135MW汽輪機彎曲轉子的減振治理策略

王斌

摘 要：針對某臺135MW汽輪機高壓一中壓聯合轉子軸彎曲測量檢查，結合轉子振動響應分析，采用在高速動平衡機上進行轉子平衡與測量軸振動檢驗技術措施，降低了軸振動幅值，達到運行合格的要求。

關鍵詞：汽輪機 轉子 彎軸 振動

引 言

某135MW汽輪發電機組2003年投產，運行11000h，至2005年進行設備第一次大修。測量汽輪機高壓一中壓聯合轉子大軸彎曲0.07。0.08mm，彎曲高點位于高壓與中壓兩段之間的轉子“過橋汽封”處，超過了制造廠設計應小于0.03mm的指標數值。雖然大修停機前額定轉速工況下各軸承振動均小于30um，對應1號軸承和2號軸承垂直振動均小于10um。但是，收集整理機組投運以來額定轉速工況下的1號軸振動由50um增大至101um，2*軸振動由80um增大至130um。臨界轉速下兩測點軸振動由80um增大至200um的異常劣化特征。在這種情況下，就需要認真檢測轉子的彎曲量。因此，對汽輪機高壓～中壓聯合轉子，按不同時段分別進行了12次測量，證實了彎曲故障的存在，它是導致了軸振動惡化的主要原因。征求設計制造、安裝檢修、運行維護各方面專業技術人員的意見，確定了采用高速動平衡與測量軸振動校核的檢驗方法，作為彎曲轉子減振治理試驗技術方案。

1轉子概況

該汽輪機組系采用引進日本某公司技術設計的D151型產品，銘牌為N135—535/535型超高壓，中間再熱雙排汽，單軸反動凝汽式機組。汽輪機由高壓缸、中壓缸、低壓缸組成的三缸結構，軸系為二轉子三支承形成，其中高壓一中壓聯合轉子分別有14級和13級葉片，低壓轉子為2×6級葉片。1*軸承和2*軸承位于高壓～中壓聯合轉子軸頸兩側，高壓一中壓聯合轉子臨界轉速值實測在1900。2200r/min區間。轉予彎曲狀況比較復雜。制造設計在該轉子的中部即中壓進氣平衡活塞處，轉子兩端氣封盤等三處均有32個轉子校正平衡旋塞M39螺孔，每個螺孔可加校正平衡重量約300g。兩側平衡半徑分別為R450mm，R530mm，轉子總重量22400kg，總長度大約6800mm。

2動平衡試驗

以IS05406、IS05343的規范標準開展高速動平衡機對單個轉子的動平衡實驗工作，測量轉子3000r每分鐘的衡機架振動強烈度數，若其烈度低于1.2mm每秒，其為優等。每秒1.2毫米的轉速要折算到振動位移的幅度數值，經過測量，其數值約為111um。其施工現場所選用的實測機組軸承振動幅值大小為10um，其實際的測量精度低下。高速度動平衡技術的實驗需要針對平衡機架的強度以及剛度進行分析，讓其和現場的軸承剛度等級對比，可以了解到平衡機架剛度以及強度會超過現場軸承的剛度等級數值，且具有一定的穩定性。依照相應的要求沿襲測量機架的振動狀況。先用每分鐘500r的速率進行動平衡的初次調試工作，待其平衡艙軸真空作額定轉速上升到每分鐘3000r的高速動平衡狀態時，在使用2分鐘超速的實驗方式，將其時間控制在1-3分鐘左右，其可以達到用戶們的技術指標要求。以其轉子軸彎曲超標所產生的特殊狀況為基準，實驗的雙方要對其進行較為嚴密的分析和探究，其一致性的認為需要在其上安裝軸轉子振動測量裝置設施，讓其為校驗以及評價等工作的開展提供便利，讓其技術指標更為精確，確定出轉子軸振動狀況，觀察其轉子軸振動的減小程度。當校正彎曲轉子動平衡時，其配重塊會和大軸的某一位置相同，其中間集中的重量會增加1.7千克，轉子的三個校正平面重量會上升大約2.6千克。當平衡機架上的轉子到達了臨界的轉速點時，其速率為每分鐘1620r，其和機組實測臨界轉速有著較為明顯的差異性，機組實測臨界轉速的數值范圍為1900-2200r/min。受到臨時加裝的軸振動傳感器測量系統調試以及裝配工作的影響，其渦流傳感器所能檢測到的數據信息僅有一組，用其當做參考校核的評價標準。

3彎曲轉子的治理效果對比分析

當機組修復成功后，在其啟動該機械設備，其要測量高壓一中壓聯合轉子的軸振動轉速以及荷工況的數值等，對這些數據信息進行整合，讓其和停機之前所測量的各類數據信息進行比對，并繪制測量的曲線。由此可見，經過檢修后的汽輪機高壓一中壓聯合轉子軸承的振動變化并不是十分的明顯，軸振動的數值得到了明顯地控制降低，達到運行合格的標準。

4變頻改造后循環泵運行方式的優化

運行中影響凝汽器真空的因素很多，例如，循環水進口溫度、汽輪機負荷、凝汽器清潔程度以及循環水流量等。當循環水進口溫度一定，汽輪機負荷不變，凝汽器清潔程度一定時，凝汽器的真空主要決定于循環水量的大小。只有增加循環水量使機組增加的功率大于增加循環水量使循環水泵增加的耗功，循環水量的增加使凝汽器真空提高才有意義。通過這種方法實現循環泵運行方式的優化在實踐中是不太容易的。循環水泵運行方式的合理調節，不僅要考慮提高真空降低循環泵耗功，而且還得兼顧冷卻水塔的防凍和季節氣候的因素。

結 語

對于彎曲值小于0.10mm的汽輪機轉子，采用直軸工藝存在較長工期與實施困難的條件下，對轉子做精細動平衡乃是一個有效地控制與減小軸振動的技術措施。在轉子高速平衡時，應測準大軸彎曲高點位置，盡可能在最大彎曲點軸段進行配重校正。轉子動平衡后的殘余振動值應盡可能達到額定轉速的最小值，如小于1.00mm/s的平衡精度。測量轉子軸振動數值應作為考核驗收彎曲轉子平衡結果的一個必要的指術依據。一般取不大于80um為宜。

參考文獻：

[1] 潘高峰；趙彥海；；富氣壓縮機組汽輪機振動故障診斷[J]；設備管理與維修；2011年07期

[2] 王開艷；；汽輪機振動原因及預防對策[J]；科技傳播；2011年13期

[3] 賈金生；；汽輪機盤車裝置擺動齒輪損壞的原因分析[J]；有色設備；2011年03期

[4] 雒進明；李錦龍；尹金明；余永增；；重催裝置富氣壓縮機組汽輪機異常突振故障診斷[J]；中國設備工程；2011年08期