某廠600 MW機組2瓦軸振突變原因分析及處理

聶艷云

摘 要：火電廠機組振動是一種復(fù)雜物理現(xiàn)象，由于振動帶來不安全的隱患，近年來時有發(fā)生這方面案例。隨著600 MW大型機組大批投運，均安裝了在線振動監(jiān)測系統(tǒng)和離現(xiàn)振動分析儀，給專業(yè)技術(shù)人員全面了解大修后機組整體啟動和在網(wǎng)運行過程中設(shè)備的狀態(tài)，識別故障早期特征，故障部位發(fā)揮獨特的作用。

關(guān)鍵詞：軸振突變 原因分析 處理

中圖分類號：TK268 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（a）-0115-02

1 機組概述

某廠#2汽輪發(fā)電機組是由哈爾濱汽輪機有限公司生產(chǎn)的N600-16.7/538/538-1型汽輪機組。該機組在2013年5～7月進行大修，大修前2號軸振動X，Y方向振動偏大83/100 μm間。大修后開機，振動不穩(wěn)定，通過試驗分析振動的主要原因是動靜摩擦，檢修尋找摩擦源處理后振動良好，解決了2006年以來2號軸承振動偏大的問題。

2 該機歷史振動故障經(jīng)過

大修前后的振動狀況：

2006年9月#2機#2瓦在檢修后，于11月18日開機。3000 r/min時2X=130 μm，2Y=148 μm，開機過程中各瓦振動很不穩(wěn)定，帶負(fù)荷運行后#2瓦軸振在115～150 μm左右波動，停機過臨界轉(zhuǎn)速1650 r/min；2X=179 μm，當(dāng)時對#2瓦軸振仍偏大的原因分析。

（圖1）為帶負(fù)荷300 MW時，2X=130，2Y=150 μm爬升，（圖2）2X，2Y為隨負(fù)荷變化不穩(wěn)定波動。

當(dāng)時分析認(rèn)為：#2機整套啟動以來的運行情況及兩次對#2瓦軸振超標(biāo)的處理情況分析，#2瓦軸振超標(biāo)的主要原因如下。

（1）中-低對輪墊片止口間隙超標(biāo)，使中-低對輪同心度在運行中發(fā)生變化，產(chǎn)生質(zhì)量不平衡。

（2）因汽缸變形、基礎(chǔ)沉降不均勻，使中-低轉(zhuǎn)子對輪中心發(fā)生了較大偏差，對#2瓦軸振有一定影響。

（3）本型機組軸封間隙設(shè)計得較小，安裝后允許存在碰摩，整套啟動時2Y軸振主要是碰磨引起的，目前仍有可能存在碰摩。

#2機組在2008年4月1日～5月27日進行首次B級檢修。高中壓隔板汽封全部更換成布萊登汽封；中低對輪第3、6、9、12、15、18、21、24號螺栓進行了重新鉸孔并更換新螺栓及配重。軸系中心按設(shè)計值調(diào)整。開機沖轉(zhuǎn)，過臨界轉(zhuǎn)速，定速3000 r/min，并網(wǎng)二瓦軸振問題依然效果不佳。

#2機組自投運以來，#2軸承軸振動就一直隨著負(fù)荷增加而增大并伴有跳變現(xiàn)象，按理來說通過大修對中、低對輪的精心聯(lián)接和處理，其振動問題應(yīng)得到較好的解決。但在這次機組帶負(fù)荷中（大修后），#2軸振動依然如故，引起振動的主因不詳。

3 通過故障診斷分析短時間處理經(jīng)過

2013年7月23日大修后開機到2013年10月30日利用調(diào)度開機共六次機會，通過在線監(jiān)測采集開停機相關(guān)數(shù)據(jù)及時分析故障原因。

7月25日二瓦軸振運行中幅值突跳上了一臺階，同時注意收集2013年7月23日和10月6日開機波特圖1596 r/min過臨界；3000 r/min振幅相位進行分析。

原因分析：根據(jù)振動的典型特征，結(jié)合機組歷史狀況，原因可能兩個方面。

一是中-低靠背輪有松動；二是摩擦。為此每次開機重點測量臨界轉(zhuǎn)速和工作轉(zhuǎn)速振幅相位變化，熱態(tài)開機試驗可以看出二瓦過臨界1596 r/min和3000 r/min數(shù)據(jù)沒有飛脫故障的特征。而碰磨引起熱彎曲振動的特點是：只在機組冷態(tài)啟動和帶負(fù)荷過程中才發(fā)生，有功升得快振動隨機增大，負(fù)荷穩(wěn)定振動減小，停機時不顯著反映振動的區(qū)別。

