超臨界600MW機組振動故障處理

張文濤

（中國大唐集團科學技術研究院有限公司華中分公司，河南鄭州450000）

超臨界600MW機組振動故障處理

張文濤

（中國大唐集團科學技術研究院有限公司華中分公司，河南鄭州450000）

超臨界600 MW機組，6#軸承振動超過50 μm，發電機兩端軸承振動超標。通過振動測試和分析，發現低壓轉子存在不平衡量，發電機轉子有動靜碰摩。對低壓轉子進行動平衡處理后，振動幅值＜30 μm，對發電機兩端軸承振動問題給出處理意見。

動平衡；振動；動靜碰摩

0 前言

電廠旋轉設備的振動狀況直接影響機組的安全與穩定運行，出現振動故障時，診斷及時并處理得當，可有效地延長設備檢修周期，降低臨?；蚍峭５母怕剩哂芯薮蟮慕洕б?。1臺超臨界機組較長一段時間以來，一直存在6#軸承振動超標，尤其是在高負荷時，軸承最大振動幅值＞50 μm，一次啟動運行后發電機轉子出現振動不穩定波動。從振動測試，故障分析和方案實施等進行分析，通過對低壓轉子進行動平衡處理，有效降低了6#軸承振動超標等問題，并對發電機不穩定振動情況提出了分析與處理意見。

1 機組振動測試

該機組是600 MW超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽凝汽式汽輪機，型號是CLN600-24.2/566/566，共有9個軸承，1#，2#軸承為支承高中壓轉子的落地軸承，3#，4#軸承為支承低壓A轉子的2個汽缸軸承，5#，6#軸承為支承低壓B轉子的2個汽缸軸承，7#，8#軸承為發電機的2個端蓋軸承，9#軸承為勵磁短節支承軸承。機組軸系結構（圖1）。

表1 軸系振動數據（通頻/μm）

圖1 機組軸系圖

機組臨停后啟動，對啟動升速和帶負荷過程中的振動情況進行了在線實時監測。振動信號是從機組的TSI監視系統中引出的，分析裝置利用的是SK9172振動采集系統。升速過程中機組振動正常，較歷次啟動無變化。高中壓轉子和低壓A轉子振動情況良好，不在圖中羅列。升速過程中的波特圖（圖2）。

隨后機組定速、并網帶負荷，給出3000 r/min空載和負荷549 MW時機組的振動數據（表1）?？梢钥闯觯谶@兩種工況下，振動主要體現在6#軸承和發電機上，振動以基頻為主，幅值相位穩定（圖3）。

7#，8#軸承振動空載時振動大，隨著機組負荷增大，幅值逐漸降低，在549 MW時瓦振已降至30 μm以下，軸振降至80 μm以下。隨后運行約1周時間，兩端軸承振動再次增至60 μm，并維持長時間波動，最大幅值接近70 μm。

2 振動故障分析與處理

2.1 低壓轉子振動處理

6#軸承振動在機組空載運行一段時間后穩定在45 μm，軸振約60 μm，從比例關系看，可以判定是軸承座動剛度不足。振動頻率以1倍頻為主，幅值和相位穩定，表明低壓轉子存在一定的不平衡量[1]，類似情況的機組不在少數。目前，大部分機組的自動保護以軸振為主，但瓦振仍然是一個重要的監視目標，特定時候仍執行手動打閘動作。處理此類故障，主要是降低激振力和提高軸承座動剛度[2]，由于后者工作量較大，且效果不能保證，所以大多采取第一種方式。因此，這就導致一種現象發生，某些低壓轉子平衡槽內平衡塊數量較多，若平衡狀況發生了改變，需要再次進行動平衡時，將無足夠的空間來實行加重，使得部分情況下既定方案被擱置。

該機組低壓B轉子振動處理也是以降低轉子激振力為主，方案制定后與廠方汽機人員討論時了解到，以往的平衡方案因平衡孔位置被占而沒有執行。對比2個方案，發現理論計算加重位置無太大出入，只需依據實際平衡孔被占用情況對方案進行優化即可。

2016年1月14日，利用機組停機機會，對低壓B轉子兩端平衡槽內的平衡塊進行統計，依據統計情況，利用現有的空余位置將方案優化。平衡工作將依據優化的方案繼續實施。打開低壓B缸兩端人孔門，發現6瓦側計算加重位置處左右共有11個平衡螺栓被占用，5瓦側計算加重位置處未被占用。利用矢量合成原理，將6瓦側計算加重的重量和位置進行了分解（圖4）。將原加重300g/36°分解成300g/81°和230g/ 328.5°，有效避開了所占的位置。

新方案實施后，機組于2015年10月26日再次啟動，啟動后定速和帶負荷數據統計（表2）。

可以看出，此次動平衡達到了預期目標，通過矢量合成重新選擇的加重位置合理。低壓轉子在空載及590 MW負荷下的振動均有較大改善，幅值＜30 μm。

圖2 機組升速過程中部分測點的波特圖

圖3 5瓦、6瓦振動頻譜圖

2.2 發電機轉子振動分析

從表2可以看出，發電機轉子兩端軸承振動偏大，其中8瓦達到38 μm，且隨著負荷的變化而變化。分析所有監測數據發現，振動不穩定情況在平衡前就已經出現，對發電機密封瓦的結構及機組歷史振動趨勢進行了解和分析，認為故障的原因在于間隙變化導致動靜碰摩和端蓋軸承動剛度弱綜合引起的，可維持運行，期間需加強振動監視。經過約3個月的運行磨合，發電機碰摩現象消失，最大振動降至30 μm以下。

圖4 方案優化圖

表2 軸系振動數據（通頻/μm）

3 結論

通過振動測試、故障分析和理論計算，結合現場實際情況進行優化，有效解決了機組長期存在的振動問題。得出經驗：①質量不平衡問題在現場較為常見，但要實現一次加準和現場特殊情況的應對，需要經驗和理論的結合。②工作轉速下的輕微動靜碰摩對機組危害相對較小，需要結合機組自身情況進行短期監視運行或停機處理。

［1］楊建剛.旋轉機械振動及工程應用[M].北京：中國電力出版社，2007.

［2］施維新.汽輪發電機組振動及事故[M].北京：中國電力出版社，2008.

〔編輯 王永洲〕

TM623.3

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.03.12