50MW背壓機(jī)組汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子形變?cè)蜓芯?/h1>
2022-01-17 06:51:38福建晉江熱電有限公司王福發(fā)
電力設(shè)備管理 2021年14期
福建晉江熱電有限公司 王福發(fā)
1 故障簡(jiǎn)述
某電廠二期四號(hào)機(jī)組首次在2021年5月24號(hào)11：39分進(jìn)行沖轉(zhuǎn)，第一次進(jìn)行沖轉(zhuǎn)的參數(shù)如下所示：偏心50μm、汽缸膨脹1為3.8mm、膨脹2為2.7mm。11:43分沖轉(zhuǎn)到540r/min，暖機(jī)40分鐘；12：33分沖轉(zhuǎn)到1460r/min，暖機(jī)50分鐘，13:26分沖轉(zhuǎn)到2600r/min；13:41分汽輪機(jī)膨脹差為6.6mm、膨脹1為5.4mm、膨脹2為4.5mm，汽輪機(jī)振動(dòng)1X：23μm、1Y：17.3μm，2X：26.74μm、2Y：26.8μm[1]。22:20分汽輪機(jī)進(jìn)行第二次沖轉(zhuǎn)，偏心48μm，膨脹1為7.2mm、膨脹2為6.4mm，膨差為3.1mm；22:43分沖轉(zhuǎn)到2600r/min，暖機(jī)55分鐘，23:50沖轉(zhuǎn)到3100r/min[2]。
5月25號(hào)03：17分汽輪機(jī)3100r/min，暖機(jī)100分鐘后進(jìn)行并網(wǎng)，這時(shí)膨脹1為11.89mm、膨脹2為11.21mm，膨差為4.99mm。汽輪機(jī)振動(dòng)1X：15.6μm、1Y：17.3μm，2X：26.64μm、2Y：26.8μm。04；00分汽輪機(jī)2X 振動(dòng)開(kāi)始從19μm升到42μm，04：06分汽輪機(jī)負(fù)荷從33MW 減到28.4MW，2X 恢復(fù)到20μm，04:14分汽輪機(jī)負(fù)荷升到32.5MW 時(shí)，2X、2Y 快速上升，04：23分汽輪機(jī)2X、2Y 達(dá)到了跳機(jī)值、機(jī)組跳閘，汽輪機(jī)惰走時(shí)間為8分鐘，正常的時(shí)間為30分鐘。這個(gè)時(shí)候膨脹1為14.9mm、膨脹2為14.3mm，膨差為5.7mm，汽輪機(jī)振動(dòng)1X：30μm、1Y：30μm，2X：133μm、2Y：129μm[3]。
2Y：129μm 導(dǎo)致汽機(jī)惰走八分鐘的時(shí)間，與正常的機(jī)組進(jìn)行對(duì)比，明顯的時(shí)間比較短，所以根據(jù)這種情況，可以判斷汽輪機(jī)出現(xiàn)了碰摩的情況，從而增大了轉(zhuǎn)子的惰走阻力[4]。機(jī)組結(jié)束惰走之后，轉(zhuǎn)子偏心值在盤(pán)車過(guò)程中上下波動(dòng)起伏，如圖1所示，偏心數(shù)據(jù)與沖轉(zhuǎn)前進(jìn)行對(duì)比明顯地嚴(yán)重超過(guò)，據(jù)此可以對(duì)轉(zhuǎn)子判斷其有熱彎曲發(fā)生。
圖1 四號(hào)機(jī)組和6號(hào)機(jī)組偏心數(shù)據(jù)變化
圖2 1號(hào)與2號(hào)瓦軸振趨勢(shì)
四號(hào)機(jī)組調(diào)停后啟動(dòng)，在2021年5月25號(hào)03:17分并網(wǎng)。并網(wǎng)之后軸向位移，差脹，缸溫等參數(shù)正常。2月25號(hào)04:20分2號(hào)瓦軸振幅超過(guò)136μm，機(jī)組ETS 保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組跳閘。03:32機(jī)組2X 軸振一倍頻幅值21μm，通頻幅值25μm，運(yùn)行比較平穩(wěn)，其它的倍頻所占的分量比較小。03:37分機(jī)組2X 軸振一倍頻幅值22μm，二倍1.6μm，通頻幅值27μm，出現(xiàn)了波動(dòng)[5]。2X 軸振在三次小幅度波動(dòng)之后，二倍增大到5μm。
