阮 躍,黃雅萍,潘 勇

（北京振測(cè)智控科技有限公司，北京 100085）

0 引言

隨著機(jī)組設(shè)計(jì)和制造水平以及經(jīng)濟(jì)性要求的提高，動(dòng)靜間隙不斷縮小，動(dòng)靜碰摩成為汽輪發(fā)電機(jī)組常見(jiàn)的振動(dòng)故障，特別是新建和大修后啟動(dòng)的機(jī)組。動(dòng)靜碰摩是由其他原因引起的后續(xù)故障，如動(dòng)靜間隙調(diào)整不當(dāng)，軸系對(duì)中不良，汽缸變形，膨脹不暢，基礎(chǔ)不均勻下沉，大的不平衡振動(dòng)和潤(rùn)滑失效等[1]。

由于碰摩的部位和形式不同，動(dòng)靜碰摩故障具有多樣性，可從不同角度進(jìn)行劃分，如不同方向、不同轉(zhuǎn)速、不同部位和不同嚴(yán)重程度的碰摩等[2]。

1 動(dòng)靜碰摩故障的處理方法

（1）根據(jù)汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的不同階段以及碰摩故障的嚴(yán)重程度不同，碰摩故障的特征和處理方式有所不同[3]。

（2）機(jī)組冷態(tài)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)盤(pán)車(chē)時(shí)，由于沒(méi)有潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑油流量不足，容易引起碾瓦。建議壓縮冷態(tài)連續(xù)盤(pán)車(chē)時(shí)間，如果需要在可傾瓦增加頂軸油孔，但不能妨礙軸瓦正常工作。

（3）冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)臨界轉(zhuǎn)速前，需充分暖機(jī)，然后迅速通過(guò)，嚴(yán)禁在臨界轉(zhuǎn)速附近停留。如果發(fā)生強(qiáng)烈碰摩，要停機(jī)盤(pán)車(chē)，待各瓦晃度正常后才可再次啟機(jī)。

（4）臨界轉(zhuǎn)速以上發(fā)生碰摩，如果不能維持，建議回到盤(pán)車(chē)狀態(tài)，避免發(fā)生意外。

（5）定速進(jìn)行各種試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)測(cè)振動(dòng)的變化。如果發(fā)生波動(dòng)，要采取措施防止振動(dòng)發(fā)散；如果振動(dòng)明顯增大，需要降速暖機(jī)或停機(jī)盤(pán)車(chē)。

（6）升負(fù)荷和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，如果發(fā)生振幅波動(dòng)，需要保持工藝參數(shù)穩(wěn)定進(jìn)行觀察。如振幅明顯增大或有發(fā)散跡象時(shí)，需采取變負(fù)荷或停機(jī)等措施，待各瓦振動(dòng)穩(wěn)定或晃度正常后才可以再次增加負(fù)荷或啟機(jī)。

（7）除了為消除頑固碰摩，允許轉(zhuǎn)子帶一定的熱彎曲運(yùn)行外，嚴(yán)禁轉(zhuǎn)子存在較大的碰摩熱變形運(yùn)行。

（8）新安裝的機(jī)組，盡可能先處理軸系對(duì)中和平衡問(wèn)題，再采取反復(fù)啟機(jī)磨間隙的方法。

（9）不是間隙過(guò)小造成的碰摩，如軸裂紋、軸承座開(kāi)裂、軸系嚴(yán)重不對(duì)中等，應(yīng)首先處理原發(fā)問(wèn)題。

由于碰摩故障的復(fù)雜性，表現(xiàn)特征和處理方法有較大差別，對(duì)于總結(jié)的規(guī)律性的內(nèi)容，需要根據(jù)實(shí)際情況靈活應(yīng)用，不能生搬硬套。

2 1000 MW機(jī)組大修后啟動(dòng)過(guò)程中動(dòng)靜碰摩分析

某廠2#機(jī)組（1000 MW）軸系結(jié)構(gòu)如圖1所示。大修后啟機(jī)，轉(zhuǎn)速上升至1200 r/min，開(kāi)始時(shí)振動(dòng)較小，因此，可以排除高、中壓轉(zhuǎn)子存在質(zhì)量不平衡。在轉(zhuǎn)速1200 r/min暖機(jī)過(guò)程中，高壓轉(zhuǎn)子1#，2#軸承振動(dòng)出現(xiàn)波動(dòng)并有明顯上升，打閘停機(jī)，降速過(guò)程中振動(dòng)繼續(xù)增大，如圖2所示。根據(jù)振幅和相位的變化，可以判斷振動(dòng)增大的主要原因是動(dòng)靜碰摩引起轉(zhuǎn)子熱彎曲問(wèn)題。經(jīng)過(guò)4個(gè)多小時(shí)的盤(pán)車(chē)后，再次沖轉(zhuǎn)，在1200 r/min經(jīng)過(guò)約3 h暖機(jī)，升速到1500 r/min，約1 h后振動(dòng)迅速增大并跳機(jī)，主要原因是轉(zhuǎn)子在臨界轉(zhuǎn)速附近停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，動(dòng)靜間隙消失引起動(dòng)靜碰摩，降速過(guò)程中振動(dòng)迅速減小，如圖3所示，表明碰摩引起的熱彎曲較輕。

