郝東偉

【摘 要】論文根據(jù)某熱電廠220MW機(jī)組轉(zhuǎn)子軸振超標(biāo)的實(shí)例，闡述了汽流擾動(dòng)、軸系中心以及晃度對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸振的影響，并介紹了相關(guān)的檢查方式及解決辦法，以供借鑒。

【Abstract】Based on an example of over-standard rotor shaft vibration of 220MW unit of a thermal power plant， this paper expounds the influence of steam flow disturbance， center of shafting and sway degree on the rotor shaft vibration of steam turbine， and introduces relevant inspection methods and solutions， for reference.

【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī);軸振;汽流擾動(dòng);晃度

【Keywords】steam turbine; shaft vibration; steam flow disturbance; sway degree

【中圖分類(lèi)號(hào)】TK268.+1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2019）07-0135-03

1 汽輪機(jī)概況

某熱電廠使用C220/170-12.75/0.196/535/535型超高壓220MW一次中間再熱、三缸兩排汽、工業(yè)采暖雙抽式供熱凝汽式汽輪機(jī)。汽輪機(jī)三根轉(zhuǎn)子均采用剛性聯(lián)軸器進(jìn)行連接，共由五個(gè)軸承支承，其中1#軸承為可傾瓦支持軸承，2#軸承為橢圓瓦推力支持軸承，3#、4#、5#軸承為橢圓瓦支持軸承。高、中壓分缸，高、中壓部分轉(zhuǎn)子為三支撐方式。

高壓部分共有4個(gè)調(diào)節(jié)閥，對(duì)應(yīng)4組噴嘴。噴嘴組的序號(hào)及汽道數(shù)目如圖1所示，噴嘴組與調(diào)節(jié)閥序號(hào)相對(duì)應(yīng)。順序閥運(yùn)行時(shí)，Ⅰ、Ⅱ號(hào)調(diào)節(jié)閥先同時(shí)開(kāi)啟，開(kāi)啟到30.5mm時(shí)，Ⅲ號(hào)調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟;當(dāng)Ⅲ號(hào)調(diào)節(jié)閥接近全開(kāi)時(shí)，Ⅳ號(hào)調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟。

2 修前機(jī)組振動(dòng)情況

2017年，該機(jī)組在檢修期間，因發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在匝間短路缺陷，抽發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子更換了兩組線棒，回裝時(shí)低發(fā)背輪進(jìn)行了找中心和軸瓦調(diào)整工作。供熱期機(jī)組啟動(dòng)后，1#軸承和2#軸承X方向軸振較檢修前有比較明顯的上升。2018年，在夏季機(jī)組啟動(dòng)運(yùn)行后，1#軸承X方向軸振繼續(xù)升高，2#軸承X方向軸振則有所下降（見(jiàn)表1）。

2018年10月22日機(jī)組停機(jī)時(shí)，高、中壓轉(zhuǎn)子對(duì)輪晃度由機(jī)組啟動(dòng)前盤(pán)車(chē)時(shí)的75μm升至120μm，盤(pán)車(chē)期間晃度又逐漸降低。10月28日，停盤(pán)車(chē)前晃度又恢復(fù)到75μm。機(jī)組熱態(tài)時(shí)晃度值發(fā)生變化，分析原因?yàn)闄C(jī)組處于冷熱態(tài)時(shí)，各軸承箱標(biāo)高變化不一致。

3 檢查處理情況

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，振動(dòng)以1倍頻為主，相位穩(wěn)定。對(duì)汽輪機(jī)軸系進(jìn)行全面檢查后，發(fā)現(xiàn)高中對(duì)輪晃度超標(biāo)及低發(fā)對(duì)輪中心上下偏差超標(biāo)的問(wèn)題。對(duì)此均進(jìn)行了調(diào)整處理，并將1#軸承抬高0.04mm，提高了軸瓦的穩(wěn)定性。通過(guò)對(duì)上述問(wèn)題的處理，修后1#軸承X方向軸振最大值由185μm下降到160μm，機(jī)組啟動(dòng)后，振動(dòng)情況穩(wěn)定，無(wú)劣化傾向，取得了一定效果。

3.1 1#軸承檢查

①檢查軸承各處間隙和緊力和螺栓緊固情況，軸瓦接觸情況，瓦塊和浮動(dòng)油擋靈活性，轉(zhuǎn)子揚(yáng)度等，未見(jiàn)異常。②為適當(dāng)加大1#軸承負(fù)載，提高1#軸承穩(wěn)定性，1#軸承下瓦塊左右側(cè)各加0.05mm墊片，頂部瓦塊減去0.10mm墊片，將1#軸承處高壓轉(zhuǎn)子抬高0.04mm。

