高帥，劉鵬

（鄭州燃?xì)獍l(fā)電公司，河南 鄭州 450000）

V94.3A燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)與汽輪機(jī)嚙合過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)突變振動(dòng)。分析表明，這些振動(dòng)中軸承油膜渦動(dòng)是導(dǎo)致振動(dòng)的主要原因。通過調(diào)整軸承標(biāo)高和減少軸承頂隙，可以消除機(jī)組不穩(wěn)定振動(dòng)。需要指出的是，也有部分出現(xiàn)振動(dòng)的原因是因?yàn)?S離合器本身的物理特性造成的，這部分振動(dòng)通常在允許范圍內(nèi)，但實(shí)際運(yùn)行中依然出現(xiàn)了失穩(wěn)振動(dòng)。

本文旨在描述該現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，通過監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)和汽機(jī)軸的相位角度，并收集不同物理嚙合位置時(shí)，記錄找出各位置的最小振動(dòng)值的技術(shù)措施，來指導(dǎo)以后的汽機(jī)運(yùn)行與發(fā)電機(jī)軸嚙合時(shí)間和位置，從而影響軸承穩(wěn)定性，降低聯(lián)合循環(huán)機(jī)組振動(dòng)的方法。

1 機(jī)組概況

V94.3A型F級(jí)重型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的燃?xì)廨啓C(jī)和發(fā)電機(jī)型號(hào)分別為V94.3A和THDF108/53，由德國(guó)SIEMENS公司生產(chǎn)，汽輪機(jī)型號(hào)為TCF1，由上海汽輪機(jī)廠制造。軸系共有8個(gè)支持軸承。1號(hào)、2號(hào)軸承支撐燃?xì)廨啓C(jī)-壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子，3號(hào)、4號(hào)軸承支撐發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，5號(hào)、6號(hào)軸承支撐SSS ( Synchro-Self-Shifting同步自脫）離合器，6號(hào)～8號(hào)軸承支撐汽輪機(jī)高壓、中壓、低壓轉(zhuǎn)子。8個(gè)軸承中5號(hào)、6號(hào)軸承為可傾瓦軸承，7號(hào)軸承為支承推力聯(lián)合軸承，1號(hào)～4號(hào)及8號(hào)軸承為橢圓瓦軸承。機(jī)組振動(dòng)測(cè)點(diǎn)布置如下：1號(hào)～8號(hào)軸承均裝有1個(gè)速度傳感器和2個(gè)電渦流傳感器。傳感器相互垂直，自燃機(jī)向發(fā)電機(jī)方向看，左30°為x向，右60°為y向。

表1

圖1給出了該臺(tái)GUD1S.94.3A型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組軸系布置簡(jiǎn)圖。大型發(fā)電機(jī)組上所采用的軸承型式有多種，如圓柱瓦、橢圓瓦、三油楔瓦和可傾瓦等。

圖1 機(jī)組軸系簡(jiǎn)圖

2 降低嚙合振動(dòng)的技術(shù)措施

離合器是一種能夠自動(dòng)連接或斷開的傳動(dòng)裝置。高轉(zhuǎn)速下嚙合時(shí)，兩轉(zhuǎn)子之間的連接具有一定的隨機(jī)性，從而引起多次嚙合過程中軸頸中心位置的無規(guī)律變化。如離合器嚙合兩端軸振突變，主要有三種可能。

頻譜圖上以半頻分量為主，則振動(dòng)性質(zhì)是油膜渦動(dòng)。通過軸系標(biāo)高調(diào)整和減小軸承頂隙可以消除不穩(wěn)定振動(dòng)。

如果軸承頂隙超標(biāo)以及軸承處于輕載狀態(tài)，受嚙合等外界強(qiáng)沖擊因素的干擾，容易發(fā)生油膜失穩(wěn)。已有研究表明，對(duì)于處于穩(wěn)定性邊緣的機(jī)組而言，雖然穩(wěn)態(tài)工況下不會(huì)失穩(wěn)，但是在外界沖擊等因素的干擾下會(huì)提前進(jìn)入失穩(wěn)狀態(tài)。升速過程中，可傾瓦軸承內(nèi)軸頸中心位置應(yīng)該近似于直線上抬。在軸承頂隙較大等異常情況下，可傾瓦軸頸中心位置變化可能會(huì)出現(xiàn)異常，從而使可傾瓦失去了其穩(wěn)定性高的本性并進(jìn)而導(dǎo)致失穩(wěn)。因此，如果軸頸中心出現(xiàn)了較大的水平偏移，則應(yīng)該分析其原因并盡可能消除。

