李世杰

(大唐國際寧德發(fā)電有限公司， 福建 寧德， 355006)

CLN 600MW 汽輪機(jī)組軸系振動(dòng)治理

李世杰

(大唐國際寧德發(fā)電有限公司， 福建 寧德， 355006)

文章通過對(duì) 4 號(hào)汽輪機(jī)組軸系實(shí)際振動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)以及 TN 8000 機(jī)組振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)分析故障診斷系統(tǒng)、 生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)圖形數(shù)據(jù)的分析，找出了引起4號(hào)汽輪機(jī)組軸系振動(dòng)的主要原因，并提出了解決的方法和措施。

汽輪機(jī)，振動(dòng)，分析，處理

0引言

哈爾濱汽輪機(jī)有限公司制造的超臨界、一次中間再熱，三缸四排汽、單軸、雙背壓、凝汽式汽輪機(jī)， 型號(hào):CLN 600-24.2/566/566， 采用數(shù)字式電液調(diào)節(jié) （DEH）系統(tǒng)。 汽輪發(fā)電機(jī)組整個(gè)軸系由9個(gè)支持軸承支撐。其中高中壓缸和低壓缸設(shè)計(jì) 6 個(gè)支撐軸承， 發(fā)電機(jī) 3 個(gè)支撐軸承。 #1～#6瓦為四瓦塊的可傾瓦； #7～#8 瓦下瓦為可傾瓦，上瓦為圓筒瓦； #9瓦為圓筒瓦。

1 機(jī)組檢修前情況

1.1 機(jī)組 #7 瓦振動(dòng)的過程及情況

2006 年 6 月 168 試運(yùn)合格后， #7 瓦瓦振逐步增大。 特別是 2006 年 9 月 11 日 CT 跳閘后， 機(jī)組再次啟動(dòng)后， #7 瓦瓦振由 0.04～0.06mm 逐漸升到0.08～0.09mm。

1.2 機(jī)組 #5 瓦軸振的過程及情況

2006 年 9 月 8 日 168 試運(yùn)以來， #5 瓦軸振情況正常， 滿負(fù)荷時(shí) X 向軸振在 0.06 mm 左右， Y向在 0.06～0.07mm。 2006 年 10 月 26 日 4 號(hào)發(fā)電機(jī)抽轉(zhuǎn)子檢修后啟動(dòng)， #5瓦軸振X 向軸振達(dá)到了0.07mm， Y 向達(dá)到了 0.10 mm。 2007 年 4 月 9 日4 號(hào)機(jī) #5 瓦軸振情況， X 向軸振達(dá) 到了 0.098 mm， Y 向達(dá)到了 0.115mm。 有逐漸增大的趨勢(shì)。

2 機(jī)組檢修前檢查及測(cè)試

2.1 發(fā)電機(jī)底腳及臺(tái)板的檢查

（1）用塞尺測(cè)量基礎(chǔ)螺桿墊片與發(fā)電機(jī)底腳的間隙， 設(shè)計(jì)值為 0.02～0.25 mm。 檢查結(jié)果只有東側(cè)一個(gè)基礎(chǔ)螺桿墊片與發(fā)電機(jī)底腳有 0.20 mm 間隙，其余手搖墊片不動(dòng)。

（2）檢查發(fā)電機(jī)汽、 勵(lì)兩端機(jī)座與臺(tái)板的接觸情況。發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)汽端靠B側(cè)機(jī)座與臺(tái)板接觸情況不良， 局部 0.05 mm 塞尺能塞進(jìn)， 并且發(fā)電機(jī)底腳與臺(tái)板之間有5張墊子，不符合要求。

（3）檢查發(fā)電機(jī)底腳的頂絲手?jǐn)Q不動(dòng)， 頂絲處于頂緊狀態(tài)。

2.2 機(jī)組檢修前 #5～#8 軸瓦振動(dòng)及 #5、 #6 軸承座和發(fā)電機(jī)的外部振動(dòng)特性測(cè)試

（1）在機(jī)組空負(fù)荷及帶負(fù)荷運(yùn)行期間， 對(duì)軸系#5～#8 軸瓦振動(dòng)， #5、 #6 軸承座和發(fā)電機(jī)的外部振動(dòng)特性進(jìn)行測(cè)試和分析，測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

（2）機(jī)組帶負(fù)荷在 430～550 MW 運(yùn)行， 采用日本 IMV 公司生產(chǎn)的 VA-2004 便攜式振動(dòng)數(shù)據(jù)采集儀， 對(duì) #5～#8 軸承軸瓦振動(dòng)和發(fā)電機(jī)本體的外部振動(dòng)特性 （見圖 1～圖 2）進(jìn)行了監(jiān)測(cè)， 具體數(shù)值見表 2～表 4。

