某電廠350MW超臨界汽輪機(jī)調(diào)試問題匯總

王 銳

（京能十堰熱電有限公司，湖北十堰442000）

0 引言

某電廠1、2號(hào)汽輪機(jī)由東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)，為超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸雙排汽、濕冷、雙抽汽、凝汽式汽輪機(jī)。作為三缸兩排汽、單軸布置的抽汽凝汽式機(jī)組，汽輪機(jī)高壓部分設(shè)計(jì)為雙層缸；低壓缸為對(duì)稱分流式三層缸結(jié)構(gòu)，軸承座在低壓外缸上。汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)組成一個(gè)軸系，整個(gè)軸系支承在8個(gè)軸承上，汽輪機(jī)6個(gè)支持軸承（1、2、3、4號(hào)為可傾瓦軸承，5、6號(hào)為橢圓軸承，均為單側(cè)進(jìn)油，另一側(cè)開有排油孔，上瓦開周向槽）分別裝在前軸承箱、高中壓軸承箱、中低壓軸承箱和低壓后軸承箱上，還有一個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)的推力軸承，推力軸承分為工作推力瓦和定位推力瓦，承受軸向推力，成為軸系的相對(duì)死點(diǎn)。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，軸向推力向后，由位于轉(zhuǎn)子推力盤后端（電機(jī)側(cè)）的工作推力瓦承受。

1 1號(hào)汽輪機(jī)潤(rùn)滑油壓及密封油真空油箱油位周期性波動(dòng)

1.1 波動(dòng)現(xiàn)象

2018年11月29日，1號(hào)機(jī)組啟動(dòng)定速3 000 r/min后，主油泵入口油壓0.2 MPa，主油泵出口油壓1.55 MPa，潤(rùn)滑油壓0.294 MPa。停交流輔助油泵，停啟動(dòng)油泵后，主油泵入口油壓0.14 MPa，主油泵出口油壓1.5 MPa，潤(rùn)滑油壓在0.159～0.187 MPa波動(dòng)。關(guān)閉潤(rùn)滑油供密封油手動(dòng)總門后，潤(rùn)滑油壓周期性波動(dòng)現(xiàn)象消失，開啟手動(dòng)門后油壓開始波動(dòng)，此現(xiàn)象從投產(chǎn)一直持續(xù)到機(jī)組2019年10月C修結(jié)束。

1.2 原因分析

通過調(diào)取DCS曲線發(fā)現(xiàn)，密封油真空油箱油位和潤(rùn)滑油壓呈現(xiàn)同步周期性波動(dòng)，正常情況下密封油真空油箱油位在浮球閥作用下是保持不變的，正是由于油位的波動(dòng)引起了潤(rùn)滑油供密封油供油量周期性變化，導(dǎo)致主機(jī)潤(rùn)滑油壓周期性波動(dòng)。

（1）真空油箱油位是由其內(nèi)部浮球閥控制的，浮球閥調(diào)節(jié)失靈必然會(huì)導(dǎo)致油位周期性波動(dòng)。

（2）1號(hào)機(jī)由于真空油箱油位偏高，油箱內(nèi)存在大量泡沫，通過油面鏡無法直觀判斷浮球閥是否有卡澀現(xiàn)象。通過對(duì)照2 號(hào)機(jī)真空油箱油位發(fā)現(xiàn)，2 號(hào)機(jī)真空油箱油位維持在430 mm，而1號(hào)機(jī)組在480 mm左右，真空油箱油位越高，油箱內(nèi)油氣分離空間越小，油中水分不能及時(shí)析出，進(jìn)而在油面上產(chǎn)生大量氣泡，致使真空油箱出現(xiàn)虛假油位，浮球閥調(diào)節(jié)失真，動(dòng)作延遲，無法維持密封油供油量穩(wěn)定，時(shí)大時(shí)小，引起潤(rùn)滑油壓波動(dòng)。

