西屋350MW機組#7軸瓦振動值偏大問題的原因分析與處理

魏貝

摘要：本文介紹了許昌龍崗發電有限責任公司1號機組勵磁集電環短軸支撐軸瓦在機組大修后，由于基礎沉降、軸瓦標高變化引起軸瓦振動值緩慢增大問題的原因分析、處理方案及后續檢查、調整的關鍵點。

關鍵詞：軸瓦;沉降;標高;振動

一、設備概況

許昌龍崗發電有限責任公司一期工程為上汽引進美國西屋公司350MW亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙排汽、凝汽式汽輪發電機組，機組設計出力為350.23MW，設計主蒸汽壓力為16.67MPa，主蒸汽溫度為538℃，再熱蒸汽溫度為538℃。在循環水溫度21℃時，可保證排汽壓力5.3KPa，額定蒸汽流量1062.36t/h。龍崗公司一期1號機組、2號機組分別于2001年6月、12月投產。

汽輪機高壓-中壓轉子、低壓轉子和發電機轉子均為雙軸瓦支撐，相鄰轉子相互之間為剛性靠背輪聯結。為了使軸瓦運行穩定，汽輪機高中壓轉子及低壓轉子#1、#2、#3、#4軸瓦采用可傾瓦結構，發電機#5、#6軸瓦采用半可傾瓦結構，發電機勵磁集電環短軸#7軸瓦也采用可傾瓦結構。為了防止機組低速時轉子與軸瓦間發生干磨擦，低壓轉子#3、#4軸瓦設置了頂軸油系統。推力軸瓦采用中心可自動調整的KINGBURY結構，盤車裝置采用轉速為3rpm的低速盤車。

二、#7軸瓦振動偏大問題的事件描述

2020年9～11月，許昌龍崗發電有限責任公司1號機組進行了投產后的第3次A級檢修，A級檢修中對高中壓缸、低壓缸及推力軸瓦、#1-#7支撐軸瓦進行了解體檢修。A修后11月份1號機組啟動，汽輪機各軸瓦軸振值、瓦振值及軸承金屬溫度均在合格范圍內。

2021年2月，1號機組#7軸瓦振動值開始出現緩慢增大的趨勢，尤其是#7軸瓦Y向軸振值增大最為明顯，振動值增大至93μm，#7軸瓦X向軸振值及瓦振值也同樣有不同程度的增大。

2021年5月，#1機組#7軸瓦振動值增大情況持續加劇，Y向軸振值已達到135μm超過報警值（報警值設置為125μm）。

1號機組#7軸瓦軸振值、瓦振值自2020年A修后啟動到2021年5月份，隨時間變化情況如下表所示：

三、#7軸瓦振動值增大問題的原因分析

針對許昌龍崗發電有限責任公司1號機組#7軸瓦振動值自A級檢修后半年開始出現緩慢增大的問題，我們對1號機組進行了振動的測試與頻譜分析，并結合1號機組TDM系統故障原因分析結果，初步判斷造成#7軸瓦振動值緩慢增大的原因為#7軸瓦標高發生變化，軸瓦標高的變化造成#7軸瓦軸頸揚度發生變化，軸系揚度不再符合使轉子中心連接成一條光滑曲線的要求，從而造成軸系不穩定引起軸瓦振動值的增大。

而對于#7軸瓦標高發生變化的原因，我們查閱了許昌龍崗發電有限責任公司全廠建構筑物沉降觀測項目觀測報告，報告中選取了1號機汽機房全周10個點作為沉降觀察點，以2018年9月份測量觀察點的高程作為初始基準。報告顯示，近三年1號機汽機基礎有一定程度不均勻沉降，詳細沉降數據如下：

沉降值單位：mm

根據上述報告中記錄的1號機組汽機房基礎沉降數據，可以看出汽機房#1-10個觀測點每年均有不同程度的沉降，以2019-2020年度為例，接近一年的時間1號機汽機基礎最大沉降點為10點位置，沉降量1.00mm，最小沉降點為4點位置，沉降量為0.20mm。

由此可以判斷，1號機汽機基礎不同位置在一段時間內產生了不均勻的沉降，2020-2021年度，#7軸瓦處沉降量較軸系其它支撐瓦位置的沉降量偏大，從而導致了1號機組#7軸瓦標高發生明顯偏大的變化，#7軸瓦軸頸揚度下降，致使整個軸系中心不再是一條連續光滑的曲線，導致了軸瓦載荷分配不合理、軸系不穩定，從而引起#7軸瓦振動緩慢增大情況的發生。

四、處理過程及結果

結合上述對許昌龍崗發電有限責任公司1號機組#7瓦振動值緩慢增大的原因分析，我們制定了通過調整#7瓦標高來治理軸瓦振動值偏大問題的方案。按照方案，利用2021年6月份1號機停機檢修機會，對#7軸瓦進行了解體、測量與調整工作，詳細處理過程如下：