3.2 2#軸承檢查

①檢查軸瓦各處間隙和緊力，螺栓緊固情況，軸瓦接觸情況，轉(zhuǎn)子揚(yáng)度等，未見(jiàn)異常。②檢查前浮動(dòng)油擋注油孔沒(méi)有堵塞現(xiàn)象，活動(dòng)靈活。后浮動(dòng)油擋有大量碳粉，注油孔堵塞，浮動(dòng)環(huán)抱死。處理方案：對(duì)2#軸瓦后浮動(dòng)油擋進(jìn)行了解體、清掃，疏通泄油孔，調(diào)整浮動(dòng)油擋間隙為0.25mm，回裝后浮動(dòng)油擋，活動(dòng)靈活。③檢查2#軸承箱前后風(fēng)擋，發(fā)現(xiàn)2#軸承箱前風(fēng)擋有明顯碰磨痕跡，與轉(zhuǎn)子軸頸磨痕對(duì)比分析，前風(fēng)擋最外側(cè)一片風(fēng)擋與轉(zhuǎn)子R角處發(fā)生軸向碰磨，其他兩片風(fēng)擋與轉(zhuǎn)子發(fā)生徑向碰磨。原因分析：風(fēng)擋受熱變形，機(jī)組啟動(dòng)初期高壓缸脹差大，產(chǎn)生碰磨。處理方案：對(duì)擋風(fēng)片碰磨處進(jìn)行修刮，調(diào)整間隙為1mm。

3.3 軸系晃度和中心檢查

①檢查主油泵轉(zhuǎn)子與高壓轉(zhuǎn)子晃度以及中壓轉(zhuǎn)子與低壓轉(zhuǎn)子晃度，均無(wú)異常。②高中對(duì)輪處高壓轉(zhuǎn)子晃度為0.1mm，中壓轉(zhuǎn)子晃度為0.035mm。高壓轉(zhuǎn)子晃度比2014年大修回裝值增大0.06mm，而且發(fā)現(xiàn)高中壓轉(zhuǎn)子對(duì)輪晃度最大值的方向一致，與大修回裝值相反，說(shuō)明高中對(duì)輪發(fā)生了位移。原因分析：機(jī)組頻繁啟停，對(duì)輪螺栓長(zhǎng)期受到冷熱交替和應(yīng)力變化，螺栓發(fā)生應(yīng)力松弛，造成螺栓松動(dòng)。對(duì)輪螺栓所用緊固扳手為四爪接觸，扳爪承力面單薄，安裝時(shí)易造成對(duì)輪螺栓緊力不足、緊力不均的情況。處理方案：松開(kāi)全部對(duì)輪螺栓，重新調(diào)整轉(zhuǎn)子晃度，同時(shí)保證螺栓緊力充足并均勻?；匮b后高壓轉(zhuǎn)子晃度為0.045mm，中壓轉(zhuǎn)子晃度為0.01mm。③低發(fā)對(duì)輪晃度最大為0.06mm，較2017年檢修回裝值增大0.02mm。測(cè)量發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子比汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子低0.09mm，較2017年檢修回裝值增大0.08mm。上述數(shù)據(jù)說(shuō)明，汽輪發(fā)電機(jī)組低發(fā)中心在2017年檢修后發(fā)生改變，分析原因?yàn)榘l(fā)電機(jī)大修后，受調(diào)整墊片平整度影響，發(fā)電機(jī)兩端軸瓦垂直方向未達(dá)到穩(wěn)定值，運(yùn)行中發(fā)生變化，此次檢查后重新進(jìn)行了調(diào)整。④高中壓轉(zhuǎn)子對(duì)輪中心，除下張口稍大外，其它情況良好，如將下張口調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)值，需抬高2#軸承，將造成2#軸承負(fù)荷分配更大，1#軸承負(fù)荷分配更小，可能造成1#軸承軸振繼續(xù)升高，因此未做調(diào)整。

4 振動(dòng)原因分析

4.1 汽流擾動(dòng)

汽流擾動(dòng)造成振動(dòng)的主要表現(xiàn)為：①振動(dòng)與負(fù)荷變化相關(guān);②噴嘴控制時(shí)振動(dòng)明顯;③低頻振動(dòng)大[1]。