1.3 處理措施

（1）關(guān)小潤(rùn)滑油供密封油手動(dòng)門，密切監(jiān)視密封油系統(tǒng)運(yùn)行狀況。

在浮球閥是否卡澀尚未定論條件下，可以通過關(guān)小潤(rùn)滑油供密封油手動(dòng)門，將潤(rùn)滑油和密封油這兩個(gè)系統(tǒng)的相關(guān)性降低來減小這種波動(dòng)，但這存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，需要監(jiān)盤人員密切監(jiān)視密封油系統(tǒng)運(yùn)行情況。

（2）利用機(jī)組檢修機(jī)會(huì)，對(duì)浮球閥的調(diào)節(jié)狀況進(jìn)行試驗(yàn)。

C修期間通過對(duì)浮球閥調(diào)節(jié)狀況進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)浮球閥在油箱油位較高時(shí)調(diào)節(jié)線性明顯變差，需重新對(duì)浮球閥調(diào)節(jié)范圍進(jìn)行整定。

（3）對(duì)密封油真空油箱的油位進(jìn)行調(diào)整，保證足夠的油氣分離空間，同時(shí)保證真空油箱的真空度在廠家要求的范圍內(nèi)。

C修期間，將真空油箱油位由480 mm降至430 mm，油氣分離空間增大，在保證油箱負(fù)壓的條件下，油箱內(nèi)部泡沫明顯減少，這對(duì)浮球閥的正常調(diào)節(jié)也是非常有利的。

2019年10月1號(hào)機(jī)組C修期間，對(duì)真空油箱浮球閥進(jìn)行重新整定，使真空油箱油位由480 mm調(diào)整至430 mm。2019-10-16，1號(hào)機(jī)組啟動(dòng)，3 000 r/min定速后潤(rùn)滑油壓、真空油箱油位波動(dòng)現(xiàn)象消失，潤(rùn)滑油壓穩(wěn)定在0.17 MPa，潤(rùn)滑油供密封油手動(dòng)總門全開。

1.4 總結(jié)

（1）真空油箱油位維持在430 mm左右，過高、過低油位均不利于密封油系統(tǒng)正常運(yùn)行。

（2）定期對(duì)浮球閥的動(dòng)作情況進(jìn)行觀察，避免浮球閥卡澀引起油箱油位波動(dòng)。

（3）保證真空油箱真空度在-90～95 kPa，以保證油氣分離效果，保證浮球閥調(diào)節(jié)正常、氫氣純度合格。

2 1號(hào)汽輪發(fā)電機(jī)組7瓦振動(dòng)故障診斷

2.1 7瓦振動(dòng)大現(xiàn)象

2018年12月6日，1號(hào)機(jī)組啟動(dòng)后進(jìn)行勵(lì)磁調(diào)節(jié)器特性試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)7、8瓦振動(dòng)隨勵(lì)磁電流增大有上升趨勢(shì)，具體如表1所示。后續(xù)在長(zhǎng)達(dá)7個(gè)月的運(yùn)行過程中，7瓦振動(dòng)一直伴隨機(jī)組負(fù)荷升高而增大，最高至130 μm，負(fù)荷降低后振動(dòng)有所減小，但無法下降至原有值。

2019年10月1號(hào)機(jī)組C修完成后，加負(fù)荷至170 MW后7瓦振動(dòng)升高至110 μm，其后一直維持在110 μm左右，與機(jī)組負(fù)荷變化相關(guān)性減弱。

表1 勵(lì)磁電流與發(fā)電機(jī)振動(dòng)關(guān)系

2.2 原因分析

正常發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的電磁力在轉(zhuǎn)子直徑方向是均衡的，不會(huì)引起轉(zhuǎn)子振動(dòng)，但當(dāng)轉(zhuǎn)子線圈發(fā)生故障或者靜子空間氣隙不均勻時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)產(chǎn)生不對(duì)稱電磁力，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子振動(dòng)增大，一般不對(duì)稱電磁力的頻率與轉(zhuǎn)子工作頻率相符。1號(hào)機(jī)組7瓦振動(dòng)根據(jù)發(fā)電機(jī)空載試驗(yàn)、短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)，基本可以排除電磁力不對(duì)稱。通過調(diào)取TDM譜圖發(fā)現(xiàn)振動(dòng)頻率以一倍頻為主，含有少量二倍頻，進(jìn)動(dòng)方向?yàn)檎M(jìn)動(dòng)[1]。