在排除上述原因后，因離合器本身的物理特性造成的合格范圍內(nèi)的振動(dòng)突增。要降低因嚙合引起的振動(dòng)，首先要通過軸系的平衡配重，調(diào)整軸承標(biāo)高和減少軸承頂隙等措施，消除機(jī)組不穩(wěn)定振動(dòng)。

一般的技術(shù)措施主要有以下幾點(diǎn)。

2.1 通過機(jī)組軸系的平衡配重，消除整機(jī)軸系的不穩(wěn)定振動(dòng)

2016年某V94.3A燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組大修后，通過對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)和發(fā)電機(jī)的配重，機(jī)組振動(dòng)有效降低。

動(dòng)平衡的主要過程如下。

裝設(shè)動(dòng)平衡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。主要是在軸系的幾個(gè)位置設(shè)置監(jiān)測(cè)儀表（如表1）。

（1）將傳感器輸出的電信號(hào)接入振動(dòng)分析儀，同時(shí)將原來機(jī)組軸承內(nèi)安裝的TSI振動(dòng)測(cè)量信號(hào)接入分析儀，以對(duì)比臨時(shí)設(shè)備的準(zhǔn)確性。輸出所得數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行測(cè)量記錄分析。（如圖2）。

圖2 振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖

（2）定義機(jī)組軸系物理“0”位。根據(jù)轉(zhuǎn)子鍵相信號(hào)，設(shè)定某一位置w為轉(zhuǎn)子0度位置，根據(jù)鍵相信號(hào)，將就地轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至0位，就地標(biāo)記，就可以使得電腦數(shù)據(jù)中的位置與實(shí)際位置準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)。一般常選燃機(jī)排氣錐正上方定位0位。

（3）計(jì)算分析并配重。西門子記錄的振幅值為雙峰值H，TSI系統(tǒng)的振動(dòng)值都為單峰值h，H=2h，繪制的極坐標(biāo)。根據(jù)所繪制的振動(dòng)極坐標(biāo)，分析振動(dòng)原因，制定配重方案。

注意事項(xiàng)：

（1）壓氣機(jī)出口溫度降至50度以下才能停止燃機(jī)盤車運(yùn)行。

（2）動(dòng)平衡需要做的安全措施：停止燃機(jī)盤車后，關(guān)閉燃機(jī)盤車進(jìn)油閥，將燃機(jī)罩殼CO2閉鎖裝置打至閉鎖位置。

（3）安全分析、物料清理、人員撤離必須要做好，各人孔門及蓋板及時(shí)恢復(fù)。

（4）燃機(jī)擴(kuò)散段平衡孔圓形封板螺栓為19mm，需用梅花扳手打開，開口扳手及棘輪不易擰動(dòng)。平衡孔堵頭螺栓30mm，需用輕型加長(zhǎng)桿棘輪打開。壓氣機(jī)10級(jí)平衡孔堵頭需用24mm內(nèi)六方，用錘打開。在中間短軸加平衡塊較為方便，但平衡槽屬于裸露狀態(tài)，需提前清理積灰，在確認(rèn)所加平衡塊無需改動(dòng)后，用電沖頭將平衡塊螺紋槽沖死，防止螺母倒退，平衡塊跑偏。燃機(jī)的配重主要是壓氣機(jī)進(jìn)口、壓氣機(jī)第10級(jí)及燃機(jī)透平末端。配重位置如圖3。配重塊照片如圖4。

表2

圖3 燃機(jī)配重位置示意圖

圖4 配重塊照片

2.2 調(diào)整軸承標(biāo)高和減少軸承頂隙，消除機(jī)組不穩(wěn)定振動(dòng)