2013年9月21日開機二瓦軸振動突增，開機過程出現(xiàn)最大達274μm，隨后再開機，從趨勢圖看出平穩(wěn)，最大振幅在163μm，分析認(rèn)為是曖機不夠引起局部碰磨造成的，不是飛脫引起的靜不平衡分量為主，另外從該機并網(wǎng)后振幅波動和結(jié)構(gòu)特點分析認(rèn)為，振動主要分量是基頻分量，按振動分類應(yīng)是普通強迫振動，從周期性波動特征不是軸系同心度和平直度偏差引起，因為沒出現(xiàn)2X，nX分量與中心發(fā)生變化特征不符，從而排除中心不正問題，那么引起這種振動的原因只能是旋轉(zhuǎn)性不平衡？旋轉(zhuǎn)體不平衡引起的振幅、相位會發(fā)生周期性變化，它的相位變化決定于旋轉(zhuǎn)性不平衡產(chǎn)生的幅值，當(dāng)旋轉(zhuǎn)體不平衡振動大于轉(zhuǎn)子上原始不平衡振動時相位就會變化。當(dāng)大軸上擾動力長期存在轉(zhuǎn)子就會出現(xiàn)隨時間，受熱應(yīng)力彎曲而緩慢或急劇變化的特征。當(dāng)旋轉(zhuǎn)不平衡量與轉(zhuǎn)子原始不平衡在同一相位時，呈現(xiàn)的振動為增大相反為減小，它隨時間變化是沒規(guī)律性。通過機理分析及相關(guān)試驗，排除了轉(zhuǎn)子葉片有飛脫的可能后，注意力鎖定在尋找引起碰磨的部件上，2013年10月21日治理工作從以下幾點展開。

（1）從消除軸頸擾動力過大入手進行排查，尋找碰磨能長時間存在的頑固性原因。

（2）提高軸瓦穩(wěn)定性。

（3）同時復(fù)查高-低中心。

4 檢查發(fā)現(xiàn)的問題

揭二瓦先是發(fā)現(xiàn)瓦兩側(cè)油封環(huán)變形卡澀，揭推力瓦后發(fā)現(xiàn)兩側(cè)油檔碰磨痕跡明顯，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)2～6號軸瓦浮動油檔含推力瓦銅質(zhì)擋油環(huán)存在設(shè)計缺陷，受到油溫油壓、以及自身連接方式的影響，導(dǎo)致長時間運行過程中易出現(xiàn)連接螺栓脫落、以及橢圓變形后易造成油膜無法形成，產(chǎn)生動靜部分摩擦，是誘發(fā)軸系振動的主要因素，修刮后對二瓦頂隙作了相應(yīng)調(diào)整、中心復(fù)查、裝復(fù)開機。

5 處理后開機及效果

2013年10月30日，#2機處理推力瓦油檔磨擦問題后開機測試，轉(zhuǎn)速3000 r/min，并網(wǎng)后負(fù)荷527 MW，二瓦相位、振幅均穩(wěn)定。

從處理上述問題后開機采集的波特圖顯示，高中壓轉(zhuǎn)子過臨界1568 r/min時振動最大值一瓦：X=86 μm∠19；Y=80 μm∠97；二瓦：X=113 μm∠343；Y=111 μm∠72，3000 r/min時采集到數(shù)據(jù)均在良好范圍內(nèi)88 μm以下，通過開機驗證上述分析是正確，經(jīng)帶負(fù)荷168小時及近段超負(fù)荷試驗650 MW時，二瓦軸振，瓦振和相位均穩(wěn)定。9瓦軸振動通過在基礎(chǔ)與臺板間底部加墊片厚度分別為0.55 mm的墊片后，2013-12-14日開機到時3000 r/min、并網(wǎng)、帶負(fù)荷后，X=96 μm；Y=72 μm；瓦振動=23 μm，到此#2機組長期以來軸系振動不穩(wěn)定偏大的問題徹底根治。

6 結(jié)語

本文對哈汽亞臨界600 MW汽輪機推力瓦油擋摩擦振動問題的試驗、分析、處理進行了歸納總結(jié)，對解決同類型機組類似振動故障有重要參考意義。

參考文獻

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