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一倍頻振動(dòng)大一般有以下幾個(gè)原因：

（1）現(xiàn)場(chǎng)和制造廠平衡轉(zhuǎn)子的支撐條件存在差異。制造廠高速動(dòng)平衡機(jī)上的軸承和軸承座與現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組的實(shí)際情況不可能完全相同，甚至有較大差異[2]。

（2）單轉(zhuǎn)子和軸系的差別。轉(zhuǎn)子連成軸系以后，振動(dòng)要受到相鄰軸承的影響，如果相鄰軸承轉(zhuǎn)子平衡狀況不好，必定會(huì)影響已經(jīng)平衡好的轉(zhuǎn)子的振動(dòng)，另外還要受到聯(lián)軸器連接狀況和聯(lián)軸器本身狀況的影響，從各瓦軸心位置圖可以看出6、7瓦軸心位置偏離軸承中心較多，所以低壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器對(duì)中將是檢查的重點(diǎn)工作。

（3）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的熱彎曲。熱彎曲是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子常見的質(zhì)量不平衡的一個(gè)來源，它的產(chǎn)生是由于轉(zhuǎn)子的通風(fēng)冷卻不均勻或電流作用，通風(fēng)不均是最重要、最常見的原因。此外，機(jī)組運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)內(nèi)部絕緣材料絕緣變化，槽楔裝配緊力不均勻，端部繞組絕緣配合不良及與中心環(huán)間隙不足，都可能引起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子熱彎曲，這些熱彎曲大部分是暫態(tài)彎曲，但也要引起足夠重視，否則長(zhǎng)期振動(dòng)超標(biāo)，必然威脅設(shè)備安全運(yùn)行。

2.3 處理措施

7瓦振動(dòng)一直未從根本上解決，建議從以下幾個(gè)方面著手：

（1）機(jī)組運(yùn)行中密切監(jiān)視發(fā)電機(jī)冷熱風(fēng)溫、冷熱風(fēng)溫差，溫差大時(shí)及時(shí)對(duì)氫冷器各手動(dòng)門開度進(jìn)行調(diào)整。

（2）定期測(cè)量發(fā)電機(jī)端蓋軸承振動(dòng)、溫度，對(duì)發(fā)電機(jī)軸承剛度、形變進(jìn)行監(jiān)視。

（3）利用停機(jī)機(jī)會(huì)，對(duì)低壓缸、發(fā)電機(jī)對(duì)輪重新進(jìn)行連接，避免啟停機(jī)過程中（解列、并網(wǎng)、非同期合閘等）發(fā)電機(jī)扭矩發(fā)生變化引起7瓦振動(dòng)增大。

（4）可通過動(dòng)平衡來減小7瓦振動(dòng)，但這可能導(dǎo)致沖轉(zhuǎn)或低負(fù)荷時(shí)7瓦振動(dòng)增大，需謹(jǐn)慎對(duì)待[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

汽輪發(fā)電機(jī)組的調(diào)試是一項(xiàng)漫長(zhǎng)而艱巨的任務(wù)，本文對(duì)調(diào)試過程中出現(xiàn)的潤(rùn)滑油壓及密封油真空油箱油位周期性波動(dòng)和7瓦振動(dòng)大的現(xiàn)象進(jìn)行了較為深入的分析，對(duì)其產(chǎn)生的機(jī)理、特征、診斷方法進(jìn)行了一定介紹，但鑒于汽輪機(jī)調(diào)試問題的復(fù)雜性，還需要廣大汽輪機(jī)工作者不斷積累經(jīng)驗(yàn)，相互交流，共同進(jìn)步。隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，借助于各種測(cè)振技術(shù)和分析軟件，對(duì)振動(dòng)頻譜進(jìn)行深入分析將是一個(gè)非常有利的消振工具，以此來更加全面地理解和消除振動(dòng)故障，可以更好地保障機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。