表1 機(jī)組空載及帶負(fù)荷下各瓦振動(dòng)值

圖1 #5、 #6 軸承座外部振動(dòng)特性測(cè)點(diǎn)布置簡(jiǎn)圖

圖2 發(fā)電機(jī)定子外部振動(dòng)特性測(cè)點(diǎn)布置簡(jiǎn)圖

表2 機(jī)組帶負(fù)荷 #5～#8 軸承軸瓦振動(dòng)值

表3 #5、#6 軸承外部振動(dòng)特性數(shù)據(jù)（水平中分面處垂直方向）μm

表4 發(fā)電機(jī)外部振動(dòng)特性數(shù)據(jù) μm

2.3 機(jī)組 #5 瓦 X、 Y 方向軸振升速波特曲線及并網(wǎng)后軸振趨勢(shì)圖

機(jī)組 #5 瓦X、 Y 方向軸振升速波特曲線見圖3、 圖 4， 并網(wǎng)后帶負(fù)荷過程 #5 瓦 X 方向軸振趨勢(shì)圖見圖5。

圖3 #5瓦 X 方向軸振升速波特曲線

圖4 #5瓦 Y 方向軸振升速波特曲線

圖5 并網(wǎng)后帶負(fù)荷過程#5瓦 X 方向軸振趨勢(shì)圖

3 機(jī)組檢修前檢查及測(cè)試結(jié)果分析

3.1 機(jī)組 #5 軸承振動(dòng)異常分析

從表 1、 表 2 可以得出， #5 瓦存在軸振和軸承垂直、 軸向方向振 動(dòng)偏大問題。 機(jī)組在 3 000 r/ min 時(shí)， #5 瓦軸振值達(dá)到優(yōu)良， 瓦振值也在合格范圍內(nèi)，頻譜中均以工頻振動(dòng)為主，這說明機(jī)組的初始平衡狀態(tài)良好。隨著機(jī)組逐漸帶上負(fù)荷，#5 軸承軸振增加較為明顯， 至 600 MW 時(shí)， X 方向 由 73.5 μm 增 加 到 102.3 μm， Y 方 向 由 76.3 μm 增加到 122.6 μm， 軸瓦垂直方向由 33.5 μm增加到 57.3 μm。 從頻譜上看， #5 瓦軸振和瓦振的增加主要是由工頻振動(dòng)的增加引起的，即振動(dòng)的性質(zhì)為強(qiáng)迫振動(dòng)，負(fù)荷的變化對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生了一定的擾動(dòng)，由于其增加的主要成份為工頻，因此初步分析轉(zhuǎn)子在#5瓦處產(chǎn)生了熱變形從而導(dǎo)致熱彎曲使激振力增大，該激振力隨著負(fù)荷增加而逐步增大， 從而使軸振和瓦振增大。 此外， #5瓦軸向瓦振偏大， 達(dá) 66.8 μm， 頻譜分析均以工頻振動(dòng)為主，進(jìn)一步對(duì)軸承座的外部振動(dòng)特性進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)在軸瓦軸向前后剛度存在嚴(yán)重的不對(duì)稱，這從表 3可以看出。 因此， 初步分析， 引起#5瓦軸向瓦振偏大的主要原因?yàn)檩S瓦軸向前后剛度存在嚴(yán)重的不對(duì)稱，同時(shí)激振力偏大也加劇了軸向瓦振。

3.2 機(jī)組 #6 軸承振動(dòng)異常分析

從表 1、 表 2 可以得出， #6 瓦存在軸承垂直、軸 向 方 向 振 動(dòng) 偏 大 問 題 。 機(jī) 組 在 3 000 r/min 時(shí) ，#6瓦軸振值達(dá)到優(yōu)良， 瓦振值也在合格范圍內(nèi)，頻譜中均以工頻振動(dòng)為主，這說明機(jī)組的初始平衡狀態(tài)良好。但隨著負(fù)荷的升高，垂直方向瓦振也 逐 步 增 大 ， 至 600 MW 時(shí) ， 垂 直 方 向 瓦 振 由39.2 μm 升高至 61.2 μm， 而軸振基本不變， 這表明 #6瓦處的激振力較小， 引起瓦振增大的主要原因?yàn)檩S承座及其支持系統(tǒng)剛度不夠，隨著負(fù)荷的增加，其動(dòng)剛度由于缸體受熱變形不是很均勻而有一定程度的下降，從而使瓦振也逐漸增大，當(dāng)機(jī)組帶滿負(fù)荷后，機(jī)組膨脹和缸體受熱變化穩(wěn)定，軸承動(dòng)剛度則也趨于穩(wěn)定，振動(dòng)則保持在一個(gè)穩(wěn)定水平。 此外， #6 瓦軸向瓦振偏大， 達(dá) 64.0 μm，初步分析，其主要原因?yàn)檩S瓦軸向前后剛度存在嚴(yán)重的不對(duì)稱。

