崔連峰

摘? 要：在巴基斯坦新建的某9H重型燃機聯(lián)合循環(huán)電廠，其采用的二托一，多軸的布置方式。在調試期間，汽輪機在做PPA8.2實驗過程中發(fā)現(xiàn)1瓦，5瓦振動偏大，振動值超過165μm出現(xiàn)報警。為了解決這個問題，文章首先介紹了9H重型燃機聯(lián)合循環(huán)汽輪機的結構特點;振動的分析采用的通常方法;然后分析了振動可能發(fā)生的原因及處理振動的措施，并針對本項目通過調整軸封間隙以及對高壓轉子動平衡后等措施后，高振動消失，達到了預期的效果。

關鍵詞：聯(lián)合循環(huán);汽輪機;高振動

中圖分類號：TM621? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）17-0137-02

Abstract： A new 9H heavy-duty gas turbine combined cycle power plant in Pakistan adopts the arrangement of two supports and one multi-shaft. During the commissioning period， in the PPA8.2 experiment of the steam turbine， it is found that the vibration of 1 watt and 5 watts is too large， and the vibration value is more than 165μm. In order to solve this problem， this paper first introduces the structural characteristics of 9H heavy-duty gas turbine combined cycle steam turbine and the usual methods used in vibration analysis， and then analyzes the possible causes of vibration and measures to deal with vibration. In view of this project， by adjusting the shaft seal clearance and the dynamic balance of the high-pressure rotor， the high vibration disappears， and the expected effect is achieved.

Keywords： combined cycle; steam turbine; high vibration

1 聯(lián)合循環(huán)汽輪發(fā)電組機特點

燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠具有污染小、熱效率高、調峰性能好、建設周期短的特點。聯(lián)合循環(huán)汽輪發(fā)電組機與普通煤電汽輪機組主要區(qū)別，首先蒸汽的通流量在透平各級的分配有很大的不同，而且通常沒有低汽量的調節(jié)級[1];另外聯(lián)合循環(huán)電廠一般要求具備調峰和黑啟動的功能，從而發(fā)揮燃氣輪機快速啟停的優(yōu)勢，汽輪機要盡可能地達到快速熱適應性強，因此汽輪機的氣缸，氣閥門都盡量對稱布置（如圖1所示）。

2 汽輪機振動一般分析方法

2.1 波形分析法

通過原機和增加的臨時振動探頭采集振動的波形，方差，峰值，均方根，均值是波形分析的四個基本參數(shù)。通過專用軟件來分析波形，高次諧波，削波相位等。再通過分析波形周期、諧波、脈沖，來判斷故障的性質和大概位置[2]。比如光滑的正弦波規(guī)律出現(xiàn)，大概率是轉子動平衡出了問題;如果不規(guī)律的波峰可能是轉動部件的松動;如果出現(xiàn)等周期的尖峰，可能是出現(xiàn)了其他外力干擾。

2.2 頻譜分析法

頻譜分析法是機械振動分析中最常使用的方法之一，頻譜分析法就是將振動探頭采集到振動的信號里按照頻率的順序展開，轉化為頻率的關系函數(shù)，并分析該函數(shù)的變化規(guī)律。通過把時域信號轉換到頻域內進行處理，其目的是把時間周期函數(shù)，通過傅里葉變換分解成各個諧波分量來進行比較分析，計算得出這些信號的諧波信息及相位信息頻率構成等[3]。當某一機械設備在運行時，因為每個部件都有其固有頻率，通過頻譜分解，分析其產生特征頻率，

可推斷其振動的部位。

2.3 轉子軸心軌跡分析法

當汽輪機開始沖轉運行時，汽輪機轉子首先是高速自轉，除此之外轉子的中心還會在滑動軸承中環(huán)繞某一中心線進行一定軌跡的公轉。通過汽輪機轉子的軸心軌跡圖和時域圖，來具體分析汽機啟動時，正常運行時各個負載下以及停機時的轉子中心軌跡特點。其中轉子圓周質量不平衡是汽輪機轉子常見的問題[4]，其轉動時將會產生周期性的離心力將強迫轉子產生周向振動，極端情況破壞轉子的穩(wěn)定運行導致振動加劇。其他產生中心運動軌跡的原因有滑動軸承的油膜擾動、轉子軸也線不對中、動靜部位摩擦等。

3 汽輪機各類振動特點

3.1 轉子的圓周質量不平衡

轉子的圓周質量不平衡可能是生產過程造成，也可能是運輸和安裝過程出現(xiàn)的問題。無論哪種原因，我們可以把轉子看成的若干截面的圓柱體，當個別圓柱體質量中心與旋轉中心不重合時就會產生振動，振動的頻率主要為基頻，轉子每旋轉一周，其質量不平衡也會隨之發(fā)現(xiàn)一次。軸向振動較小，與角速度成正比，振輻會隨著轉速的升高有所增加，通過臨界轉速時會有共振峰值。

