郭杰，秦希超

（廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東揭陽 515223）

1000MW超超臨界機組汽輪機氣流激振分析及處理

郭杰，秦希超

（廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東揭陽 515223）

廣東粵電靖海發(fā)電有限公司＃4機組調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)高負荷時＃1，＃2軸振動突然增大，結合振動相關參數(shù)，認為發(fā)生了汽流激振。在汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）原閥門控制邏輯里，通過調(diào)換主調(diào)節(jié)閥CV4和最后一個調(diào)節(jié)閥CV1，改變了汽缸上、下部分進汽分配，抑制了高負荷時汽流激振的發(fā)生。調(diào)整后，＃1，＃2軸承正常運行時振動均在40 μm左右，效果良好。

超超臨界機組；汽輪機；氣流激振；調(diào)節(jié)閥

1 設備概況

廣東粵電靖海發(fā)電有限公司（以下簡稱靖海發(fā)電公司）＃3，＃4汽輪機為N1000-25.0／600／600型超超臨界、一次中間再熱、單軸四缸四排汽、沖動凝汽式汽輪機。汽輪發(fā)電機組軸系中，＃1～＃4軸承采用可傾瓦式軸承，＃5～＃8軸承采用橢圓形軸承，＃9，＃10軸承采用端蓋式軸承，推力軸承位于高壓缸和中壓缸之間的＃2軸承座上，采用傾斜平面式雙推力盤結構。

鍋爐出口主蒸汽通過2根主蒸汽管道從汽輪機下部進入4個高壓主蒸汽門，再由4個高壓調(diào)門流出，經(jīng)4根高壓導汽管進入高壓缸。主蒸汽從高壓外缸上下對稱布置的4個進汽口進入汽輪機，蒸汽通過1個雙流調(diào)節(jié)級和8個沖動式高壓級后，由外下缸兩側排出并匯合成1根冷段再熱器蒸汽管進入鍋爐再熱器。鍋爐出口再熱蒸汽通過2根熱段再熱器蒸汽管從汽輪機調(diào)端兩側進入2個再熱聯(lián)合汽門，經(jīng)過2根中壓導汽管進入中壓缸。高壓缸無高壓排汽逆止門。

2 高負荷時氣流激振情況

14：00，按中調(diào)負荷曲線加負荷至1000MW。

14：51，由于煤質(zhì)較差，實際負荷降到980MW，主蒸汽壓力24.35MPa，總給煤量435 t／h，鍋爐主控輸出指令已緩慢升至最大值110，各臺制粉系統(tǒng)全部加滿。

16：00，負荷逐漸降至968MW（目標負荷1 000 MW），主蒸汽壓力24.00MPa，總給煤量435 t／h，啟動A磨煤機并逐漸加大給煤量至37 t／h，同時降低C磨煤機給煤量，準備停運C磨煤機（C磨煤機石子煤排渣閥有故障需停運處理）。

16：19，負荷升至1 000MW，主蒸汽壓力25.33 MPa，總煤量462 t／h，汽輪機軸振第1次出現(xiàn)異常上升，1Xmax＝179μm，1Ymax＝129μm，2Xmax＝207μm，2Ymax＝223μm，其他軸承軸振不明顯，立即置目標負荷為800MW，并派人就地監(jiān)聽機組狀況，未發(fā)現(xiàn)明顯異常，振動持續(xù)2min后恢復正常，回置目標負荷為900MW。

16：23，負荷1009MW，主蒸汽壓力26.33MPa，總煤量468 t／h，汽輪機軸振第2次出現(xiàn)異常上升，1Xmax＝186.9μm，1Ymax＝133μm，2Xmax＝218μm，2Ymax＝225μm，其他軸承軸振不明顯，軸瓦溫度、回油溫度均無明顯變化，立即切至汽機跟蹤（TF）方式，停運C磨煤機，手動減少總煤量，總煤量最低至360 t／h，振動持續(xù)1min后，逐漸趨于正常，調(diào)整機組至正常參數(shù)值，期間壓力最高為26.44MPa，負荷最高為1026MW。

3 原因分析

氣流激振的振動特征：（1）振動產(chǎn)生于高參數(shù)、大容量機組的高壓轉子或高中壓轉子；（2）振動敏感于負荷，且一般發(fā)生在較高負荷工況；（3）振動與某一門檻負荷關系密切、重復性較好；（4）振動有時與調(diào)門的開啟順序和調(diào)門開度有關，通過調(diào)換或關閉有關閥門能夠避免低頻振動的發(fā)生或減小低頻振動的幅度；（5）氣流激振產(chǎn)生的自激振動為轉子的正向進動；（6）振動頻率為低頻，與工作轉速無關，通常以接近工作轉速一半的頻率分量為主，嚴重時振動頻率與轉子一階臨界轉速頻率吻合，該振動也會呈現(xiàn)其他一些諧波頻率分量。