04:01分2X 軸振一倍頻幅值為36μm，二倍為12μm，通頻幅值為42μm。機(jī)組在負(fù)荷減低后，振動(dòng)有所回落，這個(gè)時(shí)候一倍頻幅值為10μm，二倍為13μm，通頻幅值為24μm。04:07分后2號(hào)瓦振快速上升，并且是以一倍頻為主要的振動(dòng)。在機(jī)組沖轉(zhuǎn)中，振動(dòng)快速上升，對(duì)汽輪機(jī)1號(hào)與2號(hào)瓦振情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)（表1）。
表1 跳機(jī)前1號(hào)與2號(hào)瓦軸振表
2 分析并確認(rèn)故障原因
分析跳機(jī)數(shù)據(jù)：由圖3可看出，2號(hào)瓦軸振超過(guò)了跳機(jī)值從而導(dǎo)致跳機(jī)，而在振動(dòng)幅值回落時(shí)機(jī)組出現(xiàn)了碰摩的情況，所以導(dǎo)致惰走時(shí)間為八分鐘。而機(jī)組主要是以一倍頻為主要振動(dòng)，是強(qiáng)迫振動(dòng)，而對(duì)于轉(zhuǎn)子發(fā)生強(qiáng)迫振動(dòng)的原因有以下幾點(diǎn)：在2號(hào)瓦軸升到跳機(jī)值中，一倍頻幅值增大造成2X 與2Y軸振幅值增加，可判斷為動(dòng)靜碰摩，并網(wǎng)后汽封和轉(zhuǎn)子間隙變小，導(dǎo)致動(dòng)靜碰摩；在運(yùn)行中，2X 產(chǎn)生二倍頻分量，其原因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)部件出現(xiàn)軸向碰摩；因?yàn)槠麢C(jī)測(cè)點(diǎn)比較少，內(nèi)部流場(chǎng)比較復(fù)雜，對(duì)于真實(shí)金屬溫度不能正確反映。
圖3 1號(hào)與2號(hào)瓦軸振頻譜
開(kāi)缸檢查確認(rèn)：在啟機(jī)過(guò)程中，缸體和轉(zhuǎn)子的溫度隨著蒸汽溫度與流量不斷的上升而達(dá)到額定溫度。轉(zhuǎn)子或缸體金屬在升溫的過(guò)程中，其溫度分布不均勻，缸體內(nèi)表面溫度比較高，而金屬內(nèi)部溫度比較低。轉(zhuǎn)子表面溫度最高，中心孔溫度最低。而因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生的溫度梯度使得金屬各部分產(chǎn)生熱應(yīng)力。5月31號(hào)手動(dòng)測(cè)量了4號(hào)汽輪機(jī)軸頭跳動(dòng)值，其最大為0.25mm，對(duì)轉(zhuǎn)子判斷其已經(jīng)有塑性變形產(chǎn)生，對(duì)于4號(hào)汽輪機(jī)經(jīng)過(guò)商討決定開(kāi)缸處理。在6月5號(hào)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子順利起吊，對(duì)前軸封等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)汽封齒嚴(yán)重磨損，前內(nèi)軸封處過(guò)熱情況明顯。開(kāi)缸檢查特別是調(diào)節(jié)級(jí)葉頂位置，前汽封磨損嚴(yán)重，部分汽封齒有脫落、破損以及倒伏的情況。
3 整改措施
對(duì)檢查結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)，以免再度發(fā)生這類事故，現(xiàn)根據(jù)機(jī)組實(shí)際情況提出整改措施：
對(duì)汽輪機(jī)通過(guò)采用調(diào)門(mén)門(mén)桿漏氣提前進(jìn)行暖機(jī)，對(duì)于上下缸溫差要嚴(yán)格的控制在50℃以內(nèi)，必須要投入疏水控制子回路；啟動(dòng)中增加汽缸偏擺監(jiān)視，對(duì)于原始數(shù)據(jù)在暖管前進(jìn)行記錄，并網(wǎng)后對(duì)汽缸偏擺數(shù)值進(jìn)行記錄，發(fā)現(xiàn)該數(shù)值突然增大，所以需對(duì)升負(fù)荷或是升轉(zhuǎn)速進(jìn)行暫停并尋找原因。汽缸偏擺值在0.4mm 以上時(shí)及時(shí)查找原因并進(jìn)行排除，當(dāng)在0.6mm 及以上、且振動(dòng)失穩(wěn)時(shí)要進(jìn)行停機(jī)處理。
