軸系中心調(diào)整方案

上下方向：1#瓦抬2.0mm，2#瓦抬0.35mm，3#瓦抬0.12mm，4#瓦 降 0.25mm，5#瓦 降 0.20mm，6#瓦 降 0.35mm，7#瓦 降0.40mm，8#瓦降 0.45mm，9#瓦抬 0.05mm，10#瓦抬 2.15mm。

左右方向：2#瓦往爐推 0.35mm，3#、4#瓦不動，5#瓦往電推0.15mm，6#瓦往電推0.05mm，7#瓦往電推0.20mm，8#瓦不動。

六、總結(jié)

600MW汽輪機(jī)組在找中過程中必須重點(diǎn)考慮軸系揚(yáng)度符合整個軸系負(fù)荷分配趨勢，同時要盡量保證轉(zhuǎn)子洼窩中心向設(shè)計(jì)值靠攏，且各部套中心及各級汽封圈的調(diào)整量在可調(diào)范圍內(nèi)，避免動靜碰磨，在汽封間隙的調(diào)整上盡量達(dá)到最佳效果。另外，如何避免動靜碰磨，在汽封圈選型及汽封間隙的調(diào)整上達(dá)到最佳效果還有待進(jìn)一步探討。