王斌

摘 要：針對某臺135MW汽輪機高壓一中壓聯(lián)合轉(zhuǎn)子軸彎曲測量檢查，結(jié)合轉(zhuǎn)子振動響應(yīng)分析，采用在高速動平衡機上進(jìn)行轉(zhuǎn)子平衡與測量軸振動檢驗技術(shù)措施，降低了軸振動幅值，達(dá)到運行合格的要求。

關(guān)鍵詞：汽輪機 轉(zhuǎn)子 彎軸 振動

引 言

某135MW汽輪發(fā)電機組2003年投產(chǎn)，運行11000h，至2005年進(jìn)行設(shè)備第一次大修。測量汽輪機高壓一中壓聯(lián)合轉(zhuǎn)子大軸彎曲0.07。0.08mm，彎曲高點位于高壓與中壓兩段之間的轉(zhuǎn)子“過橋汽封”處，超過了制造廠設(shè)計應(yīng)小于0.03mm的指標(biāo)數(shù)值。雖然大修停機前額定轉(zhuǎn)速工況下各軸承振動均小于30um，對應(yīng)1號軸承和2號軸承垂直振動均小于10um。但是，收集整理機組投運以來額定轉(zhuǎn)速工況下的1號軸振動由50um增大至101um，2*軸振動由80um增大至130um。臨界轉(zhuǎn)速下兩測點軸振動由80um增大至200um的異常劣化特征。在這種情況下，就需要認(rèn)真檢測轉(zhuǎn)子的彎曲量。因此，對汽輪機高壓～中壓聯(lián)合轉(zhuǎn)子，按不同時段分別進(jìn)行了12次測量，證實了彎曲故障的存在，它是導(dǎo)致了軸振動惡化的主要原因。征求設(shè)計制造、安裝檢修、運行維護(hù)各方面專業(yè)技術(shù)人員的意見，確定了采用高速動平衡與測量軸振動校核的檢驗方法，作為彎曲轉(zhuǎn)子減振治理試驗技術(shù)方案。

1轉(zhuǎn)子概況

該汽輪機組系采用引進(jìn)日本某公司技術(shù)設(shè)計的D151型產(chǎn)品，銘牌為N135—535/535型超高壓，中間再熱雙排汽，單軸反動凝汽式機組。汽輪機由高壓缸、中壓缸、低壓缸組成的三缸結(jié)構(gòu)，軸系為二轉(zhuǎn)子三支承形成，其中高壓一中壓聯(lián)合轉(zhuǎn)子分別有14級和13級葉片，低壓轉(zhuǎn)子為2×6級葉片。1*軸承和2*軸承位于高壓～中壓聯(lián)合轉(zhuǎn)子軸頸兩側(cè)，高壓一中壓聯(lián)合轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速值實測在1900。2200r/min區(qū)間。轉(zhuǎn)予彎曲狀況比較復(fù)雜。制造設(shè)計在該轉(zhuǎn)子的中部即中壓進(jìn)氣平衡活塞處，轉(zhuǎn)子兩端氣封盤等三處均有32個轉(zhuǎn)子校正平衡旋塞M39螺孔，每個螺孔可加校正平衡重量約300g。兩側(cè)平衡半徑分別為R450mm，R530mm，轉(zhuǎn)子總重量22400kg，總長度大約6800mm。

