燃氣
——蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組振動與處理

施曉剛

（中海油深圳電力有限公司，廣東深圳 518210）

0 引言

燃氣、蒸汽等單項設(shè)備運行效率的提升，經(jīng)常會受到一些因素的影響，導(dǎo)致運行效率無法得到有效的提升。因此，要想保證燃氣、蒸汽等的設(shè)備的運行效率，一定要做到能源階梯利用的方式，以充分利用各品位的熱能，以此提升燃氣、蒸汽等生產(chǎn)設(shè)備的運行效率。因此，在這樣的情況下，燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組隨之產(chǎn)生[1]。但是，在燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組運行過程中，經(jīng)常會產(chǎn)生一些運行故障，振動就是其中的一個，看似問題不斷，若是不及時處理的話，其后果也是非常嚴重的。因此，為了保證燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組運行的穩(wěn)定性，需要根據(jù)振動溫度產(chǎn)生的原因，采取有效、合理的處理措施，降低振動問題產(chǎn)生的概率，進而保證發(fā)電廠的綜合效益。

1 案例概況分析

以發(fā)電廠中燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組為例，型號V94．3A。該型號的燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組主要采用單缸單軸、軸向排列方式，并且燃燒室為環(huán)形的狀態(tài)。同時，燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組中的發(fā)電機為冷端驅(qū)動，并且與燃氣輪機剛性連接，利用刷勵磁方式，冷卻系統(tǒng)為：水—氫—氫。深圳電力有限公司利用汽輪型號：H0-25.E-30-25-1x12.5，為三壓、再熱、雙缸凝汽式汽輪機，并且在運行的過程中，以全周進汽式、無調(diào)節(jié)級，與電機離合器連軸進行聯(lián)系，完成單軸配置運行體系[2]。通常情況下，燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組共有8個支承軸承，如圖1所示。

另外，根據(jù)燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組運行參數(shù)記錄，負荷在400 MW狀態(tài)下，燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組出現(xiàn)了異常振動的狀態(tài)下，最大振動參數(shù)值為140 μm，影響了設(shè)備運行的穩(wěn)定性，導(dǎo)致設(shè)備故障的產(chǎn)生，發(fā)電廠生產(chǎn)不得不停止，影響其綜合效益。面對這樣的情況，工作人員對燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組振動問題，進行了診斷和分析。

圖1 燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組支承軸承

（1）在燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組運行的過程中，由于轉(zhuǎn)子熱彎曲導(dǎo)致運行性能處于不平衡的狀態(tài)，因此振動信號的主頻依舊為工頻[3]。但是，在運行的過程中，受到?jīng)_擊和非線性等因素的影響，燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組就會出現(xiàn)少量的振動，若是不及時的處理，就會導(dǎo)致燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組出現(xiàn)運行故障。

（2）若是燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組結(jié)構(gòu)零件出現(xiàn)較大的摩擦力，振動的幅值和相位都具有波動特性，若是波動時間相對較長，振動頻率就會增加，嚴重影響了燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組運行的穩(wěn)定性。

（3）燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組長時間運行會產(chǎn)生高溫現(xiàn)象，在這樣的情況下轉(zhuǎn)子受到高溫的影響，就會出現(xiàn)變形的現(xiàn)象，進而導(dǎo)致燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組振動問題的產(chǎn)生[4]。另外，由于轉(zhuǎn)子受到高溫環(huán)境的影響，轉(zhuǎn)子自身材料受到影響釋放熱量，這樣燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組振動頻率就會增加，影響了發(fā)電廠的正常生產(chǎn)。

（4）長時間的運行各項零件的摩擦力就會增加，導(dǎo)致燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組結(jié)構(gòu)受熱面不均勻，經(jīng)常出現(xiàn)局部溫度相對加高，產(chǎn)生一個新的不平衡，導(dǎo)致燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組振動問題的產(chǎn)生。

