330MW汽輪機高中壓轉(zhuǎn)子間斷性振動診斷處理構(gòu)架

摘要：汽輪機是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為機械功的旋轉(zhuǎn)式動力機械。

又稱蒸汽透平。主要用作發(fā)電用的原動機，也可直接驅(qū)動各種泵、風機、壓縮機和船舶螺旋槳等。還可以利用汽輪機的排汽或中間抽汽滿足生產(chǎn)和生活上的供熱需要。330MW汽輪機是汽輪機組的常見類型，在330MW汽輪機組運行的過程中，由于轉(zhuǎn)子與油擋之間出現(xiàn)摩擦引起的間斷性診斷是330MW機組運行過程中的多發(fā)故障，大唐琿春發(fā)電廠3、4機組容量均為330MW，機組在運行的過程中出現(xiàn)了高中壓轉(zhuǎn)子間斷性振動的問題，本文主要分析這一問題的解決方式。

關(guān)鍵詞：330MW汽輪機 高中壓轉(zhuǎn)子 間斷性振動 診斷

在330MW汽輪機組運行的過程中，由于轉(zhuǎn)子與油擋之間出現(xiàn)摩擦引起的間斷性診斷是330MW機組運行過程中的多發(fā)故障，與一般的油擋相比而言，接觸式油擋與浮動式油擋有著無間隙以及間隙小的優(yōu)勢，能夠有效避免潤滑油的外溢。但是，就現(xiàn)階段的情況來看，我國的330MW汽輪機在運行的過程中出現(xiàn)了高中壓轉(zhuǎn)子間斷性振動的問題，尤其是不平衡相應(yīng)高轉(zhuǎn)子。大唐琿春發(fā)電廠3、4機組容量均為330MW，機組在運行的過程中出現(xiàn)了高中壓轉(zhuǎn)子間斷性振動的問題，下面就針對這一問題的解決方式進行深入的分析。

1 基本情況

大唐琿春發(fā)電廠3、4機組容量均為330MW。汽輪機概況及技術(shù)參數(shù)：大唐琿春發(fā)電廠N330-17.75/540/540型汽輪機為亞臨界、一次中間再熱、單軸三缸雙排汽、沖動凝汽式汽輪機。由北京北重汽輪發(fā)電有限責任公司引進法國阿爾斯通公司技術(shù)生產(chǎn)。汽輪機本體為三缸雙排汽，單軸布置的沖動、凝汽式機組。采用噴嘴配汽方式。汽機額定功率為330MW，最大功率為345MW，轉(zhuǎn)動方向從汽機向發(fā)電機看為逆時針方向。高、中壓部分為分缸結(jié)構(gòu)，具有獨立的高壓缸和中壓缸。高、中壓缸是頭對頭布置，低壓部分為一只雙分流雙排汽的低壓缸。高、中壓轉(zhuǎn)子汽流方向相反，低壓缸由中間進汽通過導流環(huán)雙向分流，因此軸向推力互相抵消，而且推力軸承的正、反向推力瓦塊的面積是相等的，所以本汽輪機組推力軸承具有較大的承載余量。運行到2014年4月12日，3號機組瓦軸振出現(xiàn)間斷性振動爬升的問題，振幅從60μm上升到139μm，超過停機保護值，嚴重威脅到整個機組的安全運行。

2 3號機組瓦間斷性振動波動特征分析

第一，3號機組瓦間斷性振動波動的過程中機組運行情況穩(wěn)定，因此，未對其進行針對性的調(diào)整，瓦軸振開始從60μm上升，經(jīng)過了4h之后，上升到了90μm，后來軸振升到130到142μm，在減少5到20MW的負荷之后，振動回落到65μ。振動開始恢復正常，振動過程約30min，在振動過程中，其他瓦軸振幅也出現(xiàn)了一定的變化。

第二，機組間斷性振動周期難以確定，從出現(xiàn)的幾次波動情況來看，波動時間最長間隔為42h，最短時間為17h。

第三，從幾次運行數(shù)據(jù)來分析，本組振動波動過程中，振動頻譜為工頻分量，波動主要為工頻分量波動，也存在相位變化問題。

第四，從幾次振動來分析，本機組最高負荷為245MW，最低負荷為145MW，這就顯示，負荷范圍較大時就會產(chǎn)生間斷性振動。

第五，將配汽方式從傳統(tǒng)的順序閥改成單閥，并提升潤滑度的溫度，瓦間斷性振動問題并未得到顯著改善。

3 3號機組瓦間斷性振動波動的原因與碰摩位置的確定方式

3.1 3號機組瓦間斷性振動波動的原因

綜合各種表現(xiàn)能夠得出，汽輪機高中壓轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了動靜摩擦的問題，在振動上升到130μm左右時就出現(xiàn)回落，因此，該種振動屬于輕微動靜碰摩，在碰摩完成后很容易出現(xiàn)動靜分離的問題，這也是導致3號機組瓦間斷性振動波動的原因。

