溫景志

（黑龍江華電齊齊哈爾熱電有限公司，黑龍江齊齊哈爾161000）

1 概述

國(guó)外某項(xiàng)目#1機(jī)自2014年9月第一次啟機(jī)至2014年10月進(jìn)入RTR期間，汽輪機(jī)軸系各瓦在數(shù)次啟停、帶負(fù)荷實(shí)驗(yàn)、超速實(shí)驗(yàn)、滿負(fù)荷實(shí)驗(yàn)、甩負(fù)荷實(shí)驗(yàn)等工況下各瓦振動(dòng)參數(shù)良好，未發(fā)現(xiàn)存在異常振動(dòng)現(xiàn)象，其中在10月20日22:00至21日08:00期間以滿負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行10 h，最高負(fù)荷達(dá)到138 MW，汽輪機(jī)軸系各瓦振動(dòng)參數(shù)良好。

10月21日08:00機(jī)組進(jìn)入RTR（72+24）實(shí)驗(yàn)階段，23日11:30因鍋爐滅火導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)，圖1～圖3為鍋爐滅火前汽輪機(jī)軸系各瓦振動(dòng)頻譜數(shù)據(jù)，從中可以看出#1、#2、#3瓦軸振情況良好。

圖1 1X、1Y振動(dòng)頻譜（135 MW）

圖2 2X、2Y振動(dòng)頻譜（135 MW）

機(jī)組停機(jī)后，隨即熱態(tài)啟機(jī)定速3600 r/min，開(kāi)始帶負(fù)荷，16:26帶滿負(fù)荷至135 MW，RTR實(shí)驗(yàn)開(kāi)始重新計(jì)時(shí)。

圖3 3X、3Y振動(dòng)頻譜（135 MW）

圖4 1X、1Y振動(dòng)頻譜（135 MW）

圖5 2X、2Y振動(dòng)頻譜（135 MW）

圖6 3X、3Y振動(dòng)頻譜（135 MW）

10月24日機(jī)組負(fù)荷130～135 MW，4:00左右#2瓦軸振發(fā)生異常，其中2X振動(dòng)值在65～95 μm之間快速跳動(dòng)，最高值跳動(dòng)到115 μm，從圖4～圖6中可知2瓦低頻分量明顯增大。

25日04:21后振動(dòng)值波動(dòng)范圍變大，2X振動(dòng)值在110～190 μm間快速跳動(dòng)，最高值跳動(dòng)到220 μm，其中2X低頻分量最大值為140 μm（29 Hz），機(jī)組隨時(shí)可能跳機(jī)。從圖7～圖9可以得知：#2瓦振動(dòng)值中低頻分量占主要成分。

圖71 X、1Y振動(dòng)頻譜（135MW）

圖82 X、2Y振動(dòng)頻譜（135MW）

圖93 X、3Y振動(dòng)頻譜（135MW）

為了保證機(jī)組安全運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)采取調(diào)整潤(rùn)滑油溫和調(diào)整閥序兩種措施控制異常振動(dòng)。以當(dāng)時(shí)潤(rùn)滑油溫40℃的基礎(chǔ)上調(diào)整潤(rùn)滑油溫，調(diào)整范圍為38～44℃，調(diào)整潤(rùn)滑油溫對(duì)#2振動(dòng)異常沒(méi)有明顯改善效果。之后，機(jī)組由單閥運(yùn)行模式改為順序閥運(yùn)行模式，25日14:08關(guān)閉#3高壓調(diào)閥以增加蒸汽對(duì)轉(zhuǎn)子的下壓力，增加#2瓦載荷，進(jìn)而提高#2軸承穩(wěn)定性。改變運(yùn)行方式后，#2瓦軸振參數(shù)明顯下降，如圖10所示。

從圖11～圖14可知，調(diào)整閥門(mén)順序后，#2瓦軸振明顯下降。如圖10所示，#3高壓調(diào)閥關(guān)小后，明顯改善了#2瓦的異常振動(dòng)現(xiàn)象。