＃1，＃2軸承振動增大的同時，＃1軸承瓦溫從77℃下降到76℃，＃2軸承瓦溫從70℃降至67℃。從數(shù)據(jù)來看，＃4機組汽輪機發(fā)生的現(xiàn)象特征符合多條氣流激振的特征，軸承溫度降低，說明轉子在負荷變化時上抬，汽流間隙發(fā)生了變化，振動增大，應該是發(fā)生了汽流激振。

＃4機組主蒸汽調(diào)門調(diào)節(jié)閥配置如圖1所示（機頭看向發(fā)電機），＃4機組主蒸汽門調(diào)節(jié)閥從第1象限到第4象限分別是3→1→2→4。指令在20%以下時采用單閥，指令在20%以上時采用順序閥控制，原順序閥開啟次序為4-2／3-1。

圖1 閥門空間布置示意

由于汽輪機主蒸汽調(diào)節(jié)閥閥門開啟順序為4-2／3-1，下缸先進汽，調(diào)節(jié)級噴嘴發(fā)生非對稱性進汽，使轉子受到一個向上的力，導致高壓缸＃1，＃2軸承比壓減小，穩(wěn)定性降低，造成氣流激振。另外，高壓蒸汽作用于轉子的力，可影響轉子在氣缸徑向位置發(fā)生變化，從而引起通流部分間隙的變化，同時該力也影響軸頸在軸承中的位置，從而改變軸承載荷、標高和頂隙等，導致了振動的產(chǎn)生。

4 解決方案

在汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）原閥門控制邏輯里，CV4是主調(diào)節(jié)閥，CV1是最后一個調(diào)節(jié)閥，通過改變CV1與CV4的閥門進汽曲線，使CV1變?yōu)橹髡{(diào)節(jié)閥，CV4為最后一個調(diào)節(jié)閥，順序閥開啟次序由4-2／3-1變?yōu)?-2／3-4，改變了汽缸上、下部分進汽的分配，減小了高壓蒸汽對轉子上抬的力，從而抑制了高負荷時汽流激振的發(fā)生。＃4機組開機帶滿負荷時，經(jīng)過一段時間觀察發(fā)現(xiàn)，＃1，＃2軸振最大為68μm；在＃4機組正常運行中，＃1，＃2軸承振動值均在40μm左右。

5 結論

氣流激振是超超臨界機組及超臨界機組運行中所面臨的一個重要問題，如何有效、及時解決和預防氣流激振，對于機組安全運行有重要意義。

（1）汽輪機氣流激振力通常來自3個方面：葉頂間隙激振力、軸封和隔板汽封間隙激振、噴嘴調(diào)節(jié)非對稱進汽。從這3個方面入手，可有效避免氣流激振的產(chǎn)生。

（2）靖海發(fā)電公司汽輪機＃1～＃4軸承采用可傾瓦軸承，有利于增加系統(tǒng)阻尼，預防氣流激振。

（3）運行中提高潤滑油溫，可增加系統(tǒng)阻尼，可減小和消除低頻振動，預防氣流激振的發(fā)生。

（4）檢修工藝中，改變軸承間隙（如減小軸承頂隙），可有效避免氣流激振的產(chǎn)生。

（5）運行中改變進汽調(diào)門的開閥順序或開閥重疊度，減小或避免產(chǎn)生向上抬高轉子的力。

（6）運行中應避免高壓缸后軸封大量漏汽而造成＃2軸承標高被抬高，從而引發(fā)＃1軸承失穩(wěn)，造成轉子間隙變化，引起氣流激振。

（7）超超臨界機組的氣流激振多發(fā)生在高壓缸＃1及＃2軸承處，應盡量提高＃1軸承的穩(wěn)定性，如增大＃1軸承載荷、提高＃1軸承標高、減?。?軸承頂隙等，從而避免氣流激振的發(fā)生。

（8）氣流激振一般有一個門檻負荷，超過此負荷立即發(fā)生氣流激振，運行中若發(fā)生氣流激振，應立即降負荷，低于門檻負荷后，振動能恢復正常。

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（本文責編：白銀雷）

TK 268

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：1674-1951（2015）05-0048-02

郭杰（1980—），男，四川眉山人，工程師，從事熱力發(fā)電管理方面的工作（E-mail：power1728＠sina.com）。

2014-12-05；

2015-03-28