孫猛

摘要：汽輪機（小汽輪機）作為現(xiàn)代大容量燃煤電廠的重要輔機，其運行的可靠性對機組的安全穩(wěn)定運行有很大影響。汽動給水泵跳閘一方面會導(dǎo)致機組出力降低，影響機組發(fā)電，另一方面嚴重時會導(dǎo)致機組跳閘，影響電力系統(tǒng)的安全。小汽輪機振動是汽動給水泵組跳閘的主要原因之一。因此，必須從管理和技術(shù)上給予足夠的重視。

關(guān)鍵詞：超臨界機組;小型汽輪機;振動分析;處理;研究

1項目概述

華能大慶熱電有限公司機組汽輪機型號為CLN350-24.2/566/566型，是哈爾濱汽輪機廠有限責任公司制造的超臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸、雙排汽、雙抽凝汽式汽輪機。

華能大慶熱電 2 x 350 MW 機組設(shè)計的驅(qū)動半容量鍋爐給水泵的汽輪機，型號為NK50/56/0。兩臺本汽輪機驅(qū)動兩臺鍋爐給水泵，并聯(lián)運行，配一臺主機。一臺30%容量的電動機驅(qū)動的鍋爐給水泵作備用。

引起各種小汽輪機異常振動增加，主要包括：振動部件故障、滑銷系統(tǒng)卡澀、汽流激振、軸封溫度過低、動靜摩擦、軸承磨損、軸承松動、汽動給水泵轉(zhuǎn)子中心不直、轉(zhuǎn)子熱彎、，聯(lián)軸器松動、軸承缺潤滑油、油溫過低、軸承油膜振蕩、轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡等公司統(tǒng)計顯示，80%以上的旋轉(zhuǎn)機械振動故障是由轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡、轉(zhuǎn)子中心靜摩擦和靜摩擦這三個原因引起的。

2小汽輪機振動

電廠2號機組小汽輪機的前、后軸承分別為1瓦（前軸承）和2瓦（后軸承）。兩者都配備了x和Y方向的軸向振動探頭。軸向振動報警值設(shè)置為80μm，跳閘值設(shè)置為125μm。

2B小機組在4500-4700r/min轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，前軸承振動突然異常增大，嚴重威脅機組的安全運行。為此，電廠技術(shù)人員利用EVM-8動態(tài)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)對2B給水泵組的振動故障數(shù)據(jù)進行采集和診斷。

第二單元轉(zhuǎn)速為4500～4700r/min，席前軸承的X軸振動明顯波動，約60μm～100μm，機組加載后，小機組2B轉(zhuǎn)速超過4700r/min。小機組席前軸承的X軸振動從100μm迅速下降到約50μm，負荷繼續(xù)上升，機組負荷下降，小汽輪機轉(zhuǎn)速下降到4700r/min以下時，振動保持在50μm附近;2B機組前面軸承的X軸振動從65μm增加到101μm。

3振動原因分析

（1）蒸汽流激勵。機組2次啟動停機，小汽輪機也多次啟動停機。每次蒸汽源不同（四泵或輔助蒸汽），每次啟動參數(shù)都有一定程度的不同，但小汽輪機前后的軸承振動值差異不顯著。因此，小汽輪機振動的增加與小汽輪機啟動參數(shù)的選擇無關(guān)。由于小汽輪機的振動突變只發(fā)生在特定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，且具有一定的偶然性，因此可以排除汽流激勵。

（2）擴展被阻止。小汽輪機殼體與基礎(chǔ)之間沒有異常，滑動銷系統(tǒng)狀態(tài)良好，表明小汽輪機的振動突變不是由膨脹障礙引起的。

（3）壓板和預(yù)埋地腳螺栓之間的間隙。現(xiàn)場檢查了小型汽輪機基礎(chǔ)底板與埋入式地腳螺栓之間的間隙。結(jié)果表明，在熱態(tài)下，錨桿螺栓與基礎(chǔ)底板之間的膨脹間隙為2mm，滿足了小型汽輪機廠家的設(shè)計要求。檢查軸承座和聯(lián)軸器，無松動現(xiàn)象，排除上述原因。

