王家杰

（皖能合肥發(fā)電有限公司，安徽 合肥230041）

600MW 汽輪機(jī)軸瓦振動(dòng)問(wèn)題多年來(lái)一直困擾著汽輪機(jī)組的維護(hù)人員，600MW 汽輪機(jī)組是一項(xiàng)高精度的設(shè)備，且振動(dòng)直接影響著汽輪機(jī)組運(yùn)行的安全性與可靠性. 現(xiàn)代大型汽輪機(jī)組的運(yùn)行中，都會(huì)配備相應(yīng)的監(jiān)視設(shè)備，加強(qiáng)對(duì)汽輪機(jī)軸瓦振動(dòng)的運(yùn)行監(jiān)控用以保證設(shè)備的穩(wěn)定和安全，由于汽輪機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中是不能中止的，這就要求為保障汽輪機(jī)組的安全運(yùn)行需要根據(jù)600MW 汽輪機(jī)組的振動(dòng)情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際分析，確定產(chǎn)生振動(dòng)的原因，從而采用針對(duì)性的方法予以解決。

1 600MW 汽輪機(jī)組軸瓦產(chǎn)生振動(dòng)的原因及機(jī)理

1.1 產(chǎn)生振動(dòng)的現(xiàn)象

600MW 汽輪機(jī)組的機(jī)械結(jié)構(gòu)原理圖如下圖1 所示。

圖1 600MW 汽輪機(jī)組的機(jī)械結(jié)構(gòu)原理圖

（1）機(jī)組順閥運(yùn)行#1 軸承振動(dòng)增大時(shí)振動(dòng)測(cè)試結(jié)果（測(cè)試數(shù)據(jù)由電科院提供）：高中壓轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速1540r/min，但600MW 負(fù)荷振動(dòng)波動(dòng)時(shí)為標(biāo)準(zhǔn)同相振動(dòng)，同時(shí)#2、#3 軸承也為標(biāo)準(zhǔn)同相振動(dòng)，表明高中壓轉(zhuǎn)子受到跨外影響嚴(yán)重。

（2）600MW 負(fù)荷各瓦瓦溫（DCS 數(shù)據(jù)）：#2 軸承瓦溫明顯比#1、#3 高近20℃，表明#2 軸承載荷較重。同時(shí)，#1、#3 瓦1 點(diǎn)溫度高于2 點(diǎn)但#2 瓦溫卻是2 點(diǎn)溫度高于1 點(diǎn)，表明#2 瓦油膜偏于3 象限而#1、#3 瓦油膜偏于4 象限。600MW 汽輪機(jī)組帶負(fù)荷過(guò)程#1 號(hào)軸承振動(dòng)及GV 閥開度趨勢(shì)圖如下圖2 所示。

圖2 帶負(fù)荷過(guò)程#1 號(hào)軸承振動(dòng)及GV 閥開度趨勢(shì)圖（DCS 數(shù)據(jù)）

單閥工況#1 軸承振動(dòng)平衡正常，順閥工況1Y 明顯隨GV2閥位波動(dòng)而波動(dòng)，但當(dāng)GV1 開始開啟后1Y 振動(dòng)波動(dòng)消失，而GV1 關(guān)閉后隨GV2 閥波動(dòng)1Y 幅值再次明顯波動(dòng)。甚至波動(dòng)次數(shù)、峰值都與GV2 閥位波動(dòng)完全對(duì)應(yīng)。

1.2 軸瓦產(chǎn)生振動(dòng)的機(jī)理分析

（1）高中壓轉(zhuǎn)子與低壓I 轉(zhuǎn)子經(jīng)由#1、#2、#3 軸承形成蹺蹺板，支點(diǎn)為#2 軸承：機(jī)組軸封系統(tǒng)在進(jìn)入自密封后，因#1 軸承側(cè)高排端出汽壓力高于#2 軸承側(cè)中排端出汽壓力，常導(dǎo)致中壓端軸封出汽不暢，除沿徑向出汽至軸封母管外，還沿軸向部分出汽，致使#2 軸承座上抬（現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)可上抬400m 至1mm）；此外，#3 軸承為掛缸軸承，隨機(jī)組背壓變化，其相對(duì)于冷態(tài)有下沉趨勢(shì)。兩方面加重了#2 軸承的載荷，導(dǎo)致#2 軸承瓦溫高（有的可達(dá)95℃以上）及左右瓦溫偏差大（可達(dá)20℃以上）。