對(duì)于機(jī)組啟動(dòng)暖缸過(guò)程已不適應(yīng)廠家提供的啟動(dòng)曲線，對(duì)于暖機(jī)時(shí)間與轉(zhuǎn)速在之前啟動(dòng)中不斷的進(jìn)行優(yōu)化，啟動(dòng)曲線最終形成較為適合的一條；對(duì)比沖轉(zhuǎn)前原始值與偏心值，允許啟機(jī)需要偏差在20μm 及以下；汽輪機(jī)任何一個(gè)軸承的軸振值在暖缸，沖轉(zhuǎn)中超過(guò)50μm 就需要打閘，檢查并消除故障后再進(jìn)行啟動(dòng)；對(duì)于疏水管路的溫度要進(jìn)行就地檢查，以免不通暢；在沖轉(zhuǎn)過(guò)程中要充分暖機(jī)，要結(jié)合廠家制定的最新啟動(dòng)曲線、缸脹值、差脹以及缸溫來(lái)判斷。
本文對(duì)50MW 背壓供熱機(jī)組啟機(jī)過(guò)程有比較大的振動(dòng)出現(xiàn)觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作的問(wèn)題進(jìn)行分析，現(xiàn)結(jié)論如下：沒(méi)有充分的進(jìn)行暖機(jī)從而引起軸振上升、轉(zhuǎn)子形變，并有嚴(yán)重的碰摩發(fā)生，從而導(dǎo)致停機(jī)，大幅縮短惰走時(shí)間。對(duì)于上述分析通過(guò)缸體解體檢查對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證，并對(duì)相應(yīng)的整改方案進(jìn)行提出；因汽機(jī)測(cè)點(diǎn)少，不能正確進(jìn)行反應(yīng)，缺少監(jiān)控手段；暖缸手段不能有效的設(shè)置，可能會(huì)對(duì)汽封齒造成脫落、碰摩，在并網(wǎng)之后出現(xiàn)二次傷害；機(jī)組啟動(dòng)中汽缸有向爐內(nèi)側(cè)偏擺的趨勢(shì)，所以需要加固主蒸汽管道系統(tǒng)。
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1 故障簡(jiǎn)述
某電廠二期四號(hào)機(jī)組首次在2021年5月24號(hào)11：39分進(jìn)行沖轉(zhuǎn)，第一次進(jìn)行沖轉(zhuǎn)的參數(shù)如下所示：偏心50μm、汽缸膨脹1為3.8mm、膨脹2為2.7mm。11:43分沖轉(zhuǎn)到540r/min，暖機(jī)40分鐘；12：33分沖轉(zhuǎn)到1460r/min，暖機(jī)50分鐘，13:26分沖轉(zhuǎn)到2600r/min；13:41分汽輪機(jī)膨脹差為6.6mm、膨脹1為5.4mm、膨脹2為4.5mm，汽輪機(jī)振動(dòng)1X：23μm、1Y：17.3μm，2X：26.74μm、2Y：26.8μm[1]。22:20分汽輪機(jī)進(jìn)行第二次沖轉(zhuǎn)，偏心48μm，膨脹1為7.2mm、膨脹2為6.4mm，膨差為3.1mm；22:43分沖轉(zhuǎn)到2600r/min，暖機(jī)55分鐘，23:50沖轉(zhuǎn)到3100r/min[2]。
5月25號(hào)03：17分汽輪機(jī)3100r/min，暖機(jī)100分鐘后進(jìn)行并網(wǎng)，這時(shí)膨脹1為11.89mm、膨脹2為11.21mm，膨差為4.99mm。汽輪機(jī)振動(dòng)1X：15.6μm、1Y：17.3μm，2X：26.64μm、2Y：26.8μm。04；00分汽輪機(jī)2X 振動(dòng)開(kāi)始從19μm升到42μm，04：06分汽輪機(jī)負(fù)荷從33MW 減到28.4MW，2X 恢復(fù)到20μm，04:14分汽輪機(jī)負(fù)荷升到32.5MW 時(shí)，2X、2Y 快速上升，04：23分汽輪機(jī)2X、2Y 達(dá)到了跳機(jī)值、機(jī)組跳閘，汽輪機(jī)惰走時(shí)間為8分鐘，正常的時(shí)間為30分鐘。這個(gè)時(shí)候膨脹1為14.9mm、膨脹2為14.3mm，膨差為5.7mm，汽輪機(jī)振動(dòng)1X：30μm、1Y：30μm，2X：133μm、2Y：129μm[3]。
