郭子文

（陽(yáng)泉煤業(yè)（集團(tuán)）股份有限公司發(fā)供電分公司，山西 陽(yáng)泉 045000）

引言

陽(yáng)煤集團(tuán)發(fā)供電分公司第二熱電廠1號(hào)汽輪機(jī)是1995年青島汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的 C6－3.43／0.49型汽輪機(jī)，配套額定功率為6 000kW QF－6－2型濟(jì)南發(fā)電機(jī)設(shè)備廠發(fā)電機(jī)，系中壓中溫沖動(dòng)冷凝式、單抽式汽輪機(jī)。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單、方便操控、安全可靠［1］，屬陽(yáng)煤集團(tuán)煤礦自備電廠發(fā)電供熱設(shè)備。機(jī)組的電負(fù)荷與工業(yè)抽氣量可按需要進(jìn)行分別調(diào)整。2013年停產(chǎn)大修后，1號(hào)機(jī)出現(xiàn)了機(jī)組軸瓦振動(dòng)偏大問(wèn)題（見(jiàn)圖1），無(wú)法正常運(yùn)行。

圖1 振動(dòng)測(cè)點(diǎn)位置

2013年5 月機(jī)組開(kāi)始大修，用時(shí)18d，汽輪機(jī)揭缸、發(fā)電機(jī)抽轉(zhuǎn)子進(jìn)行檢修，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子返青島汽輪機(jī)廠檢查并做動(dòng)平衡試驗(yàn)，檢修時(shí)根據(jù)汽輪機(jī)安裝說(shuō)明書(shū)調(diào)整各軸瓦間隙及動(dòng)靜部配合間隙均在要求范圍內(nèi)。檢修完啟機(jī)，臨界轉(zhuǎn)速時(shí)（1 625r／min），3號(hào)瓦水平振動(dòng)值達(dá)到110μm，過(guò)了臨界轉(zhuǎn)速振動(dòng)值下降到70μm，直至額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)（3 000r／min），3號(hào)軸瓦振動(dòng)值仍超出允許范圍，水平振動(dòng)70μm，1號(hào)汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)是運(yùn)行以來(lái)最大值，機(jī)組接帶負(fù)荷至6 000kW運(yùn)行，持續(xù)運(yùn)行近30min振動(dòng)無(wú)明顯波動(dòng)變化。

1 機(jī)組的振動(dòng)情況

機(jī)組的進(jìn)汽、油溫、油壓等參數(shù)都正常，在機(jī)組未停機(jī)的情況下，對(duì)1號(hào)機(jī)組各軸瓦振動(dòng)值進(jìn)行了測(cè)試，多次測(cè)試振動(dòng)值變化不大，機(jī)組各軸瓦振動(dòng)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 機(jī)組各軸瓦振動(dòng)記錄 μm

依據(jù)國(guó)家汽輪機(jī)行業(yè)對(duì)振動(dòng)的判斷標(biāo)準(zhǔn)，3 000r／min的汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)值不能超過(guò)50μm的要求［2－3］，顯然1號(hào)汽輪發(fā)電機(jī)組3號(hào)瓦水平振動(dòng)值超出了國(guó)家允許的標(biāo)準(zhǔn)值。

2 原因分析

停機(jī)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組的對(duì)中情況和軸瓦間隙配合進(jìn)行復(fù)查。

對(duì)輪中心復(fù)查合格，下張口0.001 5mm、左外圓0.002 0mm。各軸瓦烏金面均正常，無(wú)磨損現(xiàn)象。

1號(hào)瓦套緊力0.004 0mm、球面緊力0.003 0mm、瓦頂間隙0.190 0mm、瓦口間隙0.400 0mm；2號(hào)瓦緊力0.030 0mm、瓦頂間隙0.200 0mm、瓦口間隙0.410 0mm；3號(hào)瓦套緊力0.040 0mm、球面緊力0.030 0mm、瓦頂間隙0.220 0mm、瓦口間隙0.250 0mm；4號(hào)瓦套緊力0.040 0mm、瓦頂間隙0.210 0mm、瓦口間隙0.40 0mm。

根據(jù)以上復(fù)查數(shù)據(jù)判斷，可以排除因?qū)χ谢蜉S瓦問(wèn)題引起的汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)。

運(yùn)行時(shí)多次記錄潤(rùn)滑油壓，均為0.085MPa、軸向位移油壓均為0.362MPa、回油溫度50℃；油質(zhì)合格，油位正常。啟機(jī)前進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)8h的暖機(jī)沖轉(zhuǎn)，其他進(jìn)氣溫度等參數(shù)均在要求范圍內(nèi)，根據(jù)油汽等參數(shù)可以判斷，非機(jī)組調(diào)節(jié)參數(shù)不正常和介質(zhì)不合格而引起的振動(dòng)。

汽輪發(fā)電機(jī)組在沖轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速達(dá)到800r／min時(shí)，使用手持振動(dòng)檢測(cè)儀和SB－8002現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀同步跟蹤檢測(cè)，只有在汽輪發(fā)電機(jī)組過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，檢測(cè)到3號(hào)瓦水平振動(dòng)值達(dá)到110μm，過(guò)了臨界轉(zhuǎn)速振動(dòng)值下降到70μm。而其他軸瓦振動(dòng)值基本沒(méi)有波動(dòng)變化，直至轉(zhuǎn)速穩(wěn)定至3 000r／min時(shí)，3號(hào)軸瓦水平振動(dòng)70μm，其他軸瓦水平及垂直振動(dòng)值未發(fā)生變化，說(shuō)明振動(dòng)值與轉(zhuǎn)速?zèng)]有關(guān)系。

汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速穩(wěn)至3 000r／min時(shí)，使用SB－8002現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀檢測(cè)得出3號(hào)瓦水平方向振動(dòng)頻譜圖，其時(shí)域波形是一個(gè)正弦波（見(jiàn)圖2），多數(shù)為一倍振頻，其他頻率振動(dòng)值很小。水平方向振動(dòng)值為最大，而軸向垂直很小，并且3號(hào)軸瓦振動(dòng)大于其他軸瓦部位，振動(dòng)值的穩(wěn)定性比較好，對(duì)負(fù)荷及轉(zhuǎn)速變化不敏感。檢修時(shí)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子返廠做過(guò)動(dòng)平衡試驗(yàn)，在末級(jí)葉輪處減去59g，而發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子未做動(dòng)平衡試驗(yàn)，也存在檢修前汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子各自有質(zhì)量不平衡問(wèn)題，只是裝配時(shí)相對(duì)的兩個(gè)不平衡點(diǎn)相互抵消。再使用SB－8002現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀測(cè)量相位，垂直方向和水平方向相位差為80°［2］?？梢耘袛?號(hào)軸瓦水平振動(dòng)大的原因是整個(gè)汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡引起的。

圖2 3號(hào)瓦水平方向振動(dòng)頻譜圖

3 現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡試驗(yàn)

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子前后端面制造時(shí)留有專為做動(dòng)平衡使用的梯形槽口，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子后端面離3號(hào)軸瓦距離較長(zhǎng)，因此選擇在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子后端面配重，相對(duì)發(fā)電機(jī)前端面能夠減少配重質(zhì)量。

繼續(xù)使用SB－8002現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀做現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡，在轉(zhuǎn)速3 000r／min穩(wěn)定后以3號(hào)軸瓦水平及垂直為采集點(diǎn)，通常由轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡引起的振動(dòng)以振動(dòng)值最大點(diǎn)為數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，采集原始數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)時(shí)轉(zhuǎn)速的上下波動(dòng)不允許大于2%。采集完初始數(shù)據(jù)，打閘停機(jī)進(jìn)行試配重，在發(fā)電機(jī)后端面配重梯形槽口內(nèi)任意位置試配，試配點(diǎn)將是極坐標(biāo)平衡的0°角及分量平衡的第一個(gè)點(diǎn)，第一次試配重質(zhì)量為98g。試配完啟機(jī)，啟機(jī)過(guò)程中使用手持振動(dòng)檢測(cè)儀和SB－8002現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀同步跟蹤監(jiān)測(cè)各軸瓦的振動(dòng)情況，在轉(zhuǎn)速3 000r／min穩(wěn)定后以3號(hào)軸瓦水平及垂直為分析點(diǎn)，最后現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀計(jì)算出207°配重質(zhì)量為154g。

打閘停機(jī)后，拆除配重端面的試配重，以試配重點(diǎn)為分量平衡的0°角，找見(jiàn)207°，進(jìn)行配重。在實(shí)際加配重塊時(shí)，動(dòng)平衡儀器所計(jì)算出的207°只是一個(gè)點(diǎn)，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子配重端面梯形槽口內(nèi)一個(gè)點(diǎn)配重質(zhì)量最大為33g，只能以207°點(diǎn)為中心向兩邊均勻安裝配重塊，配重質(zhì)量154g也不可能集中在207°一個(gè)點(diǎn)上，所以在154g的基礎(chǔ)上可以適當(dāng)?shù)卦黾优渲刭|(zhì)量，配重質(zhì)量增加至167g，配重完啟機(jī)，臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，3號(hào)瓦水平振動(dòng)值最大70μm，直至轉(zhuǎn)速3 000r／min振動(dòng)值都在允許范圍內(nèi)，動(dòng)平衡成功。動(dòng)平衡試驗(yàn)后各軸瓦振動(dòng)值數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 動(dòng)平衡后機(jī)組各軸瓦振動(dòng)記錄 μm

4 結(jié)語(yǔ)

汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)原因是繁雜多變的，給企業(yè)帶來(lái)的損失也是嚴(yán)重的，不僅增加了維護(hù)保養(yǎng)成本，造成機(jī)組軸瓦的損壞，也能造成整臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組的損壞，甚至人身傷害。只有認(rèn)真負(fù)責(zé)地對(duì)待每天的運(yùn)行操作和每次檢修，才能從根本上杜絕機(jī)組振動(dòng)超標(biāo)故障的出現(xiàn)。同時(shí)強(qiáng)化操作人員的業(yè)務(wù)技能，才能保障整個(gè)汽輪發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行［4－5］。

［1］ 杜增輝，葉曉東.汽輪機(jī)抽汽調(diào)壓系統(tǒng)故障分析及處理［J］.電力安全技術(shù)，2002（9）：45－46.

［2］ 左旭.汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡調(diào)試［J］.中國(guó)設(shè)備工程，2008（12）：12－13.

［3］ 寇勝利.汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)及現(xiàn)場(chǎng)平衡［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2007.

［4］ 孟凡玉，王建華，唐成全.汽輪機(jī)葉片損壞原因的分析［J］.黑龍江科技信息，2010（15）：20－21.

［5］ 秦文防.汽輪機(jī)葉片損壞事故分析［J］.通用機(jī)械，2012（10）：54－55.