3.3 機(jī)組 #7 軸承振動(dòng)異常分析

從表 1、 表 2 可以得出， #7 瓦存在軸承垂直振動(dòng)超限、 軸向方向振動(dòng)偏大問題。 機(jī)組在 3 000 r/min 時(shí)， #7 瓦軸振值達(dá)到優(yōu)良， 瓦振值也在合格范圍內(nèi)，頻譜中均以工頻振動(dòng)為主，這說明機(jī)組的初始平衡狀態(tài)良好。但隨著負(fù)荷的升高，垂直方向瓦振也逐步增大， 至 600 MW 時(shí)， 垂直方向瓦 振 由 42.2 μm 升 高 至 86.4 μm， 期 間 X 方 向 軸振增大約 20 μm， 達(dá) 77.3 μm， 仍為優(yōu)良水平。 初步分析，隨著負(fù)荷的增加，傳遞給軸承座的激振力有所增大，由于其軸承座及其支持系統(tǒng)剛度不足，使瓦振也逐漸增大，且增大幅度大于軸振?，F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)一步對(duì)發(fā)電機(jī)的外部振動(dòng)特性進(jìn)行檢查，具體數(shù)據(jù)如表4所示。測(cè)試結(jié)果表明，發(fā)電機(jī)灌漿層質(zhì)量良好，其振動(dòng)均較小，而在發(fā)電機(jī)定子本體 45°和水平方向， 其振動(dòng)偏大， 且汽端高于勵(lì)端。對(duì)于機(jī)座、臺(tái)板和灌漿層的振動(dòng)而言，汽端左右兩角機(jī)座與臺(tái)板的振動(dòng)差高達(dá) 40 μm 左右，這說明了汽側(cè)發(fā)電機(jī)機(jī)座底腳承載分布不夠好，造成了軸承座及其支持系統(tǒng)剛度不足。此外，由于在發(fā)電機(jī)軸向不同位置，其基座的振動(dòng)相差較大，使其軸向剛性不對(duì)稱，這是引起軸向振動(dòng)的主要原因。

3.4 機(jī)組 #8 軸承振動(dòng)異常分析

從表 1、 表 2 可以得出， #8 瓦存在軸承垂直振 動(dòng)偏 大問 題。 初 步分 析， 在 3 000 r/min 時(shí)， #8瓦軸振值達(dá)到優(yōu)良，瓦振值也在合格范圍內(nèi)，頻譜中均以工頻振動(dòng)為主，這說明機(jī)組的初始平衡狀態(tài)良好。但隨著負(fù)荷的升高，垂直方向瓦振也逐步增大， 至 600 MW 時(shí)， 垂直方向瓦振由 38.2 μm 升高至 62.0 μm， X、 Y 方向軸振基本穩(wěn)定低于 76 μm， 仍為優(yōu)良水平。 從表 4 看， 勵(lì)端右側(cè)機(jī)座與臺(tái)板的振動(dòng)差達(dá) 12.4 μm， 而勵(lì)端左側(cè)機(jī)座與臺(tái)板的振動(dòng)差達(dá) 6.9 μm， 這說明了勵(lì)側(cè)發(fā)電機(jī)機(jī)座底腳承載同樣存在分布不夠好，隨著負(fù)荷的升高，發(fā)電機(jī)受熱后，造成了軸承座及其支持系統(tǒng)剛度逐步下降，從而引發(fā)振動(dòng)，當(dāng)機(jī)組帶滿負(fù)荷后，軸承座及其支持系統(tǒng)剛度趨于穩(wěn)定，軸瓦振動(dòng)不再增大。

4 通過對(duì)4號(hào)汽輪發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)的檢查及測(cè)量分析確定處理的方案及措施

通過對(duì)4號(hào)汽輪機(jī)組軸系實(shí)際振動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)以及 TN 8000 機(jī)組振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)分析故障診斷系統(tǒng)、生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)圖形數(shù)據(jù)的分析，確定福建大唐國際寧德發(fā)電有限責(zé)任公司4號(hào)機(jī)組軸系振動(dòng)治理方案如下:

（1）4 號(hào)機(jī) #5 瓦側(cè)軸封回汽管檢查， 確定鋪設(shè)是否合理。

（2）4 號(hào)機(jī) #5、 #6 瓦軸承箱檢查， 是否有開焊、裂紋、松動(dòng)部件影響軸承箱的剛度，必要時(shí)增加#5、 #6 瓦軸承箱的剛度。

（3）4 號(hào)機(jī)低-低、 低-發(fā)對(duì)輪解開， 復(fù)查對(duì)輪飄偏、晃度、對(duì)輪中心、對(duì)輪連接螺栓緊力。