圖1 機(jī)組軸系示意

經(jīng)過(guò)約1 h盤(pán)車(chē)后，晃度基本穩(wěn)定。再次啟機(jī)，由于碰摩發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速附近，可以通過(guò)提高升速率，快速到3000 r/min，進(jìn)行各種試驗(yàn)。約3 h后低壓轉(zhuǎn)子5#～8#軸承的振幅出現(xiàn)波動(dòng)，再經(jīng)過(guò)約1 h后振幅迅速增大并跳機(jī)，在停機(jī)經(jīng)過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，最大振幅＞400 μm，如圖4所示，表明是碰摩引起的熱彎曲振動(dòng)。經(jīng)過(guò)約1 h盤(pán)車(chē)后，晃度基本穩(wěn)定，由于碰摩遠(yuǎn)離臨界轉(zhuǎn)速，降低升速率，再次沖轉(zhuǎn)并緩慢升速到3000 r/min，振動(dòng)恢復(fù)正常。

圖2 升降速過(guò)程中高壓轉(zhuǎn)子振動(dòng)趨勢(shì)

圖3 降速過(guò)程中高壓轉(zhuǎn)子振動(dòng)趨勢(shì)

圖4 降速過(guò)程中低壓轉(zhuǎn)子振動(dòng)趨勢(shì)

3 330 MW機(jī)組帶負(fù)荷過(guò)程中動(dòng)靜碰摩分析

某廠2#機(jī)組（330 MW）帶220 MW負(fù)荷時(shí)，2#軸承振動(dòng)迅速增大并跳機(jī)，下降到低轉(zhuǎn)速時(shí)晃度明顯增大，轉(zhuǎn)子發(fā)生了碰摩熱彎曲。主要原因是轉(zhuǎn)子在軸承中的位置不合理，導(dǎo)致動(dòng)靜碰摩。2#軸承Y向間隙電壓由7.21 V變化為5.77 V，如圖5所示。根據(jù)當(dāng)前渦流傳感器間隙電壓與安裝時(shí)的間隙電壓進(jìn)行計(jì)算，1#，2#和 3#軸承的抬起高度分別是 194 μm，442 μm 和 303 μm，根據(jù)軸承標(biāo)高和瓦溫情況，建議謹(jǐn)慎調(diào)整閥序，有機(jī)會(huì)可以將2#軸承抬高0.015 mm。

4 600 MW機(jī)組暖機(jī)過(guò)程中動(dòng)靜碰摩分析

某廠2#機(jī)組（600 MW）在2350 r/min暖機(jī)過(guò)程中，1#和2#軸承振動(dòng)和相位迅速變化，如圖6所示，高壓轉(zhuǎn)子發(fā)生動(dòng)靜碰摩故障。由于碰摩熱變形和原始較大的不平衡量疊加，使得轉(zhuǎn)速下降過(guò)程中在臨界轉(zhuǎn)速附近振幅明顯增大，建議條件允許時(shí)做好高中壓轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡。同時(shí)1#軸承負(fù)載過(guò)輕可能引起較大的振動(dòng)，建議合理調(diào)整軸承標(biāo)高。

圖5 高壓轉(zhuǎn)子振動(dòng)趨勢(shì)

圖6 暖機(jī)過(guò)程中高壓轉(zhuǎn)子振幅和相位變化趨勢(shì)

5 結(jié)論

由于碰摩故障的原因復(fù)雜，導(dǎo)致故障特征表現(xiàn)不同，如頻譜以一倍頻為主、出現(xiàn)低頻成分、出現(xiàn)高頻成分以及頻譜豐富等，在現(xiàn)場(chǎng)都可能遇到，但轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定時(shí)，相位是否明顯改變可作為判斷碰摩故障的重要依據(jù)，能夠與常見(jiàn)的質(zhì)量不平衡、軸系不正和膨脹不暢等故障區(qū)分開(kāi)。監(jiān)測(cè)盤(pán)車(chē)時(shí)的晃度、轉(zhuǎn)子在軸承中的位置和振幅的變化可作為判斷碰摩故障的重要參考。

由于動(dòng)靜碰摩是多因素的綜合反映，因此，可以有多種處理方法，如延長(zhǎng)盤(pán)車(chē)時(shí)間，調(diào)整暖機(jī)轉(zhuǎn)速和暖機(jī)時(shí)間，調(diào)整升速率，改變運(yùn)行參數(shù)，調(diào)整軸系中心，調(diào)整動(dòng)靜間隙，轉(zhuǎn)子做動(dòng)平衡，調(diào)整停機(jī)振動(dòng)幅值，反復(fù)啟動(dòng)磨出間隙，利用大振動(dòng)磨出間隙和悶缸處理等[5]。具體采用何種處理方案，需要綜合考慮故障的主要原因和處理的難易程度以及對(duì)機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和可靠性的影響。

［1］孫偉.大型汽輪發(fā)電機(jī)組動(dòng)靜碰摩故障診斷研究［J］.黑龍江科學(xué)，2014，5（7）：285.

［2］李江峰，劉石，馮永新.某1000 MW機(jī)組動(dòng)靜碰摩故障診斷與特征分析［J］.廣東電力，2010，23（6）：65-68.

［3］張善鵬,周廣順.汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子碰摩振動(dòng)的理論分析及實(shí)例［J］.動(dòng)力工程，2003，23（6）：2850-2854.

［4］王潤(rùn)，劉智安，孔昭文，等.汽輪機(jī)動(dòng)靜碰摩振動(dòng)的診斷與處理［J］.內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2009，27（1）：16-19.

［5］王秉仁，高翔，盧盛陽(yáng).大型汽輪發(fā)電機(jī)組動(dòng)靜碰摩故障特征分析與現(xiàn)場(chǎng)處理［J］.汽輪機(jī)技術(shù)，2008，50（6）：457-459.