有關300MW汽輪發電機組不穩定振動的原因分析與處理

中國水利電力物資西安有限公司 陜西 西安 710004

1 原始振動情況與故障現象

該300MW機組為亞臨界一次中間再熱雙缸雙排汽反動凝汽式汽輪機,根據機組實驗階段的數據可知,一號機組在調試及驗收階段的各瓦軸振動值均未超過80μm,達到了良好的振動水平。然而,隨著機組運行時間的不斷增加,一號機組的一二號瓦軸振動隨之變得越來越大,其主要可體現在,6月：一號機組熱態沖車,轉速上升到1589r/min的時候,一、二號瓦軸振動與瓦振出現的最大值分別為114μm與89μm。7月：一號機組熱態打閘停機,轉速惰走到1552r/min時,一、二號瓦軸振動與瓦振的最大值分別達到了143μm與124μm。8月7日：一號機組溫態啟動,當轉速上升到1643r/min時,一號瓦軸振動與瓦振動的最大值為155μm與19.01μm,二號瓦軸的最大振動值為143μm。與此同時,當轉速上升到1709r/min時,一號瓦軸振動與瓦振的最大振動值為156μm與10.96μm,二號瓦軸振動最大值為111μm,瓦振動為5.14μm。8月14日：一號機組打閘停機,惰走到1704r/min時,一號瓦軸振動為264μm,瓦振動為21.551μm,二號瓦軸振為202μm,瓦振動為10.53μm。由這幾次啟停機情況可知,機組在過臨界轉速時存在振動過大的情況。

2 300MW汽輪發電機組振動原因與處理措施

2.1 升降速試驗 根據一號機組多次啟停的數據可知,一二號軸振在過高中壓轉子一階臨界轉速的時候,有著明顯增加的情況,而且該情況正在不斷趨向惡化。因此,為了能夠對一二號的瓦振動原因有明確的判斷,電廠可通過對一號機組冷態啟動升速與降速實驗,利用有關振動監測儀對一二號瓦振動數據進行采集,利于分析判斷。

2.2 振動原因分析 根據數據記錄可知,一二號瓦在高中壓轉子一階臨界轉速的時候,發生了瓦軸增加的現象。在升降速的實驗中,兩者的振動幅值與相位的重現性較好。可見,一號機組在高中壓轉子存在質量不平衡的時候,會出現漸進式彎曲現象。該現象也是導致一二號瓦在過臨界,軸振動增加的主要原因。另外,無論是從一號機組啟動與停機時的串軸,還是從氣缸金屬溫度等參數上來看,此過程并沒有任何因素影響轉子,讓其發生彎曲現象,因此,可以排除因運行操作等人為原因造成振動異常。在后續檢查一二號瓦時也沒有發現任何異常現象,所以,可以排除因軸瓦原因導致的振動故障。機組在過臨界轉速的時候,其振動值并沒有超標,但在后續的啟停機中,振動卻發生了增加,特別是在熱態沖轉時,振動情況愈發明顯。

3 處理措施

通過上述原因,可采取以下幾個方面措施進行優化改善。首先,在處理這類振動故障前,需要對同類型機組出現過類似的問題進行調研,并且邀請具有權威性的專家在啟停機準備階段針對該機組開展全面的故障處理工作。其次,根據現場模型計算出最終結果。另外,就改善后的300MW汽輪發電機組運行狀況來看可知,一號機組高中壓轉子在加了平衡塊之后,其一二號瓦軸的振動值有了明顯下降,并控制在了70μm中,振動狀態也變得越發穩定。

4 機組啟動過程中的注意事項

4.1 機組暖機時,必須避開轉子、葉片的共振頻率；

4.2 在臨界轉速區內時,轉速“保持”指令無效；

4.3 升速暖機過程中應嚴格控制機組的振動符合要求；超標時,應降低轉速至振動正常值,在此轉速下暖機,匯報值長；

4.4 機組啟動過程中因振動異常停機必須回到盤車狀態,應全面檢查、認真分析、查明原因。當機組已符合啟動條件時,連續盤車不少于4小時才能再次啟動,嚴禁盲目啟動；

4.5 機組啟動過程中,在中速之前,軸承振動超過0.03mm,立即打閘停機；

4.6 低速時應著重監視軸振的變化情況。一階臨界轉速以下時瓦振應＜0.04mm、軸振＜0.076mm,若振動大于上述值時應立即打閘停機,查找原因；

4.7 汽輪機通過臨界轉速時,機組軸振大于0.125mm時報警,當達到0.254mm時,機組跳閘。機組啟動過程中,通過臨界轉速時,軸承振動超過0.1mm或相對軸振動超過0.254mm時,立即打閘停機,嚴禁強行通過臨界轉速或降速暖機；

4.8 機組運行中要求軸承振動不超過0.03mm,或相對軸振動不超過0.08mm,超過時應設法消除,當相對軸振動大于0.254mm應立即打閘停機；當軸承振動變化±0.015mm或相對軸振動變化±0.05mm,應查明原因設法消除,當軸承振動突然增加0.05mm,立即打閘停機；

4.9 汽輪機進汽沖轉后,注意檢查下缸內壁溫度的變化趨勢,當出現上、下缸溫差明顯增大時應停止升速,避開臨界轉速加強暖機。現場檢查汽缸本體疏水門是否全開,檢查進汽參數,若蒸汽帶水,應立即打閘；

5 結束語

總而言之,300MW汽輪發電機組是我國在發展熱電聯產中的重要組成部分。針對300MW汽輪發電機組在實際運行中存在振動過大的情況,必須通過對問題進行深入分析,了解導致振動出現的原因,并根據該原因給出具體的處理措施,只有這樣才能讓300MW汽輪發電機組在今后得到可持續發展,并在新時代中發揮其該有的作用,真正達到穩定高效的目的。