圖10 原高壓調(diào)閥空間位置

2 原因分析

2.1 汽流擾動(dòng)因素

通過(guò)對(duì)#2瓦軸振出現(xiàn)異常時(shí)機(jī)組運(yùn)行狀況進(jìn)行檢查，通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)高壓內(nèi)缸疏水管路法蘭發(fā)生明顯漏汽現(xiàn)象，之前汽輪機(jī)軸系振動(dòng)參數(shù)是良好的（如圖1～圖3），#2瓦振動(dòng)出現(xiàn)異常時(shí)（如圖4～圖9）存在高壓內(nèi)缸疏水法蘭漏汽現(xiàn)象，高壓內(nèi)缸疏水漏汽產(chǎn)生的氣流渦動(dòng)可能是導(dǎo)致#2瓦振動(dòng)異常的誘因，高壓內(nèi)缸疏水管路漏汽位置結(jié)構(gòu)示意圖如圖15所示。

圖16為高壓內(nèi)缸疏水管漏汽時(shí)汽流流向示意圖，從圖中可以看出，不漏汽的正常工況，調(diào)節(jié)級(jí)葉頂汽流是均勻流動(dòng)，漏汽后汽流流動(dòng)不均勻，汽流對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生擾動(dòng)，漏汽產(chǎn)生的擾動(dòng)可能是#2軸振異常的誘因。

圖11 2瓦振動(dòng)值與3號(hào)閥開(kāi)度

圖121 X、1Y振動(dòng)頻譜（135 MW）

圖14 3X、3Y振動(dòng)頻譜（135 MW）

圖15 高壓內(nèi)缸疏水管路漏汽位置示意圖

前期實(shí)驗(yàn)階段，投入#4高加，直接至凝汽器時(shí)，出現(xiàn)#2振動(dòng)突然上升的情況。#4高加直接排至凝汽器近似于直接排空，大量蒸汽排至凝汽器，汽流產(chǎn)生的擾動(dòng)引起#2軸振異常。

2.2 結(jié)構(gòu)阻尼因素

#2瓦異常振動(dòng)的另一個(gè)可能原因是#2軸承結(jié)構(gòu)阻尼小，抗擾動(dòng)能力弱，沒(méi)有擾動(dòng)誘因的時(shí)候#2軸承處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，但當(dāng)出現(xiàn)汽流擾動(dòng)后，#2軸承的穩(wěn)定狀態(tài)被打破，出現(xiàn)了振動(dòng)異常，汽輪機(jī)軸軸承系載荷、比壓數(shù)據(jù)如表1所示。

圖16 漏汽汽流流向示意圖

表1 軸承載荷、比壓

10月19日機(jī)組135 MW功率甩負(fù)荷后，15:17機(jī)組熱態(tài)啟機(jī)，啟機(jī)過(guò)程中，高中壓缸端汽封供汽溫度變化劇烈，引起#2瓦振動(dòng)值升高至2X：203 μm、2Y：128 μm，之后降速至500 r/min暖機(jī)，通過(guò)調(diào)整端汽封供汽參數(shù)后復(fù)起，機(jī)組成功完成熱態(tài)啟機(jī)實(shí)驗(yàn)。

3 解決措施

解決措施：1）更換高壓內(nèi)缸疏水法蘭墊片，解決高壓內(nèi)缸疏水法蘭漏氣；2）抬高#2瓦標(biāo)高0.15 mm，降低#1瓦標(biāo)高0.20 mm，同時(shí)調(diào)整高中壓外缸貓爪，保持高中壓缸端汽封間隙不變；3）對(duì)#2軸瓦軸向雙側(cè)，整周車(chē)出寬度8 mm的凹槽；4）#2瓦頂隙設(shè)計(jì)值為0.44～0.52 mm，調(diào)整#2瓦頂隙值至0.39 mm；5）優(yōu)化順序閥開(kāi)啟方式，優(yōu)化后順序閥開(kāi)啟方式如圖19所示。

經(jīng)過(guò)以上調(diào)整，技術(shù)評(píng)估如下：1）設(shè)計(jì)。以設(shè)計(jì)揚(yáng)度值計(jì)算的軸承載荷/比壓。2）安裝。以現(xiàn)場(chǎng)安裝記錄的揚(yáng)度值計(jì)算的軸承載荷/比壓。3）調(diào)整后。軸系進(jìn)行調(diào)整后的軸承載荷/比壓。

