馬奔騰，徐濤，魏修忱

(華電渠東發(fā)電有限公司，河南 新鄉(xiāng)　453000)

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某330 MW汽輪發(fā)電機(jī)組軸系振動(dòng)故障分析與處理

馬奔騰，徐濤，魏修忱

(華電渠東發(fā)電有限公司，河南 新鄉(xiāng)453000)

對(duì)某330 MW汽輪發(fā)電機(jī)組軸系振動(dòng)故障進(jìn)行了詳細(xì)分析，指出轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡是導(dǎo)致機(jī)組異常振動(dòng)的主要原因，現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡處理后，徹底解決了該機(jī)組異常振動(dòng)問(wèn)題。

汽輪發(fā)電機(jī)組；軸系振動(dòng)；故障診斷；動(dòng)平衡

表1　振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)(通頻/工頻)　μm/μm∠(°)

1　問(wèn)題的提出

華電渠東發(fā)電有限公司#2機(jī)組是由上海汽輪機(jī)廠和上海電機(jī)廠生產(chǎn)的亞臨界汽輪發(fā)電機(jī)組，汽輪機(jī)為CC330- 16.7/1.0/0.4/537/537型亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸兩排汽、雙抽可調(diào)整抽汽沖動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)，配以QFS2-330-2型雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)，勵(lì)磁方式為機(jī)端變靜態(tài)勵(lì)磁。

該機(jī)組軸系由高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和8個(gè)徑向支持軸承組成，每根轉(zhuǎn)子均為雙支撐結(jié)構(gòu)，各轉(zhuǎn)子之間均采用剛性聯(lián)軸器連接，機(jī)組軸系結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示[1]。本文針對(duì)該機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中軸系異常振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行分析，并制定了故障治理方案。

圖1　#2機(jī)組軸系結(jié)構(gòu)示意

2　機(jī)組振動(dòng)概況

#2機(jī)組自投產(chǎn)以來(lái)，#5瓦和#7瓦軸振一直偏大，為了消除軸系振動(dòng)問(wèn)題，2014年大修中對(duì)機(jī)組軸系中心進(jìn)行了調(diào)整：將#2瓦降低0.10 mm，#3瓦抬高0.10 mm，#3瓦右調(diào)0.10 mm，#4瓦降低0.05 mm，#7瓦降低0.30 mm，機(jī)組大修后啟動(dòng)，機(jī)組軸系振動(dòng)故障仍未消除，#7瓦軸振最大值達(dá)到130 μm。在隨后機(jī)組小修期間，對(duì)#5瓦、#7瓦進(jìn)行了翻瓦檢查，小修后再次啟動(dòng)，軸系振動(dòng)仍沒有明顯改觀。為了分析該機(jī)組異常振動(dòng)的原因，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該機(jī)組進(jìn)行了振動(dòng)測(cè)試，相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)見表1。

從表1數(shù)據(jù)可以看出，在定速及帶負(fù)荷過(guò)程中，高壓轉(zhuǎn)子和中壓轉(zhuǎn)子軸振不大，振動(dòng)情況較好；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子#7軸振在110 μm以上，低壓轉(zhuǎn)子#5軸振也在100 μm左右，振動(dòng)明顯偏大，不利于機(jī)組長(zhǎng)期、安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

3　振動(dòng)原因分析

通過(guò)對(duì)機(jī)組振動(dòng)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)該機(jī)組主要具有以下振動(dòng)特征。

(1)在機(jī)組出現(xiàn)異常振動(dòng)后，對(duì)前置器、連接線、卡件等部件進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯異常，說(shuō)明機(jī)組振動(dòng)信號(hào)正常，可以排除軸振虛假信號(hào)的可能。

(2)頻譜分析表明，軸系振動(dòng)始終以工頻分量為主，說(shuō)明機(jī)組發(fā)生普通強(qiáng)迫振動(dòng)，可以排除軸系失穩(wěn)導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)故障的可能[2]。

(3)在相同工況下，低壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸振工頻幅值和相位差別不大，振動(dòng)重復(fù)性較好，可以排除動(dòng)靜摩擦導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)故障的可能[3]。

(4)機(jī)組檢修資料表明，軸系中心、汽封間隙、油擋間隙等各部件安裝參數(shù)均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，可以排除因安裝因素引起機(jī)組振動(dòng)的可能。

(5)主再熱蒸汽系統(tǒng)、疏水系統(tǒng)、軸封系統(tǒng)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、真空系統(tǒng)等相關(guān)參數(shù)正常，說(shuō)明軸系振動(dòng)不是運(yùn)行參數(shù)異常引起的。

(6)在變勵(lì)磁電流試驗(yàn)過(guò)程中，軸系振動(dòng)變化不大，說(shuō)明發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子熱彎曲不大，可以初步排除發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在缺陷的可能，同時(shí)也可以排除該機(jī)組由于電氣故障導(dǎo)致機(jī)組異常振動(dòng)的可能。

