某汽輪機振動大原因分析及處理

陰峰 徐劍暉 王明生

摘 要：某200MW汽輪機在進行配重后首次啟機帶負荷時，由于1x軸振大機組停機，經對振動數據和溫度數據進行分析，判斷最終是由于中壓缸膨脹未脹出，以及上下缸溫差偏大引起缸的變形，這兩個原因共同作用而發生了動靜碰磨。基于此提出了提高再熱汽溫，控制缸溫差、提高軸封供汽溫度等5條措施，措施采取后效果明顯。

關鍵詞：汽輪機;振動大;提高汽溫;建議

0 前言

振動是汽輪發電機組運行中最常見的主要故障之一，嚴重時會行程振動事故，汽輪機組振動故障案例的分析和經驗積累對于振動問題的解決很重要。文中某200MW汽輪機在進行配重后首次啟機帶負荷時，由于1x軸振大機組停機，經對振動數據和溫度數據進行分析，結合以往的案例分析[1]，判斷最終是由于中壓缸膨脹未脹出，以及上下缸溫差偏大引起缸的變形，這兩個原因共同作用而發生了動靜碰磨。基于此提出了提高再熱汽溫，控制缸溫差、提高軸封供汽溫度等5條措施，措施采取后效果明顯。

1 系統及事件簡介

某廠1號機組汽輪機是東方汽輪機廠生產的NJK200-12.7/535/535型汽輪機，為單軸、三缸雙排汽、中間再熱、間接空冷凝式汽輪機，整個機組共32級。

汽輪機共有五塊支持軸承，汽輪機的5個支持軸承分別為可傾瓦軸承及橢圓軸承。1號軸承為可傾瓦軸承，2號軸承為推力支持聯合橢圓軸承，也是轉子的死點。3、4、5號為橢圓軸承。

事件前機組主要參數：機組負荷121MW，真空-73.6 kPa，主汽溫527℃，再熱汽溫518℃，主汽壓力8.23MPa，再熱汽壓力1.51MPa，汽輪機1X軸振動81μm，2X軸振動60μm，3X軸振動111μm，4X軸振動75μm，5X軸振動21μm，6X軸振動35μm，7X軸振動70μm，沒有正在進行的操作。

5分鐘后汽輪機1瓦X向振動由81μm開始上漲，除5瓦振動下降外，其余各軸瓦振動皆上漲，其他各參數無異常，持續觀察振動情況。

運行人員進行了降負荷操作，但54分鐘后汽機各軸振動無下降趨勢，1X振動大汽輪機跳閘。跳閘前，各軸振，1X：287μm，1Y：116μm，2X：130μm，2Y：108μm，3X：142μm，3Y：120μm，4X：160μm，4Y：180μm，5X：105μm，5Y：45μm。

2 振動情況

1號機組由于1X振動大，本次啟機前進行了配重。

配置前機組帶負荷時1X振動為119μm，3X振動為103μm，其他振動不大于65μm，配重后3000r/min時，1X振動為75μm，3X振動為101μm，4X振動為83μm，其余小于63μm，配重后帶負荷3X振動為147μm，3Y振動為121μm 其余小于73μm。

因啟機時間較倉促并未對啟動過程進行監測，通過現場DCS查看通頻發現，汽機在定速3000r/min時振動值較好，在帶負荷后3X振動值由101.4μm上升到了147.4μm。

機組跳閘后，經過簡單處理后重新啟機，在重新啟動定速3000 r/min時振動值較好，振動最大94μm，但帶負荷后3X振動持續增加，最大時增加至180μm。

機組在啟動時的偏心0.06mm、跳機后再次啟動前的偏心為0.06 mm。

高壓缸熱膨脹30 mm，中壓缸熱膨脹7mm。

3 原因分析

機組在加負荷過程中發生動靜碰磨，3X振動值逐漸由101.4μm逐漸攀爬至147.4μm，隨后振動發散，并影響到其他軸瓦振動，最終因軸系振動值過大而跳閘。

通過現場檢查，機組發生動靜碰摩的可能原因有如下：

（1）可能是中壓缸膨脹未脹出（中壓缸膨脹值DCS比就地實測大1 mm左右）;

（2）可能是中壓缸外缸外壁上下溫差大（中壓缸內缸上壁溫度不準確無法準確判斷）。

最終可能是由于中壓缸膨脹未脹出，以及可能上下缸溫差偏大引起缸的變形，這兩個原因共同作用而發生了動靜碰磨。

4 治理措施

（1）中壓缸前、后、左、右架設千分表，每5分鐘記錄一次表讀數;

（2）在相同負荷下，機組再熱蒸汽溫度提升至510℃到520℃之間;

（3）中壓缸內缸上、下缸溫差調整至20℃以內;

（4）中壓軸封供汽溫度提升至220℃;

（5）根據機組絕對膨脹情況敲擊中壓缸貓爪;

（6）每個負荷調整階段都要觀察10-20分鐘，待振動平穩后再進行負荷增減，振動增加超過20μm時，停止操作。

5 治理效果及建議

采取措施后，機組負荷150MW，振動值如表1所示。

（1）機組啟動過程中，增加暖機時間，待汽缸膨脹完全達到正常運行數值時，再緩慢增加負荷，并嚴密監視軸振、脹差、上下缸溫度等參數[2]，發現上漲時，立即停止增加負荷，穩定參數運行，必要時立即降低負荷。

（2）事件分析中發現中壓缸內缸上內壁溫度的不準確，無法判斷上下缸溫差是否過大，僅能通過外缸壁溫進行判斷，因此需及時消除測點不準缺陷，利于監控運行。

參考文獻：

[1]張學延，張衛軍，周亮等.國產600MW超臨界汽輪發電機組振動問題分析及處理[J].熱力發電，2006，7（07）：44-47，49.

[2]王延博.大型汽輪發電機組TSI/TDM系統振動測點配置基本原則研究[J].汽輪機技術，2004，3（19）：193-195.