圖17 優(yōu)化后開(kāi)閥方式

相關(guān)數(shù)據(jù)為：1）軸系載荷數(shù)據(jù)（如表2）。2）軸承比壓數(shù)據(jù)（如表3）。業(yè)主邀請(qǐng)的ABB振動(dòng)專家FRANZ HERA對(duì)#2軸承比壓的要求為#2軸承比壓從目前的1.5~1.6 MPa提高到1.8 MPa。3）軸承失穩(wěn)轉(zhuǎn)速（如表4）。

4 實(shí)施效果驗(yàn)證

2014年12月6日08:44冷態(tài)啟動(dòng)；500 r/min進(jìn)行磨檢；09:10轉(zhuǎn)速1200 r/min暖機(jī)20 min；9:42轉(zhuǎn)速2500 r/min暖機(jī)60 min；10:48定速3600 r/min；12:06開(kāi)始帶負(fù)荷；16:54機(jī)組負(fù)荷68 MW;17:47機(jī)組負(fù)荷108 MW；18：46機(jī)組滿負(fù)荷135 MW；12月7日9:20～12:00變負(fù)荷工況運(yùn)行。

表2 軸承載荷 kN

表3 軸承比壓軸承比壓 MPa

表4 軸承失穩(wěn)轉(zhuǎn)速 r/min

4.1 汽輪機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)振動(dòng)數(shù)據(jù)

機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)，0~3600 r/min過(guò)程中各瓦振動(dòng)參數(shù)如圖18所示。

圖18 0~3600 r/min過(guò)程中各瓦振動(dòng)參數(shù)

4.2 帶負(fù)荷工況汽輪機(jī)軸系振動(dòng)數(shù)據(jù)

單閥運(yùn)行模式下機(jī)組帶負(fù)荷各階段頻譜數(shù)據(jù)如圖19~圖21所示。

12月6日第一次帶滿負(fù)荷時(shí)，單閥模式下1X軸振95～104 μm，軸振比較穩(wěn)定，軸振值略高。經(jīng)過(guò)22 h長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行后，12月7日17:00再次單閥滿負(fù)荷運(yùn)行，1X軸振穩(wěn)定在79～85 μm。12月6日19:36進(jìn)行順序閥模式運(yùn)行，順序閥模式下閥門(mén)開(kāi)度為#1→100%、#2→100%、#3→20%、#4→40%，各瓦振動(dòng)頻譜數(shù)據(jù)如圖22~圖24所示。

根據(jù)負(fù)荷工況的圖可知，單閥模式各瓦軸振都比較穩(wěn)定，1瓦、3瓦X方向軸振值相對(duì)略高，其余各瓦軸振參數(shù)良好。順序閥模式下汽輪機(jī)各瓦軸振參數(shù)良好。

圖191 X振動(dòng)頻譜（108 MW、135 MW）

圖202 X振動(dòng)頻譜（108 MW、135 MW）

圖213 X振動(dòng)頻譜（108 MW、135 MW）

圖221 X振動(dòng)頻譜（120 MW、135 MW）

圖232 X振動(dòng)頻譜（120 MW、135 MW）

圖243 X振動(dòng)頻譜（120 MW、135 MW）

5 結(jié)論

1）汽輪機(jī)軸系各瓦的振動(dòng)都是基頻振動(dòng)，未出現(xiàn)低頻以及高頻振動(dòng)，10月25日出現(xiàn)的2瓦低頻振動(dòng)現(xiàn)象消失，可以說(shuō)明，對(duì)汽輪機(jī)軸系各瓦的處理方案合理有效，問(wèn)題得到徹底解決；2）機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中汽輪機(jī)軸系各瓦軸振參數(shù)良好，滿足規(guī)范要求；3）帶負(fù)荷工況下，機(jī)組振動(dòng)穩(wěn)定性較好，滿足運(yùn)行要求；4）變負(fù)荷運(yùn)行工況證明，汽輪機(jī)機(jī)組變負(fù)荷能力良好。