賈玉強，鄭敏華

（福建福清核電有限公司，福建 福清 350318）

某核電廠汽輪機是由東方電氣集團采用ALSTOM技術(shù)生產(chǎn)的ArabelleTM 1000MW級大型半速汽輪機。在機組調(diào)試期間，曾經(jīng)連續(xù)三次出現(xiàn)汽機2號軸瓦振動異常，超過手動打閘閾值130μm，導(dǎo)致被迫停機。通過對三次振動異?，F(xiàn)象過程中機組參數(shù)的研究分析，確定了振動異常發(fā)生的原因和處理措施，經(jīng)后續(xù)沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)的驗證，最終解決了此問題，對于采用同一類型汽輪機的同行電站有借鑒意義。

1 汽輪機三次振動異常的描述

（1）第一次振動異常描述。2016年10月7日2點，100%FP平臺停機不停堆試驗后沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)，3號汽輪發(fā)電機組在并網(wǎng)后升功率過程中GME006MV振動最高達131.7μm，按規(guī)程手動打閘停機，打閘停機后2號瓦相對振動升高，垂直方向最高達242.3μm，水平方向均超量程，達到308μm。

（2）第二次振動異常描述。2016年10月7日22點，機組重新執(zhí)行沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)操作，在沖轉(zhuǎn)期間各項參數(shù)均正常，并網(wǎng)后發(fā)現(xiàn)GSS002VV同樣被置于手動27%開度，操縱員迅速重新開啟該閥門后，中壓缸排汽溫度穩(wěn)步上升，2#瓦的振動數(shù)值最大到88μm，之后緩慢下降，隨后在升功率的過程中振動值穩(wěn)定在22μm左右。

（3）第三次振動異常描述。2016年10月8日晚，執(zhí)行100%FP功率平臺甩孤島后重新并網(wǎng)過程中，通過500kV超高壓斷路器重新并網(wǎng)后，汽輪發(fā)電機2#軸瓦振動持續(xù)升高，GME006MV振動高達到130μm，手動緊急打閘停機。

2 原因分析及故障排查

（1）原因分析。一般來說，汽輪機振動高通常發(fā)生在啟停過程中。汽輪發(fā)電機組在啟停過程中，當轉(zhuǎn)速達到臨界轉(zhuǎn)速時，機組出現(xiàn)劇烈振動，而超過這一轉(zhuǎn)速后振動又會減小，恢復(fù)正常。引起汽輪發(fā)電機組振動的原因很多，主要原因有制造水平不高、安裝不夠合理、檢修和運行管理水平不高等，而且它們之間又是相互影響的。

（2）故障排查。結(jié)合現(xiàn)場汽機振動的實際情況，重點從以下兩個方面進行故障排查：①中壓缸通流間隙的數(shù)據(jù)對比與分析。汽輪機內(nèi)部發(fā)生摩擦?xí)鹫駝印＝?jīng)核實汽輪機安裝階段通流間隙數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，3號機組高中壓缸徑向通流間隙雖滿足安裝要求，但是與1號和2號機組進行比較發(fā)現(xiàn)存在如下問題：中壓缸徑向通流間隙在不同方向上均存在偏下限的情況；中壓缸四個級的下部間隙均恰好為下限值；中壓缸四個級的右部間隙均只比下限高0.02～0.05mm；中壓第三級徑向通流間隙上下左右四個方向上均僅比下限高0.00～0.05mm。②中壓缸排汽溫度與二級進汽閥門開度的數(shù)據(jù)對比與分析。汽輪機缸體溫度變化直接影響汽缸的膨脹，使得汽輪機的轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙發(fā)生變化，從而可能導(dǎo)致碰摩（表1、2）。

根據(jù)幾次的數(shù)據(jù)顯示：中壓缸排汽溫度GME056MT在沖轉(zhuǎn)、并網(wǎng)過程中都會有所下降。轉(zhuǎn)速為0～200r/min，下降約2℃；轉(zhuǎn)速為200～500r/min，下降約8℃；轉(zhuǎn)速為500～150r/min，下降約5℃；并網(wǎng)至55MW期間下降13℃左右。從55MW開始，以2MW/min的速率升負荷期間，閥門逐漸開大，二級再熱蒸汽壓力逐漸升高，中壓缸排汽溫度也逐漸升高，進入一個良性的動作響應(yīng)過程。而中壓缸的缸體的溫度變化不大。