（1）1號機組停運后，調節級溫度降至180℃，主機達到停運盤車的條件，停運盤車及主機潤滑油系統。

（2）拆除勵磁集電環短軸化妝板及#7軸瓦溫度、振動測點。

（3）為防止#7軸瓦解體調整過程軸瓦基礎發生軸向位移的變化，測量軸瓦解體調整前與軸瓦后部冷卻風扇外殼上、下、左、右四點的軸向距離并做記錄。

（4）拆卸外油擋，解體#7軸瓦上半，測量調整前軸瓦緊力、頂隙，翻出#7軸瓦下半，為防止#7軸瓦解體調整過程，軸瓦基礎發生徑向位移變化，測量軸瓦基礎調整前油擋洼窩中心，并作記錄。

（5）測量#7軸瓦軸頸揚度，實測值為后揚1.33mm/m，該揚度值與2020年1號機A級檢修后#7軸瓦軸頸揚度比較（2020年1號機A級檢修后#7軸瓦軸頸揚度為后揚1.69 mm/m），發生了一個很明顯的減少，說明#7軸瓦在A修后運行過程標高確實發生了一個較為明顯的降低，這也印證了我們對于#7軸瓦振動增大原因為基礎沉降造成變標高降低、軸系不穩定的判斷。

為處理#7軸瓦振動偏大問題，我們需對#7軸瓦標高進行調整，以恢復#7軸頸揚度符合整個軸系對于揚度的要求。調整方案為通過在#7軸瓦基礎下部加墊片，提高軸瓦標高，恢復#7軸頸揚度接近于2020年1號機A修后的軸頸揚度。具體調整過程如下：

（6）松動#7軸瓦基礎螺栓，通過軸瓦基礎下部頂絲，將軸瓦基礎頂起合適的高度，在基礎下部左右兩側分別加裝0.35mm的不銹鋼墊片。

（7）按照上述所記錄的#7軸瓦解體調整前距風扇上、下、左、右四個方向的軸向距離，恢復軸瓦基礎的軸向位置，保證加墊片調整后軸瓦基礎軸向位置與調整前一致。

（8）按照上述記錄的軸瓦基礎調整前油擋洼窩中心記錄，恢復軸瓦基礎，保證加墊片調整后軸瓦基礎徑向位置與調整前一致。

（9）測量調整后#7軸瓦軸頸揚度，實測值為1.66mm/m，該揚度值與預期期望值1.69mm/m接近，不再進行繼續調整，調整結束。

（10）回裝#7瓦下瓦，扣上瓦，測量軸瓦調整后軸瓦緊力、軸瓦頂隙值在標準要求范圍內。

（11）回裝#7瓦上瓦，恢復#7軸瓦溫度、振動測點，回裝勵磁集電環短軸化妝板。

（12）檢修調整結束，現場清理。

經此次1號機#7軸瓦標高調整，我們通過在軸瓦基礎下部加0.35mm墊片抬高了軸瓦標高，增大了軸頸揚度。2021年6月份，1號機組啟動，汽機沖轉一次成功。啟動后機組帶248MW負荷情況下，#7軸瓦X/Y向軸振值分別為28.5μm、60.5μm，#7軸瓦X/Y向瓦振值分別為31.6μm、34.1μm。#7軸瓦軸振、瓦振振動值均下降至合格范圍，1號機組#7軸瓦振動偏大問題處理情況理想。

五、結論與后續檢查、調整建議

西屋350MW機組汽輪機因汽機房基礎沉降不均，造成勵磁集電環短軸#7軸瓦基礎標高發生變化、軸頸揚度下降，該變化使得整個軸系揚度不再滿足轉子中心線連接成一條光滑曲線的要求，引起軸瓦載荷分配不合理、軸系穩定性降低，造成勵磁集電環短軸支撐軸瓦振動增大。我們通過對#7軸瓦進行解體，測量軸頸揚度值，并通過調整軸瓦基礎下部墊片，抬高軸瓦標高，增大軸頸揚度使其滿足整個軸系對于揚度、轉子中心的要求，從而處理軸瓦振動值偏大的問題。

隨著時間推移，汽機房沉降仍在一直發生，此次調整后，未來仍可能再次出現同樣的問題。而有了上述處理的方案及經驗，我們建議每隔1～2年，結合機組等級檢修機會，對勵磁集電環短軸#7軸瓦軸頸揚度進行測量，并結合機組實際運行狀況，進行有針對性的調整，以保證機組運行中勵磁集電環短軸支撐軸瓦振動值不超標，運行安全可靠。

參考文獻：

[1]許昌龍崗發電有限責任公司一期工程主機說明書。