2Y：129μm 導(dǎo)致汽機(jī)惰走八分鐘的時(shí)間，與正常的機(jī)組進(jìn)行對(duì)比，明顯的時(shí)間比較短，所以根據(jù)這種情況，可以判斷汽輪機(jī)出現(xiàn)了碰摩的情況，從而增大了轉(zhuǎn)子的惰走阻力[4]。機(jī)組結(jié)束惰走之后，轉(zhuǎn)子偏心值在盤(pán)車過(guò)程中上下波動(dòng)起伏，如圖1所示，偏心數(shù)據(jù)與沖轉(zhuǎn)前進(jìn)行對(duì)比明顯地嚴(yán)重超過(guò)，據(jù)此可以對(duì)轉(zhuǎn)子判斷其有熱彎曲發(fā)生。
圖1 四號(hào)機(jī)組和6號(hào)機(jī)組偏心數(shù)據(jù)變化
圖2 1號(hào)與2號(hào)瓦軸振趨勢(shì)
四號(hào)機(jī)組調(diào)停后啟動(dòng)，在2021年5月25號(hào)03:17分并網(wǎng)。并網(wǎng)之后軸向位移，差脹，缸溫等參數(shù)正常。2月25號(hào)04:20分2號(hào)瓦軸振幅超過(guò)136μm，機(jī)組ETS 保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組跳閘。03:32機(jī)組2X 軸振一倍頻幅值21μm，通頻幅值25μm，運(yùn)行比較平穩(wěn)，其它的倍頻所占的分量比較小。03:37分機(jī)組2X 軸振一倍頻幅值22μm，二倍1.6μm，通頻幅值27μm，出現(xiàn)了波動(dòng)[5]。2X 軸振在三次小幅度波動(dòng)之后，二倍增大到5μm。
04:01分2X 軸振一倍頻幅值為36μm，二倍為12μm，通頻幅值為42μm。機(jī)組在負(fù)荷減低后，振動(dòng)有所回落，這個(gè)時(shí)候一倍頻幅值為10μm，二倍為13μm，通頻幅值為24μm。04:07分后2號(hào)瓦振快速上升，并且是以一倍頻為主要的振動(dòng)。在機(jī)組沖轉(zhuǎn)中，振動(dòng)快速上升，對(duì)汽輪機(jī)1號(hào)與2號(hào)瓦振情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)（表1）。
表1 跳機(jī)前1號(hào)與2號(hào)瓦軸振表
2 分析并確認(rèn)故障原因
分析跳機(jī)數(shù)據(jù)：由圖3可看出，2號(hào)瓦軸振超過(guò)了跳機(jī)值從而導(dǎo)致跳機(jī)，而在振動(dòng)幅值回落時(shí)機(jī)組出現(xiàn)了碰摩的情況，所以導(dǎo)致惰走時(shí)間為八分鐘。而機(jī)組主要是以一倍頻為主要振動(dòng)，是強(qiáng)迫振動(dòng)，而對(duì)于轉(zhuǎn)子發(fā)生強(qiáng)迫振動(dòng)的原因有以下幾點(diǎn)：在2號(hào)瓦軸升到跳機(jī)值中，一倍頻幅值增大造成2X 與2Y軸振幅值增加，可判斷為動(dòng)靜碰摩，并網(wǎng)后汽封和轉(zhuǎn)子間隙變小，導(dǎo)致動(dòng)靜碰摩；在運(yùn)行中，2X 產(chǎn)生二倍頻分量，其原因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)部件出現(xiàn)軸向碰摩；因?yàn)槠麢C(jī)測(cè)點(diǎn)比較少，內(nèi)部流場(chǎng)比較復(fù)雜，對(duì)于真實(shí)金屬溫度不能正確反映。
圖3 1號(hào)與2號(hào)瓦軸振頻譜