2 燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組振動問題處理方式

針對上述所分析的內(nèi)容，本段內(nèi)容提出了燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組振動問題解決和處理的主要措施，其目的就是保證燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組的運行的穩(wěn)定性，降低振動問題產(chǎn)生的概率，進而保證發(fā)電廠的綜合效益。

2.1 振動參數(shù)采集

在燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組振動處理之前，需要對各項參數(shù)進行全面的采集，例如：在上述案例中，本廠對汽輪機組降負荷及停運過程的振動情況進行現(xiàn)場測試，根據(jù)測試的參數(shù)進行采集和分析（表1），這樣可以為燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組振動問題處理，提供了重要參考依據(jù)，保證振動處理的準確性。

另外，在燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組降負荷運行的過程中，從各項參數(shù)中可以分析和計算出，正常運行及降負荷過程中各軸瓦振動幅值和相位變化平緩，這樣就說明燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組運行相對穩(wěn)定，若是情況方向反的話，就說明燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組運行出現(xiàn)振動的現(xiàn)象，需要采取措施進行處理[5]。

表1 某發(fā)電廠燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組振動數(shù)據(jù)

2.2 振動處理

在燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組振動參數(shù)采集而結(jié)束以后，需要根據(jù)實際情況采取合理的解決措施，以此保證燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組振動處理的穩(wěn)定性，提升燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組振動運行的穩(wěn)定性，具體的處理方式如下。

（1）從燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組中的單轉(zhuǎn)子汽輪機的角度來說，需要安裝一個配置相對較高的調(diào)門，這樣對振動現(xiàn)場的產(chǎn)生起到一定的抑制作用。同時，在燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組振動處理的過程中，需要對轉(zhuǎn)子的熱變形，以及運行結(jié)構(gòu)摩擦等方面，進行綜合性的考慮，對溫度和運行狀態(tài)進行控制和調(diào)節(jié)，一定要保證處于平衡的狀態(tài)下，這樣才能降低燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組振動問題產(chǎn)生的概率。

（2）在燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組振動問題處理的過程中，需要對其運行溫度進行重點處理，可以從2個方面展開：①在燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組運行參數(shù)不變的情況下，一定要保證機組運行系統(tǒng)本身達到一個平衡的狀態(tài)，質(zhì)量不平衡位置或者狀態(tài)也相對較為穩(wěn)定，這樣才能保證燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組運行的穩(wěn)定性，避免振動現(xiàn)象的產(chǎn)生[6]；②機組系統(tǒng)若是處于長期運行的狀態(tài)，需要對系統(tǒng)運行表面的溫度進行檢查，不能出現(xiàn)局部溫度較高的現(xiàn)象，加強溫度的控制力度。同時，在處理的過程中，一定要保證振動幅值和相位變化溫度的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)變，這樣燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組會形成一個新的平衡力，進而保證燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組運行的穩(wěn)定性。但是，這樣的處理方式多少會產(chǎn)生靜摩擦的現(xiàn)象，但這種摩擦不會影響燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組的運行。

（3）需要對速度、負荷、溫度、勵磁電流、時間等方面的參數(shù)值進行分析，根據(jù)其參數(shù)值分析運行的平衡力。若是運行速度提升，需要將轉(zhuǎn)速進行調(diào)整，呈現(xiàn)二次方程正比，以此保證燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組運行的穩(wěn)定性。同時，若是轉(zhuǎn)速振動頻率相對較大，需要對相位不變化及相鄰軸承相位出現(xiàn)同相或相反進行調(diào)整，降低燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組振動運行產(chǎn)生的頻率。

（4）針對常見因素所引發(fā)的燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組振動問題，需要根據(jù)燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組的運行狀態(tài)，進行定期維護和調(diào)整，尤其是運行參數(shù)方面，一定要滿足燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組的運行狀態(tài)，最大程度上保證燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組的穩(wěn)定性。

3 結(jié)論

以案例的形式，對燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組振動問題進行分析，基于燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組在振動問題，提出處理方法，主旨是降低燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組振動問題產(chǎn)生的概率，保證燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組運行的穩(wěn)定性。