葉元杰

600 MW機組軸瓦振動問題的分析及處理

葉元杰

（廣州城市職業(yè)學(xué)院機電工程系，廣東 廣州 510000）

針對600 MW發(fā)電機軸瓦振動異常的問題，進行了軸瓦無功勵磁電流試驗、軸瓦剛性接觸情況檢查以及軸瓦振動頻譜圖分析，最終確定異常原因為軸頸晃動度不合格。經(jīng)過對軸承座的標(biāo)高、左右位置的調(diào)整，確保轉(zhuǎn)軸中心對正，解決了發(fā)電機軸瓦振動問題。

600 MW發(fā)電機組；振動；軸瓦；晃動度

1 機組概況

汽輪機組系上海汽輪機有限公司引進美國西屋公司技術(shù)生產(chǎn)制造，容量為600 MW，超臨界、中間再熱、四缸四排汽、單軸凝汽式，機組型號為N600-24.2/566/566。水氫氫發(fā)電機為上海汽輪發(fā)電機有限公司制造，型號為QFS-600-2，該機組的軸系共有9個徑向軸承，其中汽輪機轉(zhuǎn)子采用六支撐結(jié)構(gòu)，發(fā)電機和勵磁機轉(zhuǎn)子則采用三支撐結(jié)構(gòu)。

2 故障過程

對比國內(nèi)同類型機組，汽輪機組#9軸瓦普遍存在軸振偏大現(xiàn)象。機組#9軸瓦方向振動值一直處在報警值運行，即127 μm以上，最高達(dá)142 μm，后經(jīng)解體清理處理后軸振仍沒有改善。3個月后仍有逐漸上升的趨勢，6個月后#9軸瓦方向振動值已達(dá)154 μm。而企業(yè)的另外兩臺機組也存在同樣問題，其#9軸瓦方向振動值達(dá)到130 μm，經(jīng)過檢查軸瓦間隙、瓦枕緊力、墊鐵接觸、軸頸接觸情況等，但均未有明顯改善。根據(jù)《汽輪機的振動標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，軸軸瓦振要求如表1所示。

表1 振動標(biāo)準(zhǔn)值評價表

振動值/μm0～7676～127127～254254以上 評價良好合格報警跳閘

同時，機組#1軸瓦振動存在持續(xù)上升趨勢。在570 MW以上工況時，#1軸瓦方向振動為最大值，達(dá)145 μm。解體后發(fā)現(xiàn)#1軸瓦右側(cè)下瓦磨損較為嚴(yán)重，尤其靠鍋爐側(cè)汽封，存在大面積磨損的情況，存在較大的轉(zhuǎn)子不對中問題。

3 原因分析

3.1 發(fā)電機磁場對振動的影響

在帶負(fù)荷時對振動進行監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)隨負(fù)荷增加，軸向振動有所增加。對發(fā)電機無功進行調(diào)整，觀察無功和勵磁電流的變化對振動的影響，結(jié)果如表2所示。從表2可知，軸向振動基本隨無功功率和勵磁電流降低而降低，但影響不大。

表2 軸瓦無功、勵磁電流試驗

實驗次數(shù)第一次第二次第三次第四次第五次第六次 無功功率/Mvar1008060403015 主勵電流/kA2.82.62.42.12.01.6 軸振/μmXYXYXYXYXYXY 861548515284152821508114981148

3.2 軸頸晃動度超標(biāo)對振動的影響

#9軸瓦向軸振頻譜如圖1所示。在機組#9軸瓦消缺過程中，只檢查軸瓦裝好后的軸頸晃動度，而未檢查軸瓦未裝前的軸頸晃動度，也未對軸承座的標(biāo)高、左右位置進行確認(rèn)，即未對轉(zhuǎn)子中心不正進行檢查。而根據(jù)頻譜圖分析，#9軸瓦振大與晃動度引起的轉(zhuǎn)子平衡出現(xiàn)變化有關(guān)。

圖1中#9軸瓦振以基頻分量為主，同時伴有較明顯的2倍頻分量，低頻分量與3以上倍頻分量基本可以忽略不計，且從振動特征量分析，幅值上升或下降時，主要是基頻量出現(xiàn)較大變化，但相位變化不大，未出現(xiàn)周期性變化。因此#9軸瓦振的振動性質(zhì)為普通的強迫振動，其異常波動是由基頻分量引起的，可排除自激振動、旋轉(zhuǎn)部件脫落、動靜碰磨等因素，與勵磁機轉(zhuǎn)子因熱彎曲、晃動度等引起轉(zhuǎn)子出現(xiàn)變化、軸瓦松動等因素有關(guān)。