(7)在變負(fù)荷試驗(yàn)過(guò)程中[4]，軸系振動(dòng)變化不大，說(shuō)明低發(fā)對(duì)輪聯(lián)軸器各螺栓緊力正常且均勻，可以排除聯(lián)軸器缺陷導(dǎo)致機(jī)組異常振動(dòng)的可能。

(8)通過(guò)調(diào)整潤(rùn)滑油溫、凝汽器真空、凝汽器水位、軸封壓力、軸封溫度、冷卻水溫度等運(yùn)行參數(shù)，軸系振動(dòng)變化不大，說(shuō)明通過(guò)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)的手段不能降低總體振動(dòng)水平[5]。

基于上述分析，確定引起軸系異常振動(dòng)的主要原因?yàn)橘|(zhì)量不平衡，現(xiàn)場(chǎng)可以通過(guò)動(dòng)平衡的方法來(lái)解決。

4　機(jī)組振動(dòng)處理措施及效果

從振動(dòng)測(cè)試情況來(lái)看，低壓轉(zhuǎn)子兩端振動(dòng)以反向分量為主，說(shuō)明低壓轉(zhuǎn)子存在一定的二階質(zhì)量不平衡，現(xiàn)場(chǎng)可采取兩端施加反對(duì)稱配重的方式來(lái)校正。另外，對(duì)于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子#7軸振超標(biāo)問(wèn)題，從現(xiàn)場(chǎng)不平衡位置來(lái)看，既可能由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡引起，也可能由汽發(fā)對(duì)輪質(zhì)量不平衡引起?？紤]到發(fā)電機(jī)本體加重難度較大，現(xiàn)場(chǎng)決定首先在低發(fā)對(duì)輪處配重來(lái)解決#7軸振超標(biāo)問(wèn)題。

基于上述分析，決定在低壓轉(zhuǎn)子兩端加重來(lái)解決#5軸振超標(biāo)問(wèn)題，在低發(fā)對(duì)輪處配重來(lái)解決發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子#7軸振超標(biāo)問(wèn)題。根據(jù)原始振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)，計(jì)算出加重方案為：在低壓轉(zhuǎn)子#5軸瓦側(cè)，相位227° 處加裝配重塊319 g；在低壓轉(zhuǎn)子#6軸瓦側(cè)，相位47° 處加裝配重塊319 g；在低發(fā)對(duì)輪相位105° 處加裝配重塊315 g。

表2給出了#2機(jī)組動(dòng)平衡后的振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)[4]。從表2可以看出，通過(guò)動(dòng)平衡處理后，在定速及帶負(fù)荷過(guò)程中，#5軸振最大值52.8 μm，#7軸振最大值54.5 μm，其他軸振也均小于60 μm，完全達(dá)到預(yù)期配重效果，證明了前述分析的正確性。

表2　動(dòng)平衡處理后軸系振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)(通頻/工頻)　μm/μm∠(°)

5　結(jié)束語(yǔ)

華電渠東發(fā)電有限公司#2機(jī)組異常振動(dòng)主要因質(zhì)量不平衡所致，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)動(dòng)平衡處理后，成功解決了#2機(jī)組#5瓦和#7瓦軸振超標(biāo)的問(wèn)題。汽輪機(jī)振動(dòng)是影響機(jī)組安全運(yùn)行的重要因素，而引起汽輪機(jī)振動(dòng)的原因多種多樣，因此及時(shí)分析原因，判斷故障特征，確定引起汽輪機(jī)振動(dòng)的真正原因，消除振動(dòng)，對(duì)避免設(shè)備損壞意義重大。

[1]左震.汽輪機(jī)軸承軸向振動(dòng)大的原因分析及處理[J].電力安全技術(shù)，2011,13(1):54-55.

[2]孫之斌,朱永順.汽輪機(jī)振動(dòng)故障的原因分析與處理[J].萊鋼科技， 2009(6):65-67.

[3]楊建剛.旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)分析與工程應(yīng)用[M].北京：中國(guó)電力出版社,2007.

[4]趙長(zhǎng)存,李寧,孫志清.300 MW汽輪機(jī)組振動(dòng)處理及軸系動(dòng)平衡的研究[J].河北電力技術(shù),2003(6)：45-46.

[5]金建國(guó),李勇,王愛起.某電廠300 MW汽輪機(jī)軸系振動(dòng)的原因分析[J].汽輪機(jī)技術(shù)，1999(4)：245-247.

(本文責(zé)編：白銀雷)

2016-04-06；

2016-05-02

TK 267

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1674-1951(2016)07-0056-02

馬奔騰(1987—)，男，河南新鄉(xiāng)人，助理工程師，從事汽輪機(jī)檢修及技術(shù)監(jiān)督方面的工作(E-mail:mabenteng77@126.com)。