該機(jī)組為高中壓分缸設(shè)計(jì)，軸系長(zhǎng)，與合缸機(jī)組相比，轉(zhuǎn)子位置的微小偏差就會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子與汽缸的中心狀態(tài)產(chǎn)生較大的影響。該機(jī)組2014年大修后已運(yùn)行4年，期間機(jī)組啟停頻繁，受高壓缸體產(chǎn)生變形，高壓缸與軸承箱相對(duì)位置發(fā)生變化等因素影響，以及機(jī)組啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)對(duì)汽封造成的損耗，造成高壓缸內(nèi)通流間隙不均勻，運(yùn)行時(shí)汽缸內(nèi)部產(chǎn)生較大汽流擾動(dòng)。2014年，機(jī)組大修檢查測(cè)量時(shí)就曾發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)各轉(zhuǎn)子中心狀態(tài)較2008年機(jī)組揭缸提效時(shí)發(fā)生較大變化，特別是高中壓轉(zhuǎn)子尤為明顯。高中轉(zhuǎn)子為兩軸三支撐方式，機(jī)組自投產(chǎn)以來(lái)，1#軸承與2#軸承有明顯的“蹺蹺板”特性。2014年，機(jī)組大修前機(jī)組振動(dòng)為2#軸承X方向軸振偏大，大修后則轉(zhuǎn)移到了1#軸承。1#軸承和2#軸承X方向軸振受汽流擾動(dòng)現(xiàn)象非常明顯，在順序閥運(yùn)行狀態(tài)下，高調(diào)門(mén)在中小開(kāi)度時(shí)，高壓缸進(jìn)汽受節(jié)流作用的影響，也會(huì)產(chǎn)生較大的汽流擾動(dòng)。在機(jī)組單閥運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，則振動(dòng)情況明顯較好。高壓缸共有19級(jí)前汽封，主汽進(jìn)汽口與合缸機(jī)組相比，更偏向高壓轉(zhuǎn)子中部，離軸瓦較遠(yuǎn)，2#軸承支撐位置在中壓轉(zhuǎn)子上，高壓轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性較差，易受干擾。

4.2 高中對(duì)輪晃度超標(biāo)

機(jī)組的頻繁啟停、變負(fù)，導(dǎo)致輪螺栓會(huì)受到冷熱交替和應(yīng)力變化的影響，產(chǎn)生應(yīng)力松弛使得螺栓的預(yù)緊力下降，發(fā)生松動(dòng)的現(xiàn)象。由于四爪扳手的扳面承力面單薄，在安裝時(shí)用其緊固輪螺栓，容易造成對(duì)輪螺栓緊力不足、緊力不均的情況。這是夏季機(jī)組振動(dòng)出現(xiàn)爬升現(xiàn)象的直接原因。

5 修后機(jī)組振動(dòng)情況

修后1#軸承X方向軸振在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，基本保持在140μm左右。機(jī)組順序閥運(yùn)行時(shí)，1#軸承X方向軸振與高調(diào)門(mén)開(kāi)度對(duì)應(yīng)關(guān)系非常明顯，當(dāng)3號(hào)高調(diào)門(mén)開(kāi)度超過(guò)30%，振動(dòng)會(huì)有比較明顯的上升，開(kāi)度達(dá)到37%時(shí)達(dá)到峰值約160μm，當(dāng)3號(hào)高調(diào)門(mén)開(kāi)度繼續(xù)增大至4號(hào)高調(diào)門(mén)開(kāi)啟時(shí)，振動(dòng)基本保持穩(wěn)定并略有下降。當(dāng)1、2號(hào)高調(diào)門(mén)全開(kāi)，3號(hào)高調(diào)門(mén)全關(guān)或只打開(kāi)預(yù)啟閥時(shí)，1#軸承X方向軸振最小。當(dāng)1、2號(hào)高調(diào)門(mén)繼續(xù)關(guān)小后，1#軸承X方向軸振又會(huì)升高。上述現(xiàn)象與汽流擾動(dòng)的原因分析一致。

6 解決方法

①運(yùn)行中加強(qiáng)對(duì)1#軸承振動(dòng)的監(jiān)測(cè)，盡量減小主汽壓力的波動(dòng)。根據(jù)機(jī)組負(fù)荷及時(shí)調(diào)整主汽壓力，控制高調(diào)門(mén)開(kāi)度，盡量避開(kāi)高調(diào)門(mén)節(jié)流擾動(dòng)最大點(diǎn)。②加強(qiáng)對(duì)2#軸承晃度的監(jiān)測(cè)，機(jī)組啟停機(jī)時(shí)對(duì)晃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常并及時(shí)處理。③機(jī)組大修時(shí)，對(duì)汽輪機(jī)軸系和汽缸通流間隙進(jìn)行調(diào)整。

7 結(jié)語(yǔ)

汽流擾動(dòng)是造成汽輪機(jī)振動(dòng)異常的原因之一，高壓調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟順序和轉(zhuǎn)靜子間隙不均都會(huì)造成汽流力不均，引起振動(dòng)。發(fā)生汽流擾動(dòng)時(shí)，一般只能通過(guò)改進(jìn)汽封通流部分的設(shè)計(jì)或調(diào)整安裝間隙才能徹底解決。在汽輪機(jī)安裝或檢修時(shí)，要重視軸封的調(diào)整工作，保證全周間隙均勻，避免發(fā)生汽流擾動(dòng)現(xiàn)象。

【參考文獻(xiàn)】

【1】黃樹(shù)紅.汽輪機(jī)原理[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008.