表1 中壓缸排汽溫度對比

表2 相同試驗下中壓缸排汽溫度與閥門動作情況對比

3 消除振動高故障處理方案以及運行控制策略

（1）處理方案?；谏鲜龇治雠挪?，可以看出汽輪機轉(zhuǎn)子和靜子之間的通流間隙過小，導(dǎo)致梳齒之間的碰摩。需在3號機組大修時進行檢查，如通流間隙已超下限，將其調(diào)整至標準范圍內(nèi)偏上限。機組沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)前將電功率信號的質(zhì)量位屏蔽，防止二級再熱供汽壓力控制閥門被置于手動，采取的措施：在電功率表輸出到汽水分離再熱器的控制回路上增加500ms的延時。同時增加閥門切換到手動時的報警，以提醒運行人員及時干預(yù)。當KKO003/004/005MW產(chǎn)生質(zhì)量位后，一路送往汽水分離再熱器二級再熱控制邏輯中，期間經(jīng)過一個500ms的上升沿延時，從而避免了并網(wǎng)瞬間對二級再熱供汽壓力控制閥門控制產(chǎn)生影響。采取上述措施后經(jīng)再次驗證，機組沒有再發(fā)生振動高的現(xiàn)象。

（2）運行控制策略。根據(jù)半速汽輪機的特點，經(jīng)過探索，建議在機組升、降負荷過程中采取如下運行控制策略：①冷態(tài)啟動時，在轉(zhuǎn)速為100r/min時短暫停留，進行聽音和摩擦檢查。完成后直接上升到200r/min時停留2小時暖機，沖轉(zhuǎn)到500r/min后再次進行現(xiàn)場聽音摩擦檢查，沖轉(zhuǎn)到1500r/min時停留0.5小時后再并網(wǎng)。②熱態(tài)啟動時汽機不進行暖機操作，200r/min平臺檢查（半小時內(nèi)），500r/min平臺檢查無異常后升轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速達1500r/min后檢查無異常（半小時內(nèi)）盡快并網(wǎng)提升功率。③垂直方向相對振動大于90μm時，停止升降功率，穩(wěn)定負荷。如振動持續(xù)上升，高于110μm時以60MW為目標功率，以5MW/min的速率開始降功率，當振動再次小于90μm時，停止降功率，穩(wěn)定觀察。仔細檢查振動、膨脹以及軸承金屬溫度的變化，用便攜式設(shè)備測量局部振動。④汽輪機經(jīng)過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)時（700～1200r/min），主控密切監(jiān)視汽輪發(fā)電機軸振、瓦振值。在此臨界轉(zhuǎn)速區(qū)內(nèi)，汽輪機嚴禁停留；特別注意機組振動監(jiān)測，在第一臨界轉(zhuǎn)速前，如出現(xiàn)軸振動過大，應(yīng)停下來分析原因并進行處理，不得強行升速。⑤負荷不要停留在低于50MW（5%FP）的水平，如果無法避免，則在該平臺的時間不要超過2小時，并且低壓缸的噴淋冷卻系統(tǒng)要投運。不能在50MW功率水平連續(xù)運行超過8小時。⑥機組發(fā)生甩負荷等重大瞬態(tài)期間，密切關(guān)注汽水分離器二級再熱進汽閥門的動作情況，必要時手動控制開度，避免中壓缸進汽溫度下降超過30℃。

4 結(jié)語

在不考慮汽輪機停機解體檢修的情況下，通過有效控制汽水分離再熱器二級進汽的閥門開度，改變進汽量從而保證汽輪機中壓缸溫度不發(fā)生大幅度波動可以在一定程度上緩解和消除動靜摩擦。采取本文提供的運行控制策略則可以有效避免振動高出現(xiàn)，確保汽輪機啟動安全。