（2）基于動(dòng)壓滑動(dòng)軸承的工作原理，通常油膜應(yīng)形成在3 象限（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)），所以現(xiàn)場(chǎng)往往觀察到X 方向的振動(dòng)會(huì)大于Y方向的振動(dòng)（由于油膜剛度的作用，Y 方向的支撐剛度往往大于X 方向）。由于#1、#2 軸承為可傾瓦而#3 軸承為橢圓瓦結(jié)構(gòu)，即#3 軸承側(cè)隙比#2 軸承大很多，因旋轉(zhuǎn)而形成油膜時(shí)，低壓轉(zhuǎn)子會(huì)帶著高中壓轉(zhuǎn)子往3 象限跑，但由于#2 軸承的側(cè)隙小，這種運(yùn)動(dòng)會(huì)受到#2 軸承的限制，使得#3 軸承的載荷部分轉(zhuǎn)移至#2軸承，加重#2 軸承的熱態(tài)負(fù)載；另一方面，低壓轉(zhuǎn)子向3 象限的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)#2 軸承這個(gè)支點(diǎn)，使#1 軸承處軸頸向4 象限運(yùn)動(dòng)，這同時(shí)也減輕了#1 軸承的負(fù)載，這也就是#1 軸承Y 方向振動(dòng)比X 方向大的原因，同時(shí)也是#1、#3 軸承1 點(diǎn)溫度比2 點(diǎn)溫度高的原因。

（3）由于高中壓轉(zhuǎn)子平衡狀態(tài)良好，單閥運(yùn)行時(shí)，在#1、#2、#3 軸承形成蹺蹺板效應(yīng)下，各軸承振動(dòng)還處于正常水平，但明顯#1 軸承在負(fù)載減輕的同時(shí)卻由于軸頸向4 象限運(yùn)動(dòng)量過(guò)多，使得其油膜形成在4 象限對(duì)應(yīng)的瓦塊上，而且是斜向受力，其瓦塊的自就位能力幾乎已經(jīng)喪失，所以表現(xiàn)出#1 軸承振動(dòng)還在正常范圍內(nèi)，但瓦振卻已超標(biāo)（1Y 為85μm 時(shí)1 瓦振動(dòng)已達(dá)56μm），對(duì)比同為落地軸承的#2 振動(dòng)情況，2X 振動(dòng)79μm，但#2 瓦振只為38μm。

2 振動(dòng)診斷結(jié)果分析

機(jī)組#1 軸承順閥工況下的振動(dòng)問(wèn)題，本質(zhì)上是#1、#2、#3軸承形成以#2 軸承為支點(diǎn)的蹺蹺板效應(yīng)，導(dǎo)致#1 軸承油膜形成不良和位置不好，以及順閥工況時(shí)受不均勻汽流力作用，所以才導(dǎo)致：#1 軸承回油溫度正常但瓦油偏低；1Y 振動(dòng)會(huì)明顯大于1X；#2 軸承瓦溫高（有的可達(dá)95℃以上）及左右瓦溫偏差大（可達(dá)20℃以上）。

#1 瓦振明顯（即便是在#1 軸振優(yōu)秀時(shí)也如此）；在GV3、GV4 同時(shí)開啟的條件下，不存在只開GV2 或只開GV1 振動(dòng)減小的可能，但先開GV2 振動(dòng)增大的情況下，再開GV1 振動(dòng)必然減小，反之亦然。因?yàn)榇藭r(shí)從蒸汽流量上看實(shí)質(zhì)上已等同于單閥；#2 瓦溫偏高（實(shí)際瓦溫比測(cè)量值還高，因?yàn)榘l(fā)熱點(diǎn)比正常形成油膜狀態(tài)下離測(cè)溫點(diǎn)更遠(yuǎn)）；高中壓轉(zhuǎn)子至少表現(xiàn)為強(qiáng)同相振動(dòng)。

3 軸瓦振動(dòng)消除措施

600MW 汽輪機(jī)組軸瓦振動(dòng)消除措施如下:（1）#2 軸承下調(diào)5 絲，左調(diào)8 絲，即向瓦溫高的2 點(diǎn)側(cè)水平調(diào)整8 絲。（2）當(dāng)前振動(dòng)水平不建議對(duì)#1 軸承進(jìn)行調(diào)整（可能影響主油泵小軸與主轉(zhuǎn)子的聯(lián)接）。（3）啟機(jī)帶負(fù)荷后重調(diào)順閥閥序（希望能遵循對(duì)角同開，增加穩(wěn)定的原則），建議的閥序：1-4，3，2 或2-3，4，1。

通過(guò)對(duì)600MW 汽輪機(jī)組軸瓦振動(dòng)原因進(jìn)行分析確定了汽輪機(jī)組軸瓦振動(dòng)本質(zhì)上是#1、#2、#3 軸承形成以#2 軸承為支點(diǎn)的蹺蹺板效應(yīng)，導(dǎo)致#1 軸承油膜形成不良（邊緣受力），形成位置不好（4 象限形成油膜），并在順閥工況時(shí)受不均勻汽流力作用的結(jié)果。因此，為了解決該問(wèn)題，必須對(duì)機(jī)組的安裝與檢修過(guò)程嚴(yán)格控制，不但安裝振動(dòng)保護(hù)設(shè)備，還需進(jìn)一步檢測(cè)剛度，以保證最大限度地減少汽輪機(jī)組軸瓦發(fā)生異常振動(dòng)問(wèn)題，從而確保熱電廠平穩(wěn)安全有效運(yùn)行。[1]韓燦鵬.汽輪機(jī)軸瓦振動(dòng)大原因及處理措施[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（8）：28-29.