配重完成后，通過調(diào)整軸承標(biāo)高和減少軸承頂隙，可以消除機(jī)組不穩(wěn)定振動(dòng)。在滿足了這兩項(xiàng)調(diào)整措施后，機(jī)組的軸系振動(dòng)基本符合運(yùn)行的要求，部分工況下振動(dòng)指標(biāo)會(huì)出現(xiàn)短期的失穩(wěn)，其中主要是3S離合器嚙合時(shí)，5號(hào)、6號(hào)可傾瓦軸承部分的振動(dòng)。

2.3 調(diào)整3S離合器的嚙合狀態(tài)，消除機(jī)組不穩(wěn)定振動(dòng)

針對(duì)SSS ( Synchro-Self-Shifting同步自脫）離合器嚙合時(shí)的振動(dòng)，主要是8個(gè)軸承中5號(hào)、6號(hào)可傾瓦軸承部分的振動(dòng)，很難控制。需要指出的是，也有部分出現(xiàn)振動(dòng)的原因是因?yàn)?S離合器本身的物理特性造成的，這部分振動(dòng)通常在允許范圍內(nèi)，但實(shí)際運(yùn)行中依然出現(xiàn)了失穩(wěn)振動(dòng)。

如何根據(jù)3S離合器的物理特性，找出最佳的嚙合位置和狀態(tài)，降低因嚙合引起的不穩(wěn)定振動(dòng)，SIEMENS公司技術(shù)人員提出如下技術(shù)措施。

利用發(fā)電機(jī)勵(lì)磁端的相對(duì)振動(dòng)信號(hào)，及配重時(shí)定義的機(jī)組軸系物理“0”位，作為觸發(fā)條件，根據(jù)燃機(jī)側(cè)的軸“鍵相”信號(hào)與汽機(jī)軸“鍵相”信號(hào)，送入振動(dòng)分析儀，監(jiān)測(cè)計(jì)算3S離合器兩端的相角差值，記錄不同嚙合狀態(tài)下振動(dòng)的峰值，找出最小的振動(dòng)峰值的嚙合角度，從而指導(dǎo)蒸汽輪機(jī)的運(yùn)行嚙合（如表2）。

注意事項(xiàng)：

（1）發(fā)電機(jī)勵(lì)磁端軸振觸發(fā)計(jì)算脈沖，只需要在開始嚙合時(shí)定期觸發(fā)，觸發(fā)的周期根據(jù)振動(dòng)分析儀的計(jì)算能力設(shè)定。

（2）當(dāng)嚙合角度差值不再變化，就是嚙合完成，此時(shí)需要記錄3S離合器兩端5瓦及6瓦的振動(dòng)值。

（3）一般汽輪機(jī)升速嚙合的時(shí)間是很短的，但基本上固定，通過多次的嚙合找出角度差大致的范圍即可，很難控制在某個(gè)精確的角度嚙合。

通過監(jiān)視嚙合過程中，記錄離合器不同角度差嚙合時(shí)3S離合器兩端5、6瓦的振動(dòng)值，找出最小的區(qū)間，指導(dǎo)運(yùn)行以后在此角度區(qū)間嚙合即可降低因離合器原因引起的嚙合振動(dòng)。

3 結(jié)語(yǔ)

離合器是一種能夠自動(dòng)連接或斷開的傳動(dòng)裝置。高轉(zhuǎn)速下嚙合時(shí)，兩轉(zhuǎn)子之間的連接具有一定的隨機(jī)性，從而引起多次嚙合過程中軸頸中心位置的無規(guī)律變化。一般應(yīng)用上述三種技術(shù)措施后，燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)與汽輪機(jī)嚙合過程中出現(xiàn)突變振動(dòng)的幾率大大降低，嚙合后的振動(dòng)也相應(yīng)減輕。如果上述三種技術(shù)措施都不能消除嚙合過程中出現(xiàn)突變振動(dòng)，還需要請(qǐng)專業(yè)的振動(dòng)測(cè)試機(jī)構(gòu)具體分析，找出軸承或者軸系的不穩(wěn)定因素，徹底分析解決。