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        600MW亞臨界機組1瓦振動大分析及處理

        2022-12-23 05:15:24
        機電信息 2022年24期
        關(guān)鍵詞:盤車停機汽輪機

        吳 韜

        (中國大唐集團科學(xué)技術(shù)研究總院有限公司華北電力試驗研究院,北京 100000)

        1 設(shè)備概述

        某電廠3號機組汽輪機為東方汽輪機廠生產(chǎn)制造,型號為N600-16.7/538/538-1,型式為亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、沖動凝汽式。總級數(shù)為42級,高壓轉(zhuǎn)子有9級,其中第一級為調(diào)速級,中壓轉(zhuǎn)子有5級,低壓轉(zhuǎn)子有2×2×7級。汽輪機采用高中壓缸合缸結(jié)構(gòu),兩個低壓缸均為雙流反向布置。汽輪發(fā)電機組#1、#2軸承采用可傾瓦式軸承,#3~#6軸承采用橢圓抗沖擊軸承,#7~#9軸承采用橢圓形軸承。機組結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。機組于2004年7月投產(chǎn),2016年2月19日至2016年5月24日完成綜合升級改造。

        圖1 機組結(jié)構(gòu)布置

        2 故障概況

        自2016年5月通流改造以來,3號機組1瓦X/Y向軸振幅值由改造完啟動時的37/48 μm緩慢增長,到2018年1月通流改造后第一次揭缸檢修前,軸振已增長到X/Y:49/81 μm。到2021年9月,1瓦X向軸振幅值區(qū)間達到60~105 μm,Y向軸振區(qū)間達到105~160 μm,振幅變化范圍較大,在快速升負荷時振動有上漲的趨勢。2020年6月—2022年1月期間1瓦振動趨勢如圖2所示。

        圖2 2020年6月—2022年1月期間1瓦振動趨勢

        2021年10月初,3號機組1瓦Y向軸振幅值最高達到162 μm,進行汽門閥序調(diào)整試驗,將CV4和CV2閥位函數(shù)對調(diào),CV2維持手動全關(guān)狀態(tài),之后1瓦軸振下降明顯。在滿負荷狀態(tài)下,1瓦X/Y軸振由95/145 μm降至78/56 μm。閥序調(diào)整后近四次啟動過程中,1瓦軸振存在異常升高的情況,汽輪機定速3 000 r/min并網(wǎng)前,1瓦軸振有大幅上漲趨勢,X向由中速暖機時的95 μm最大漲至121 μm,Y向由94 μm最大漲至188 μm,并網(wǎng)帶負荷后振動緩慢下降至正常范圍。為保障機組順利并網(wǎng),在啟機過程中盡量延長中速暖機時間,定速3 000 r/min后及時并網(wǎng),避免振動繼續(xù)上漲。

        3 故障分析及結(jié)果

        (1)從表1振動數(shù)據(jù)可以得出,自2016年5月通流改造以來,1瓦軸振緩慢增長,2021年5月開始1瓦軸振增長趨勢加?。粡谋?停機過臨界數(shù)值可以得出,2020年9月停機1瓦過臨界振動數(shù)值明顯增大,至2022年1月停機1瓦過臨界振動數(shù)值有增大趨勢。

        表1 啟機定速3 000 r/min的振動情況

        表2 停機惰走過臨界的振動情況

        結(jié)合以上現(xiàn)象,懷疑高中壓轉(zhuǎn)子存在彎曲并逐漸劣化[1]。2022年大修時揭缸發(fā)現(xiàn)高中壓轉(zhuǎn)子過橋汽封處彎曲150 μm,中壓聯(lián)軸器處彎曲135 μm。轉(zhuǎn)子彎曲原因:

        1)材質(zhì)缺陷。轉(zhuǎn)子材質(zhì)不均勻或存在殘余應(yīng)力,運行受熱后膨脹不均勻?qū)е聫澢?。這可能是制造階段“時效”時間不夠,轉(zhuǎn)子殘余內(nèi)應(yīng)力過大,受熱后應(yīng)力釋放,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子彎曲[2]。

