關于350MW雙水內冷汽輪發電機組振動異常處理及分析

高翔

摘 要：汽輪機組的運行情況直接影響著與之相關的工藝工序和設備，一旦汽輪機組發生故障，將會造成嚴重的后果，基于此本文分析350MW雙水內冷汽輪發電機組的振動異常，首先從振動異常原因展開分析，探索診斷理論，接著分析機組振動異常的現象，提出現場動平衡的處理手段，并根據發電機轉子動平衡后振動的分析，提出停機檢修，沖洗堵塞根管的手段，供相關研究學者參考借鑒。

關鍵詞：振動異常；熱不平衡；剛性聯軸節

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.184

0 前言

目前300MW的雙水內冷汽輪發電機組在實際的運營中已經得到廣泛的推廣，適用的環境是易于產生靜電的區域，這種區域的普遍狀態是干燥缺水，而且在機組內部定子和轉子需要用水冷卻，另外定子的鐵芯和端頭結構使用的是空氣冷卻方式。因為機組底座和端蓋是不需要安裝防爆和密封裝置的，所以發電機的結構就比較簡潔。

1 振動異常原因分析及診斷

在350MW雙水內冷汽輪發電機組的內部結構中，負責冷卻回路的發電機轉子是均勻排列布置的，回路呈對稱分布，要想使機組的轉子在縱向和橫向上實現均勻散熱，就要讓各支管保持通流性的良好。如果在發電機帶負荷運行的過程中出現管道過熱彎曲的現象，機組就會產生振動異常[1]。當發電機轉子的冷卻水流量不均勻也會出現振動異常的現象，而流量水不均勻的原因是分支路存在堵塞現象，不同程度的堵塞使得回路中水流速度大小不一，水流量的過多或過少破壞轉子動平衡。另外轉子具備熱量不易被帶走的特點，當結構內組成負荷逐漸升高，溫差逐漸加大，支管就會發生熱彎曲。上述現象稱為轉子熱不平衡。相關的理論計算得出結論，轉子的熱不平衡隨著轉子的徑向溫差的升高而升高。

例如在某實驗中對機組進行變有功的實驗，實驗設定在機組無功且數據不變時，調整機組至有功狀態，發現其中編號為5、6的機組瓦振動與有功大小成正比，當有功增大到350MW時，5號瓦振動最終提升到109μm，在30min內，振動持續變化，數值達123μm，在此之后，數據未發生明顯變化，達到平衡穩定狀態。在這一變化時間內，無論機組的有功無功變化，其中振動變化量和負荷變化量基本一致，在瓦振動升至較大值以后，出現負荷降低的現象，振動的頻率逐漸降低到較小幅值。過程具備重復性。當汽發輪存在一定的不足，振動就會在某運行情況下突然發生變化，而且變化值不會隨著負荷值的降低而降低。

2 機組振動異常現象

在機組投入商業運營以后容易出現振動現象，當使用的機組為汽輪機N350-24.2/566/566時，該機組的內部構件包括一次雙缸兩排氣、反動凝氣式機組、雙水內冷發電機。其中機組軸系的構成為高、中、低壓轉子、發電機轉子、集中電環轉子，使用剛性的聯軸節連接各個轉子，使用雙軸承支撐各個轉子。該機組在投入運營之后，現場實測發電機的臨界轉速，數據為840r/min，運營一段時間之后，其中的一個瓦軸振逐漸升高，幅值最大達100μm，經過維修之后，開機使用時的崗定速為3000r/min，該瓦軸振的幅值恢復至41μm，但是在后來的帶負荷運作過程中，軸振的升高幅度仍然很大，在負荷值為350MW時，瓦軸振的值為129μm，已經超過系統設置的報警值125μm，軸振超過報警值意味著機組已經無法安全運行。

3 現場動平衡處理

當機組的定速為3000r/min，在帶負荷的運營過程中，發電機兩端的軸瓦軸振處于分量相同狀態，檢查轉子的同軸度，使用的方式是打表測量，測量的部位是汽輪機的兩個支撐軸承、汽輪機的半聯軸。檢查汽缸的同心度，檢查汽封洼窩中心，通過測量判斷偏移程度，進而找到轉子出現偏移的影響因素。產生的熱彎曲不平衡發生在轉子的中部或者是兩端，那么不平衡的級別為1階或者是3階。例如在實際的運營情況中發現，當發電機轉子處于1階或2階不平衡時，其臨界轉速值將會低于3000r/min，當轉子的熱不平衡發生在中部或者是兩端，那么就會與之產生同方向的振動增量。某機組在運營的過程中曾經停止運營一段時間，在冷態情況下，發電機轉子兩端的軸瓦軸振幅值低于100μm，在這種狀態下，發電機處于很好的平衡狀態，進一步證明發電機的振動是由于可逆的熱彎曲造成的，這種熱彎曲會在機組壓力減小的情況下逐漸消失。在實際的操作中發現，當機組的汽法對輪質量加重0.72KG，那么機組的運行會減小振動，最大的幅值是63μm。與此同時在機組帶負荷的運營過程中，機組的矢量變化值較大，所以可以說明在動平衡的前后，轉子的振動增量減小值幅度相同，而且變化方向相同。

4 停機檢修，沖洗堵塞根管

由實驗數據表明，機組在動平衡前后、空載負荷情況下，各發電機軸振的變化量保持一致。這一現象表明在動平衡前后，發電機的轉子上仍然存在熱不平衡現象，而且這時存在的熱不平衡幅值較穩定，根據這一特點推斷出不平衡發生的部位。為了避免該現象，要進行停機檢修，在檢修時首先測量發電機各個出水孔的水流量，通過流量判斷各個出水孔是否存在堵塞狀況，將堵塞的出水口標記清楚，然后進行統一的清洗，其中堵塞嚴重的要使用大流量進行較大力度的沖洗，也可以使用高壓氮氣對根管進行清潔，經過反復的沖洗，可以很大程度的解決冷卻水流管流量不均勻的情況[2]。在實際的運營中根據機型的不同，流量應達到不同標準，具體的數值還需要參照《汽輪發電機繞組內部水系統檢驗方法及評定》的規定，基本是要實現最小流量出水管的流量值達到所有出水管平均水流量的85%，個別情況需要達到90%。

5 總結

綜上所述，在350MW雙水內冷汽輪發電機組中，冷卻水管的水流量不均勻會引發熱彎曲，導致帶負荷運營時機組的軸振值不斷上升，而加重汽發對輪可以降低振動，這是一種臨時穩定機組運行的手段，另外一種徹底解決熱彎曲的手段是清洗機組，經過仔細反復的沖洗，加上流量的合理規劃，能夠使冷卻水管運行良好，實現機組振動異常的徹底有效處理。

參考文獻：

[1]梁召.水輪發電機組受油器振動異常分析與處理[J].廣西水利水電，2017（06）：66-69.

[2]李衛軍，吳文健，蔡文方.某臺350MW雙水內冷汽輪發電機組振動異常處理及分析[J].浙江電力，2017，36（01）：47-49+53.