（4）軸封和軸承的潤滑油參數(shù)。通過查閱2B小型機械振動突然增加前后的歷史數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)軸封壓力和溫度均在規(guī)定值內(nèi)，潤滑油壓力、流量和油溫也在規(guī)定值范圍內(nèi)，無異常變化。因此，可以排除軸封溫度過低、軸承油溫過低或軸承供油不足。

（5）油膜振蕩。油膜振蕩的一個重要特征是，只有當小汽輪機的轉(zhuǎn)速超過一階臨界轉(zhuǎn)速的2倍時，才會發(fā)生油膜振蕩，振動幅度突然增大，振動非常嚴重，甚至可能導(dǎo)致軸瓦損壞。查閱2B小型機械的歷史振動數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，在4250r/min的轉(zhuǎn)速下（約為一階臨界轉(zhuǎn)速的2倍），前后軸承的振幅穩(wěn)定，變化不大，可以排除油膜振蕩的原因。

（6）靜電和靜電摩擦或振動探頭故障。從小型機器2B前面的軸承收集的數(shù)據(jù)可以看出，在振動穩(wěn)定期間，振幅穩(wěn)定在50μm。振動變化主要發(fā)生在4500～4700r/min階段，速度變化較快。當速度變化緩慢時，不會發(fā)生振動突變。分析表明，振動主要為1倍頻，變化過程也為1倍頻，表明轉(zhuǎn)子可能存在靜碰和靜碰等問題，可能是1號軸承的碰摩故障。同時，由于1x方向的振動變化，1Y方向的振動基本不變，因此不能排除信號異常的可能性。綜上所述，1x振動有兩種可能的原因：一種是摩擦故障，可能是軸封、蒸汽盤或油塊處的摩擦;二是1x振動探頭共振，在4500～4700r/min速度范圍內(nèi)有時會發(fā)生振動，可能與支架松動程度有關(guān)。

4故障排除

（1）摩擦故障處理。初步分析認為2B小機前軸承振動故障為碰摩故障。因此，在機組的正常運行中，應(yīng)加強運行調(diào)整，以避免小汽輪機轉(zhuǎn)速在4500～4700r/min范圍內(nèi)快速變化。2017年8月31日，2號機組停機檢修，其中2B小機徹底檢查，主要檢查1號軸封間隙，軸瓦、擋油塊和其他裝置。檢查發(fā)現(xiàn)小汽輪機汽缸內(nèi)的部分汽封和1號軸承的油塊明顯碰傷，這也證明了之前的判斷。在一次維修中對2B小機進行如下處理：2B小機軸封間隙按標準值調(diào)整，對小機軸瓦進行研磨，為了保證良好的接觸面積，小機軸承間隙按標準值下限進行調(diào)整。

（2）質(zhì)量不平衡故障處理。初步分析了2B小型發(fā)動機后軸承的振動故障是由二階質(zhì)量不平衡引起的。由于稱重位置的限制，現(xiàn)場動平衡效果無法保證。在此A維修期間，2B小型機器轉(zhuǎn)子被送回工廠進行高速動平衡處理。在1w側(cè)110°位置和2w側(cè)290°位置處，將120g平衡塊添加到2B小型機器轉(zhuǎn)子的配重孔中。單元2A修復(fù)后，在小單元2B上進行超速試驗。小機組1X、1y軸振動約20μm，2x、2Y軸振動約50μm。我國現(xiàn)行汽輪機軸系振動標準：當汽輪機轉(zhuǎn)速3000r/min及以上時，軸系振動25μm以下為良好，50μm以下為合格。

結(jié)論

汽輪機小振動的原因比較復(fù)雜，同時，監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析也應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備的運行維護，同時應(yīng)注意設(shè)備基礎(chǔ)的安裝和維護數(shù)據(jù)的收集、整理和匯總，從汽輪機機組振動數(shù)據(jù)的變化分析機組運行狀況，再到設(shè)備異常和故障診斷，可以達到事半功倍的效果。

參考文獻

[1]胡慧園.350MW輔機單列超臨界機組APS技術(shù)研究及應(yīng)用[D].華北電力大學，2018