3.2 發(fā)電機轉子的物理中心和電磁中心不重合

汽輪機組運行時汽機和發(fā)電機的轉子軸系會發(fā)生熱膨脹，如果膨脹后如果發(fā)電機轉子的物理中心和電磁中心不重合，就會產生較大的軸向力，振動波形中有2倍頻出現(xiàn)，軸向振動比較大，剛性聯(lián)軸器如果出現(xiàn)角度不對中，這時也基頻振動也會增加，軸向振動幅值也會明顯增大。

3.3 轉動部分與靜止部分摩擦

首先，動靜摩擦可能是動靜間隙過小，這可能是由于設計數(shù)值不當，也可能是生產或安裝期間隙沒有完全按照圖紙施工。其他原因的振動振幅大于動靜間隙時，也會發(fā)生摩擦;其次如果軸系對中性不好，也可能造成整個轉子偏斜，從而引發(fā)碰摩。動靜摩擦通常會伴隨著熱彎曲，從而引出動平衡的振動[5]。動靜摩擦發(fā)生時通常波形中有很多毛刺;譜圖里噪聲水平很高; 出現(xiàn)1/2次倍頻，1/3次倍頻，1/4次倍頻等成分。

3.4 熱彎曲引起的振動

汽輪機轉子軸系較長，葉片也較大，容易受到溫度的影響，因此一定要按規(guī)定進行起機前逐步暖機，停機后盤車冷卻。當發(fā)生動靜部位碰摩時，由于周向各部位的摩擦程度不同，從而轉子表面的溫度在整個圓周上分布是很不均勻的，因此使轉子各位置的膨脹也不均勻，這便會使轉子產生熱彎曲，而熱彎曲又會反過來加劇碰摩，造成惡性循環(huán)。

3.5 固定或轉動部件松動

當轉動部件松動時就會發(fā)生破壞之前動平衡狀態(tài)，造成振動變大。有些固定部件發(fā)生松動時也可能改變之前機組的共振頻率，造成振動超標。當這種情況出現(xiàn)時頻譜里會出現(xiàn)毛刺，而且出現(xiàn)精確的2倍頻，3倍頻成分。

4 振動采用措施

本項目在第一次沖轉PPA8.2實驗過程中發(fā)現(xiàn)，暖機，啟動，并網(wǎng)后各個瓦的振動都是50μm左右，但隨著負荷的增加，發(fā)現(xiàn)1瓦，5瓦振動逐漸變大，振動超過165μm出現(xiàn)報警?，F(xiàn)場馬上停機并組織主機廠技術人員進行分析，安裝公司進行了如下措施：首先，復測軸的直線度，發(fā)電機轉子的物理中心和電磁中心測量，高壓缸，中壓缸軸環(huán)封間隙檢查，目的是排除間隙過小，發(fā)生動靜摩擦，發(fā)現(xiàn)符合主機廠圖紙要求。重新測量六號勵磁機軸承座高度，頂部間隙按主機廠家新給的調整，重新盤車2小時后，測量六號軸承座軸瓦受力，目的是保證轉子熱膨脹后保證發(fā)電機勵磁碳刷受力均勻。重新測量發(fā)電機和勵磁機之間的五號軸承座絕緣間隙（左，右，上部）調整，保證熱膨脹后沒有間隙。通過調整四號軸承回油孔板，避免出現(xiàn)油膜擾動出現(xiàn)。.對氣缸的軸封環(huán)內徑進行刮研磨，防止運行時轉子軸心軌跡在某些工況下與轉子軸頸發(fā)生動靜摩擦。另外重新做高壓缸的負荷分配，并調整了高壓缸底部橫向定位鍵的位置，向左側移動0.2mm。另外在高壓缸前端1和4平衡孔，后端11和14孔加動平衡配種塊。

5 結束語

本文介紹了汽機振動常用的分析方法，波形分析法，頻譜分析法，轉子軸心軌跡分析法。然后介紹了汽機常見振動的特點，轉子的圓周質量不平衡，發(fā)電機轉子的物理中心和電磁中心不重合，轉動部分與靜止部分摩擦，熱彎曲引起的振動，潤滑油油膜振蕩，固定或轉動部件松動。并以巴基斯坦旁遮普省新建的某9H聯(lián)合循環(huán)電廠汽輪機為背景，通過以上分析方法結合振動波形的特點，介紹了本項目采取的檢查項和具體處理方式，通過歷時1個多月的檢查和處理，最終達到了比較理想的振動值。并在后面一年多的時間里一直平穩(wěn)安全運行，為業(yè)主創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

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[2]蔣國華.汽輪機振動的原因分析及處理[D].華東理工大學，2017.

[3]張家駿.無損檢測技術發(fā)展動向[J].國際學術動態(tài)，1993（4）：53-54.

[4]沈克偉.大型汽輪機組遠程振動監(jiān)測系統(tǒng)研究[D].華北電力大學，2013.

[5]羅劍斌，盧一兵.汽輪機轉子中心孔進油引起的振動分析[J].電力安全技術，2005（07）：6-7.