3.3 高壓調(diào)節(jié)閥切換閥序的影響

從機組TSI上采集振動數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，機組高壓調(diào)節(jié)閥單閥模式運行時，#1軸瓦振動幅值在良好范圍內(nèi)。在進行高壓調(diào)節(jié)閥切換試驗時，發(fā)現(xiàn)當(dāng)只關(guān)小GV2時，軸振動迅速增大，查看頻譜圖發(fā)現(xiàn)軸振增大主要是由基頻振動分量增大造成的；當(dāng)只關(guān)閉GV3時，#1軸瓦振動在優(yōu)秀范圍內(nèi)；當(dāng)只關(guān)閉GV4時，軸振動迅速增大，查看頻譜圖發(fā)現(xiàn)軸振增大主要是由基頻振動分量增大造成的。當(dāng)先關(guān)閉GV3再關(guān)小GV4時，1軸振迅速增大，查看頻譜圖發(fā)現(xiàn)1軸振增大主要是由基頻振動分量增大造成的；當(dāng)先關(guān)閉GV3后再關(guān)閉GV2時，#1軸瓦振動比單閥模式運行時稍有增大，但仍在報警值之內(nèi)。經(jīng)分析認(rèn)為，造成此種現(xiàn)象主要原因是#1瓦載荷偏輕、高中壓轉(zhuǎn)子與#1軸瓦同心度不夠、高中壓轉(zhuǎn)子高壓端偏向#1軸瓦方向或是#1軸瓦偏向方向，造成關(guān)閉GV4或關(guān)閉GV2時，#1軸承油膜剛度過低而引起#1軸瓦振增大。

圖1 #9軸瓦X向軸振頻譜圖

4 處理措施

在機組檢修周期內(nèi)，解體#9號軸瓦。在做好常規(guī)的軸瓦間隙、緊力、瓦枕及軸頸接觸情況檢查并調(diào)整后，檢查在放下瓦前、放入下瓦后#9軸瓦處轉(zhuǎn)子水平位移及垂直位移的變化量，發(fā)現(xiàn)放下瓦后轉(zhuǎn)子向上抬0.38 mm，向主變方向移動0.15 mm。這不符合標(biāo)準(zhǔn)中向上抬升量為0.18～0.22 mm，水平位移量不超過0.05 mm的要求。

調(diào)整軸承座的標(biāo)高、左右位置，確保轉(zhuǎn)軸中心對正，將晃動度調(diào)整至合格。首先將#9軸瓦承座地腳螺栓全部松掉，讓其自由擺動，并抽掉軸承座與臺板間0.25 mm的不銹鋼墊，降低軸承座標(biāo)高，架表監(jiān)測軸承座水平位移量，調(diào)整軸承座水平左右位置，共向爐側(cè)水平調(diào)整約0.60 mm后，再次比較在放下瓦前、放入下瓦后#9軸瓦處轉(zhuǎn)子水平位移及垂直位移的變化量，發(fā)現(xiàn)放下瓦后轉(zhuǎn)子向上抬0.22 mm，向主變方向移動0.03 mm，達(dá)到調(diào)整合格標(biāo)準(zhǔn)。

調(diào)整進汽閥序。先關(guān)閉GV3，其次關(guān)閉GV2，#1軸瓦振動最佳，分別為121 μm、102 μm，#2瓦溫度良好，左右側(cè)分別為91 ℃、88 ℃，而在其他閥序方式下，均存在#1軸瓦振大或#2軸瓦溫高的情況。因此改變閥序，由原GV3GV4—GV1—GV2更改為GV1GV4—GV2—GV3式。

5 結(jié)束語

通過一系列的現(xiàn)場試驗，并結(jié)合機組運行和檢修方面的資料進行綜合分析，得出了#9軸瓦振超標(biāo)的主要原因，并采用新技術(shù)實施消除了該缺陷。同時，將所取得的經(jīng)驗應(yīng)用在公司其他機組#9軸瓦振偏大的處理工作中，也取得了良好的成效。該故障的處理消除了該設(shè)備存在的重大安全隱患，對同類機組類似問題的解決也有很高的參考價值。

［1］張學(xué)延，史建良，李德勇.國產(chǎn)600 MW汽輪發(fā)電機組振動問題分析及治理［J］.熱力發(fā)電，2009（9）：1-6.

［2］崔亞輝，張俊杰，葛慶.600 MW機組軸系過臨界振動故障處理措施［J］.發(fā)電設(shè)備，2017，31（3）：200-202.

TM621.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.14.002

2095－6835（2019）14－0003－02

葉元杰（1987—），男，研究方向為機電一體化、工業(yè)機器人。

〔編輯：王霞〕