M701F4型機組#7瓦臨界轉速振動分析及處理

閆鳳平

（浙江浙能金華燃機發電有限責任公司，浙江 金華 321025）

1 現象描述

某燃機電廠1號機組由一臺三菱M701F4型燃氣輪機、一臺NG-M701F4-R型余熱鍋爐、一臺TC2F-35.4型高中壓合缸/雙排汽/單軸再熱凝汽式汽輪機和一臺QFR-480-2-21.5型全氫冷發電機組成。機組為同軸布置，設有8個支持軸承，燃機排氣側為#1軸承，發電機位于機組末端，汽端、勵端分別由#7軸承、#8軸承支撐，每個軸承有兩個振動測點，功率輸出方式為冷端輸出[1]。機組開機、停機時，#7瓦轉速在375 r/min左右存在振動逐漸增大的現象，且頻譜分析中以2倍頻為主。

2 故障分析

2021年3月25日，對修前機組啟、停機及帶負荷運行的振動數據進行了采集，在3 000 r/min、1 921 r/min和368 r/min轉速下，各瓦的振動數據如表1、表2、表3所示，其中7Y測點的振動隨時間變化趨勢如圖1所示。

表1 修前正常運行（3 000 r/min）時振動數據

表2 修前轉速1 921 r/min時振動數據

3 處理措施及建議

（1）將汽輪機低壓缸、發電機連接靠背輪的16顆螺栓脫開，螺栓S110螺桿直徑80 mm，扭矩如表4所示。

表4 靠背輪螺栓脫開扭矩

（2）螺桿取出、損壞情況：

螺桿取出困難以及有拉毛磨損的有：1號、2號、3號、7號、13號、16號；螺桿取出比較容易，不存在拉毛的有：4號、5號、6號、8號、9號、10號、11號、12號、14號、15號。

1號、2號、3號、13號、16號螺栓均存在咬死情況，螺桿取出困難。通過千斤頂加銅棒敲震取出，取出時前半段銷子不存在拉毛情況，后半段螺桿銷子拉毛，如圖2所示。

（3）機組修前聯軸器找中心數據如表5所示。

表5 修前聯軸器找中心數據 單位：×0.01 mm

（4）機組復裝情況：

1）低發對輪螺栓更換兩個咬損的螺母后，其余打磨修理后復裝。緊力以第一個螺栓達到額定拉伸長度的扭矩為標準，均達到8 500 Psi[2]。

2）低發靠背輪對中數據如表6所示。

表6 修后聯軸器找中心數據 單位：×0.01 mm

（5）修后機組振動情況：2021年10月24日至10月25日#1機組開機，對C修后啟、停機時的振動數據進行了采集。機組兩次啟停過程中，振動重復性良好。正常帶負荷運行的振動數據如表7所示，7Y帶負荷運行的振動趨勢如圖3所示，發電機振動較小且平穩，以1倍頻為主，1倍頻相位穩定[3]。

表7 正常運行時振動數據

7X、7Y振動隨轉速變化趨勢分別如圖4、圖5所示，可見振動波動主要發生在啟停機階段，存在兩個波峰。最大振動對應轉速為1 980 r/min（二階臨界轉速），高于該轉速則振動立即下降，振動分量以1倍頻為主，是典型的轉子過臨界不平衡現象。1 980 r/min轉速下的振動數據如表8所示[4]。

表8 轉速1 980 r/min時振動數據

7X、7Y在367 r/min處存在第二個波峰，此時1倍頻分量很小，以2倍頻分量為主，如圖6、圖7所示，該轉速下振動數據列表如表9所示。本次測量還采集了#7瓦振數據，如圖8所示。

表9 轉速367 r/min時振動數據

#7瓦重點轉速下振動情況修前、修后對比如表10所示，可見C修大幅降低了過副臨界轉速367 r/min時的峰值振動，整個啟機過程中#7瓦振動情況相比于修前都有所改善。

表10 修前、修后臨界轉速對比

4 結語

該機組在正常帶負荷運行時，振動情況良好，振動相位穩定，說明轉子整體連接、支撐及動平衡狀況較好。此次處理過程中，修前對中數據偏差較大和靠背輪螺栓緊力不足是造成#7瓦在副臨界轉速振動大且2倍頻分量高的主要原因。#7瓦修后啟機振動曲線變化趨勢與修前一致，存在兩個明顯波峰，對應轉速分別為367 r/min和1 980 r/min。前者主要是由于過副臨界轉速（第一階臨界轉速755 r/min的一半），存在明顯2倍頻振動，后者1 980 r/min為第二階臨界轉速，以1倍頻為主，過臨界通頻振動121 μm，仍在標準允許的范圍內[5]。接下來在機組運行過程中將繼續跟蹤，重點監視機組振動情況，發現異常及時分析、處理，以保障機組安全穩定運行。