開(kāi)缸檢查確認(rèn)：在啟機(jī)過(guò)程中，缸體和轉(zhuǎn)子的溫度隨著蒸汽溫度與流量不斷的上升而達(dá)到額定溫度。轉(zhuǎn)子或缸體金屬在升溫的過(guò)程中，其溫度分布不均勻，缸體內(nèi)表面溫度比較高，而金屬內(nèi)部溫度比較低。轉(zhuǎn)子表面溫度最高，中心孔溫度最低。而因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生的溫度梯度使得金屬各部分產(chǎn)生熱應(yīng)力。5月31號(hào)手動(dòng)測(cè)量了4號(hào)汽輪機(jī)軸頭跳動(dòng)值，其最大為0.25mm，對(duì)轉(zhuǎn)子判斷其已經(jīng)有塑性變形產(chǎn)生，對(duì)于4號(hào)汽輪機(jī)經(jīng)過(guò)商討決定開(kāi)缸處理。在6月5號(hào)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子順利起吊，對(duì)前軸封等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)汽封齒嚴(yán)重磨損，前內(nèi)軸封處過(guò)熱情況明顯。開(kāi)缸檢查特別是調(diào)節(jié)級(jí)葉頂位置，前汽封磨損嚴(yán)重，部分汽封齒有脫落、破損以及倒伏的情況。
3 整改措施
對(duì)檢查結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)，以免再度發(fā)生這類事故，現(xiàn)根據(jù)機(jī)組實(shí)際情況提出整改措施：
對(duì)汽輪機(jī)通過(guò)采用調(diào)門(mén)門(mén)桿漏氣提前進(jìn)行暖機(jī)，對(duì)于上下缸溫差要嚴(yán)格的控制在50℃以內(nèi)，必須要投入疏水控制子回路；啟動(dòng)中增加汽缸偏擺監(jiān)視，對(duì)于原始數(shù)據(jù)在暖管前進(jìn)行記錄，并網(wǎng)后對(duì)汽缸偏擺數(shù)值進(jìn)行記錄，發(fā)現(xiàn)該數(shù)值突然增大，所以需對(duì)升負(fù)荷或是升轉(zhuǎn)速進(jìn)行暫停并尋找原因。汽缸偏擺值在0.4mm 以上時(shí)及時(shí)查找原因并進(jìn)行排除，當(dāng)在0.6mm 及以上、且振動(dòng)失穩(wěn)時(shí)要進(jìn)行停機(jī)處理。
對(duì)于機(jī)組啟動(dòng)暖缸過(guò)程已不適應(yīng)廠家提供的啟動(dòng)曲線，對(duì)于暖機(jī)時(shí)間與轉(zhuǎn)速在之前啟動(dòng)中不斷的進(jìn)行優(yōu)化，啟動(dòng)曲線最終形成較為適合的一條；對(duì)比沖轉(zhuǎn)前原始值與偏心值，允許啟機(jī)需要偏差在20μm 及以下；汽輪機(jī)任何一個(gè)軸承的軸振值在暖缸，沖轉(zhuǎn)中超過(guò)50μm 就需要打閘，檢查并消除故障后再進(jìn)行啟動(dòng)；對(duì)于疏水管路的溫度要進(jìn)行就地檢查，以免不通暢；在沖轉(zhuǎn)過(guò)程中要充分暖機(jī)，要結(jié)合廠家制定的最新啟動(dòng)曲線、缸脹值、差脹以及缸溫來(lái)判斷。
本文對(duì)50MW 背壓供熱機(jī)組啟機(jī)過(guò)程有比較大的振動(dòng)出現(xiàn)觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作的問(wèn)題進(jìn)行分析，現(xiàn)結(jié)論如下：沒(méi)有充分的進(jìn)行暖機(jī)從而引起軸振上升、轉(zhuǎn)子形變，并有嚴(yán)重的碰摩發(fā)生，從而導(dǎo)致停機(jī)，大幅縮短惰走時(shí)間。對(duì)于上述分析通過(guò)缸體解體檢查對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證，并對(duì)相應(yīng)的整改方案進(jìn)行提出；因汽機(jī)測(cè)點(diǎn)少，不能正確進(jìn)行反應(yīng)，缺少監(jiān)控手段；暖缸手段不能有效的設(shè)置，可能會(huì)對(duì)汽封齒造成脫落、碰摩，在并網(wǎng)之后出現(xiàn)二次傷害；機(jī)組啟動(dòng)中汽缸有向爐內(nèi)側(cè)偏擺的趨勢(shì)，所以需要加固主蒸汽管道系統(tǒng)。
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