（4）4 號(hào)機(jī)盤車齒輪飄偏、 晃度測(cè)量， 連接螺栓緊力復(fù)查。

（5）4 號(hào)機(jī)低壓Ⅱ轉(zhuǎn)子揚(yáng)度及軸承座揚(yáng)度測(cè)量，以低壓Ⅱ轉(zhuǎn)子為基準(zhǔn)。

（6）4 號(hào)機(jī) #6、 #7 軸瓦球面接觸情況檢查。

（7）4 號(hào)機(jī)發(fā)電機(jī)臺(tái)板連接螺栓拉緊力檢查。

（8）4 號(hào)機(jī)發(fā)電機(jī)底腳與連接螺栓墊片間的間隙檢查。

（9）4 號(hào)機(jī)發(fā)電機(jī)底腳頂絲檢查。

（10）4 號(hào)機(jī) #5～#8 軸瓦檢查。

（11）4 號(hào)機(jī)發(fā)電機(jī)底腳接觸不良處理及二次灌漿層抽查。

（12）4 號(hào)機(jī)勵(lì)磁短軸找中心。

（13）4 號(hào)汽輪機(jī)組滑銷系統(tǒng)檢查并加油。

（14）4 號(hào)汽輪機(jī)組低發(fā)聯(lián)軸器發(fā)電機(jī)側(cè)所加配重取掉。

（15）4 號(hào)機(jī)發(fā)電機(jī)底腳墊片嚴(yán)格按發(fā)電機(jī)廠布置圖布置，如圖6所示。

發(fā)電機(jī)機(jī)座底部所有墊片設(shè)計(jì)必須具有同樣的槽形和槽距，每片至少含有2條槽。在同一層次或同一平面上相鄰兩片墊片相隔間隙不大于25 mm。

圖6 發(fā)電機(jī)機(jī)座底部階梯墊片布置圖

（16）4 號(hào)汽輪機(jī)組做高速動(dòng)平衡。

5 4號(hào)汽輪發(fā)電機(jī)組經(jīng)過正常小修后的試運(yùn)情況

4號(hào)機(jī)組經(jīng)過 19天的小修， 對(duì)分析制定治理軸系振動(dòng)前 16條方案和措施逐一檢查消除， 機(jī)組修后于 2007 年 5 月 7 日 0∶30 沖車、 帶負(fù)荷振動(dòng)，數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 4號(hào)汽輪機(jī)第三次沖車空負(fù)荷及帶滿負(fù)荷機(jī)組軸系振動(dòng)

6 結(jié)束語

通過4號(hào)機(jī)軸系的綜合治理，可以得出:該軸系的振動(dòng)是由發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)問題、聯(lián)軸器中心、安裝質(zhì)量等多方綜合原因引起的。通過調(diào)整中心，改善發(fā)電機(jī)底部接觸情況，以及動(dòng)平衡試驗(yàn)等綜合治理，解決了軸系振動(dòng)的難題。同時(shí)公司4號(hào)汽輪機(jī)組軸系的振動(dòng)與機(jī)組運(yùn)行工況有關(guān)，特別是機(jī)組在單閥運(yùn)行時(shí)軸系振動(dòng)較大，順閥運(yùn)行時(shí)軸系振動(dòng)良好，機(jī)組的真空對(duì)軸系的振動(dòng)也有一定的影響。目前機(jī)組在不同負(fù)荷順閥運(yùn)行工況下，軸系振動(dòng)水平在優(yōu)良范圍內(nèi)。

[1]哈爾 濱汽輪機(jī)廠.CLN 600-24.2/566/566 型汽輪機(jī)主機(jī)說明書

[2]施維 新. 汽輪發(fā)電 機(jī)組振動(dòng)及 事故[M]. 北京: 中國電力出版社,2008

[3]陸頌元.汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組振動(dòng)[M].北京:中國電力出版社, 2000

[4]寧德發(fā)電公司.4 號(hào)汽輪發(fā)電機(jī)組本體施工安裝技術(shù)記錄

Hand ling o f Sha ft System Vibration of Steam Turbine Unit in CLN 600 MW

Li Shijie
(Ningde Datang International Power Generation Co.,Ltd.,Ningde Fujian,355006）

Based on the actualmeasurement vibration data of No.4 turbine,TN8000 online vibration analysis and diagnosis system and real-time production monitoring system data,the main reason of No.4 turbine shaft vibration was found,then the solution of shaft vibration was put forward.

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TK268

： B

： 1674-9987(2014)02-0071-05

李世杰 （1970-）， 男， 工程師， 福建大唐國際寧德發(fā)電有限責(zé)任公司設(shè)備部， 主要從事電廠設(shè)備管理工作。