2動平衡試驗

以IS05406、IS05343的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)開展高速動平衡機對單個轉(zhuǎn)子的動平衡實驗工作，測量轉(zhuǎn)子3000r每分鐘的衡機架振動強烈度數(shù)，若其烈度低于1.2mm每秒，其為優(yōu)等。每秒1.2毫米的轉(zhuǎn)速要折算到振動位移的幅度數(shù)值，經(jīng)過測量，其數(shù)值約為111um。其施工現(xiàn)場所選用的實測機組軸承振動幅值大小為10um，其實際的測量精度低下。高速度動平衡技術(shù)的實驗需要針對平衡機架的強度以及剛度進(jìn)行分析，讓其和現(xiàn)場的軸承剛度等級對比，可以了解到平衡機架剛度以及強度會超過現(xiàn)場軸承的剛度等級數(shù)值，且具有一定的穩(wěn)定性。依照相應(yīng)的要求沿襲測量機架的振動狀況。先用每分鐘500r的速率進(jìn)行動平衡的初次調(diào)試工作，待其平衡艙軸真空作額定轉(zhuǎn)速上升到每分鐘3000r的高速動平衡狀態(tài)時，在使用2分鐘超速的實驗方式，將其時間控制在1-3分鐘左右，其可以達(dá)到用戶們的技術(shù)指標(biāo)要求。以其轉(zhuǎn)子軸彎曲超標(biāo)所產(chǎn)生的特殊狀況為基準(zhǔn)，實驗的雙方要對其進(jìn)行較為嚴(yán)密的分析和探究，其一致性的認(rèn)為需要在其上安裝軸轉(zhuǎn)子振動測量裝置設(shè)施，讓其為校驗以及評價等工作的開展提供便利，讓其技術(shù)指標(biāo)更為精確，確定出轉(zhuǎn)子軸振動狀況，觀察其轉(zhuǎn)子軸振動的減小程度。當(dāng)校正彎曲轉(zhuǎn)子動平衡時，其配重塊會和大軸的某一位置相同，其中間集中的重量會增加1.7千克，轉(zhuǎn)子的三個校正平面重量會上升大約2.6千克。當(dāng)平衡機架上的轉(zhuǎn)子到達(dá)了臨界的轉(zhuǎn)速點時，其速率為每分鐘1620r，其和機組實測臨界轉(zhuǎn)速有著較為明顯的差異性，機組實測臨界轉(zhuǎn)速的數(shù)值范圍為1900-2200r/min。受到臨時加裝的軸振動傳感器測量系統(tǒng)調(diào)試以及裝配工作的影響，其渦流傳感器所能檢測到的數(shù)據(jù)信息僅有一組，用其當(dāng)做參考校核的評價標(biāo)準(zhǔn)。

3彎曲轉(zhuǎn)子的治理效果對比分析

當(dāng)機組修復(fù)成功后，在其啟動該機械設(shè)備，其要測量高壓一中壓聯(lián)合轉(zhuǎn)子的軸振動轉(zhuǎn)速以及荷工況的數(shù)值等，對這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合，讓其和停機之前所測量的各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比對，并繪制測量的曲線。由此可見，經(jīng)過檢修后的汽輪機高壓一中壓聯(lián)合轉(zhuǎn)子軸承的振動變化并不是十分的明顯，軸振動的數(shù)值得到了明顯地控制降低，達(dá)到運行合格的標(biāo)準(zhǔn)。

4變頻改造后循環(huán)泵運行方式的優(yōu)化

運行中影響凝汽器真空的因素很多，例如，循環(huán)水進(jìn)口溫度、汽輪機負(fù)荷、凝汽器清潔程度以及循環(huán)水流量等。當(dāng)循環(huán)水進(jìn)口溫度一定，汽輪機負(fù)荷不變，凝汽器清潔程度一定時，凝汽器的真空主要決定于循環(huán)水量的大小。只有增加循環(huán)水量使機組增加的功率大于增加循環(huán)水量使循環(huán)水泵增加的耗功，循環(huán)水量的增加使凝汽器真空提高才有意義。通過這種方法實現(xiàn)循環(huán)泵運行方式的優(yōu)化在實踐中是不太容易的。循環(huán)水泵運行方式的合理調(diào)節(jié)，不僅要考慮提高真空降低循環(huán)泵耗功，而且還得兼顧冷卻水塔的防凍和季節(jié)氣候的因素。

結(jié) 語

對于彎曲值小于0.10mm的汽輪機轉(zhuǎn)子，采用直軸工藝存在較長工期與實施困難的條件下，對轉(zhuǎn)子做精細(xì)動平衡乃是一個有效地控制與減小軸振動的技術(shù)措施。在轉(zhuǎn)子高速平衡時，應(yīng)測準(zhǔn)大軸彎曲高點位置，盡可能在最大彎曲點軸段進(jìn)行配重校正。轉(zhuǎn)子動平衡后的殘余振動值應(yīng)盡可能達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的最小值，如小于1.00mm/s的平衡精度。測量轉(zhuǎn)子軸振動數(shù)值應(yīng)作為考核驗收彎曲轉(zhuǎn)子平衡結(jié)果的一個必要的指術(shù)依據(jù)。一般取不大于80um為宜。

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