3.2 碰摩位置的確定方式

330MW汽輪機出現(xiàn)動靜碰磨的位置可能為隔板汽封、軸封、軸瓦、油擋幾個位置，機組在2012年2月完成大修之后，運行情況一直正常，因此，摩擦位置可以存在幾個問題：

第一，研究認為，高中壓轉(zhuǎn)子軸封與汽封出現(xiàn)碰磨可能性并不大，除非氣缸跑偏或者軸瓦出現(xiàn)了嚴重的磨損，會導致軸系標高發(fā)生一定的變化。

第二，瓦油擋位置可能有潤滑油碳化物積聚的問題，這就會與轉(zhuǎn)子出現(xiàn)動靜碰磨，繼而出現(xiàn)振動波動的問題，該種問題發(fā)生的概率較大。在330MW機組運動的過程之中，軸承箱是一種微負壓的狀態(tài)，外界灰塵與顆粒很容易進入到軸承箱之中，如果保溫工作不到位或者軸封出現(xiàn)漏汽問題，那么就會導致油擋位置溫度升高，久而久之，潤滑油就會出現(xiàn)碳化的問題，這些碳化物硬度是較高的，如果碳化物越來越多，就會與轉(zhuǎn)子出現(xiàn)碰磨，繼而出現(xiàn)振動波動。

為了確定高中壓轉(zhuǎn)子間斷性振動出現(xiàn)的原因，使用紅外測溫儀來測量瓦軸封位置的溫度，測量結(jié)果顯示，封端溫度高達280℃，轉(zhuǎn)子溫度也達到了180℃，油擋測量溫度為130℃，這基本上可以確定為油碳化碰磨問題導致。

3.3 油擋碰磨原理分析

3.3.1 轉(zhuǎn)軸與浮動環(huán)之間的干摩擦

330MW汽輪機組浮動油擋在運行的過程中基本上不會出現(xiàn)漏油的問題，即使漏油，劑量也很小，漏油量無法滿足轉(zhuǎn)軸與浮動環(huán)之間油膜的形成需求，出現(xiàn)了干摩擦的問題，這種問題會影響轉(zhuǎn)軸受熱問題，出現(xiàn)熱彎曲問題，這種摩擦振動往往會存在很長的時間。

3.3.2 安裝或者結(jié)構(gòu)不當

為了提升汽輪機組的密封性，需要控制好徑向間隙，但是如果軸向間隙過小或者徑向過小都會導致浮動環(huán)出現(xiàn)卡澀問題，如果軸向間隙過大或者徑向過大，就常常會導致浮動環(huán)出現(xiàn)傾斜問題，引發(fā)卡澀問題。

3.3.3 材料質(zhì)量不過關(guān)

就現(xiàn)階段來看，很多浮動油擋，尤其是高中壓轉(zhuǎn)子軸瓦浮動油擋經(jīng)過一段時間的運行之后，只要停機檢查就可以發(fā)現(xiàn)浮動環(huán)的問題，如果無法保障設(shè)計間隙，很容易出現(xiàn)間斷性振動問題。同時，由于聚氟乙烯材料、石墨、毛氈條組成的接觸式油擋與浮動油擋，雖然這些材料硬度不高，但是如果接觸到較高的壓力，摩擦中的發(fā)熱情況就會較為嚴重，而由于轉(zhuǎn)軸振動、晃度、彎曲等問題的影響也會出現(xiàn)間斷性振動。

在這種振動過程中，熱彎曲不平衡與轉(zhuǎn)子不平衡方向一致的情況下，振動情況最嚴重，反之，振動情況是最小的，在振動的過程中，由于油擋摩擦出現(xiàn)的振動問題是較為嚴重的，在這一周期之中，會導致相位出現(xiàn)一定的變化。

4 振動問題解決措施

對于這種振動問題，需要從檢修與運行方面進行處理，在檢修時，可以采用如下的措施來消除振動：

第一，適當增加徑向的間隙；

第二，使用潤滑油。

在使用潤滑油時，要注意保持油的清潔度，這不僅可以提升潤滑效果，還能夠避免浮動油擋與轉(zhuǎn)子之間出現(xiàn)摩擦。

在運行方面，不僅需要做好振動監(jiān)測工作，還需要對高中壓轉(zhuǎn)子的運行狀態(tài)進行深入的分析，制定出科學的控制手段，這些控制手段有增加電負荷、減小抽氣量與切換進行閥幾種方式。

5 結(jié)語

本研究的330MW汽輪機高中壓轉(zhuǎn)子間斷性振動出現(xiàn)的原因是由于油碳化碰磨問題導致，這種振動問題對于汽輪機的正常運行會產(chǎn)生極為不良的影響，為此，需要做好振動監(jiān)測工作，對高中壓轉(zhuǎn)子的運行狀態(tài)進行深入的分析，注意保持潤滑油的清潔度，即時地消除運行安全隱患。

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作者簡介：李鵬程（1973-），男，山東諸城人，中級工程師，大本，研究方向：330MW機組汽輪機改造與創(chuàng)新技術(shù)工作。