        2)動靜摩擦[3]。機組運行過程中,若轉(zhuǎn)子與靜子部件發(fā)生摩擦,會導(dǎo)致摩擦接觸部位溫度升高,轉(zhuǎn)子圓周方向存在溫差,如果碰磨達到一定的劇烈程度和時長,或是遇到碰磨情況處理不當,可能會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子永久彎曲。但現(xiàn)場轉(zhuǎn)子解體未發(fā)現(xiàn)有較嚴重的碰磨痕跡。

        3)轉(zhuǎn)子與水(汽)接觸。汽水進入汽輪機,都會使熱態(tài)時的轉(zhuǎn)子局部遭到冷卻,轉(zhuǎn)子產(chǎn)生不對稱溫差,導(dǎo)致彎曲變形。

        (2)運行中1瓦軸振出現(xiàn)波動現(xiàn)象,且定速時1瓦軸振有上漲趨勢,懷疑1瓦軸封處發(fā)生碰磨,軸瓦存在問題。檢修中未發(fā)現(xiàn)軸瓦異常。

        (3)運行中1瓦振動隨時間上漲,懷疑轉(zhuǎn)子位置發(fā)生改變。檢修中未發(fā)現(xiàn)洼窩中心左右差異。

        根據(jù)上述分析,對3號機組高中壓轉(zhuǎn)子返廠進行車削,之后再無異常振動現(xiàn)象。

        4 應(yīng)對措施

        (1)運行期間進行閥序調(diào)整,降低運行期間振動數(shù)值。

        (2)停機時進行現(xiàn)場動平衡,降低激振力[4]。

        (3)檢修時揭缸測量轉(zhuǎn)子彎曲、軸瓦狀態(tài)、碰磨情況[5]。

        (4)防止大軸彎曲措施:

        1)汽機啟動前必須滿足:

        ①大軸晃度不得超過原始值±0.02 mm;

        ②汽缸上下缸溫差不超過50 ℃;

        ③主蒸汽溫度至少高于汽缸最高金屬溫度50 ℃,蒸汽過熱度不低于50 ℃;

        ④轉(zhuǎn)子應(yīng)充分連續(xù)盤車,一般不低于2~4 h。

        2)機組升速過程中,一階臨界轉(zhuǎn)速前,軸承振動超過0.03 mm時,應(yīng)立即打閘;臨界轉(zhuǎn)速時,軸承振動超過0.1 mm,應(yīng)立即打閘;因振動異常停機后,必須連續(xù)盤車4 h以上才能再次啟動。

        3)啟動前應(yīng)檢查停機記錄,并與正常曲線比較。熱態(tài)啟動時,應(yīng)先向軸封供汽,后拉真空,軸封供汽管路在供汽前必須充分暖管和疏水,防止水或冷氣進入汽輪機。

        4)機組啟動和停止及變工況運行過程中,應(yīng)按照規(guī)定曲線控制蒸汽參數(shù)變化。主蒸汽溫度和汽缸金屬溫度的變化率不得大于規(guī)程規(guī)定。主蒸汽要保持一定的過熱度,要避免汽溫大幅度直線變化。當10 min內(nèi)汽溫上升或下降達50 ℃時,應(yīng)立即打閘停機;當主蒸汽汽溫過熱度過低時,調(diào)速汽門的大幅擺動可能引起一定程度的水擊,此時應(yīng)密切監(jiān)視機組振動、脹差、軸向位移等參數(shù),如有異常應(yīng)立即打閘停機。

        5)停機后應(yīng)投入連續(xù)盤車,注意比較盤車電流值、擺動值與典型正常值。如有動靜摩擦,應(yīng)根據(jù)實際情況間斷盤車,待摩擦消除后方可連續(xù)盤車。因故暫時停止盤車不應(yīng)超過0.5 h,每0.5 h應(yīng)盤車180°。不超過0.5 h時也應(yīng)視情況先盤車180°,待轉(zhuǎn)子熱彎曲消失后,再投入連續(xù)盤車。

        5 結(jié)語

        本文為尋找汽輪發(fā)電機組異常振動的原因,進行了汽門閥序調(diào)整試驗,并對機組歷史振動數(shù)據(jù)進行了梳理,揭缸檢查結(jié)果與分析結(jié)果一致,對相關(guān)類型汽輪發(fā)電機組解決振動異常問題有重要的借鑒意義。同時,制定了該類問題的應(yīng)對措施,提供了寶貴的經(jīng)驗積累。

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