600MW亞臨界機(jī)組1瓦振動(dòng)大分析及處理吳韜

1設(shè)備概述

某電廠3號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)制造,型號(hào)為N600-16.7/538/538-1,型式為亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、沖動(dòng)凝汽式?？偧?jí)數(shù)為42級(jí),高壓轉(zhuǎn)子有9級(jí),其中第一級(jí)為調(diào)速級(jí),中壓轉(zhuǎn)子有5級(jí),低壓轉(zhuǎn)子有2×2×7級(jí)。汽輪機(jī)采用高中壓缸合缸結(jié)構(gòu),兩個(gè)低壓缸均為雙流反向布置。汽輪發(fā)電機(jī)組#1、#2軸承采用可傾瓦式軸承,#3~#6軸承采用橢圓抗沖擊軸承,#7~#9軸承采用橢圓形軸承。機(jī)組結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。機(jī)組于2004年7月投產(chǎn),2016年2月19日至2016年5月24日完成綜合升級(jí)改造。

2故障概況

自2016年5月通流改造以來(lái),3號(hào)機(jī)組1瓦X/y向軸振幅值由改造完啟動(dòng)時(shí)的37/48um緩慢增長(zhǎng),到2018年1月通流改造后第一次揭缸檢修前,軸振已增長(zhǎng)到X/y:49/81um。到2021年9月,1瓦X向軸振幅值區(qū)間達(dá)到60~105um,y向軸振區(qū)間達(dá)到105~160um,振幅變化范圍較大,在快速升負(fù)荷時(shí)振動(dòng)有上漲的趨勢(shì)。2020年6月一2022年1月期間1瓦振動(dòng)趨勢(shì)如圖2所示。

2021年10月初,3號(hào)機(jī)組1瓦y向軸振幅值最高達(dá)到162um,進(jìn)行汽門閥序調(diào)整試驗(yàn),將CV4和CV2閥位函數(shù)對(duì)調(diào),CV2維持手動(dòng)全關(guān)狀態(tài),之后1瓦軸振下降明顯。在滿負(fù)荷狀態(tài)下,1瓦X/y軸振由95/145um降至78/56um。閥序調(diào)整后近四次啟動(dòng)過(guò)程中,1瓦軸振存在異常升高的情況,汽輪機(jī)定速3000r/min并網(wǎng)前,1瓦軸振有大幅上漲趨勢(shì),X向由中速暖機(jī)時(shí)的95um最大漲至121um,y向由94um最大漲至188um,并網(wǎng)帶負(fù)荷后振動(dòng)緩慢下降至正常范圍。為保障機(jī)組順利并網(wǎng),在啟機(jī)過(guò)程中盡量延長(zhǎng)中速暖機(jī)時(shí)間,定速3000r/min后及時(shí)并網(wǎng),避免振動(dòng)繼續(xù)上漲。

3故障分析及結(jié)果

(1)從表1振動(dòng)數(shù)據(jù)可以得出,自2016年5月通流改造以來(lái),1瓦軸振緩慢增長(zhǎng),2021年5月開始1瓦軸振增長(zhǎng)趨勢(shì)加劇:從表2停機(jī)過(guò)臨界數(shù)值可以得出,2020年9月停機(jī)1瓦過(guò)臨界振動(dòng)數(shù)值明顯增大,至2022年1月停機(jī)1瓦過(guò)臨界振動(dòng)數(shù)值有增大趨勢(shì)。

結(jié)合以上現(xiàn)象,懷疑高中壓轉(zhuǎn)子存在彎曲并逐漸劣化。2022年大修時(shí)揭缸發(fā)現(xiàn)高中壓轉(zhuǎn)子過(guò)橋汽封處彎曲150um,中壓聯(lián)軸器處彎曲135um。轉(zhuǎn)子彎曲原因:

1)材質(zhì)缺陷。轉(zhuǎn)子材質(zhì)不均勻或存在殘余應(yīng)力,運(yùn)行受熱后膨脹不均勻?qū)е聫澢?。這可能是制造階段"時(shí)效"時(shí)間不夠,轉(zhuǎn)子殘余內(nèi)應(yīng)力過(guò)大,受熱后應(yīng)力釋放,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子彎曲。

2)動(dòng)靜摩擦。機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中,若轉(zhuǎn)子與靜子部件發(fā)生摩擦,會(huì)導(dǎo)致摩擦接觸部位溫度升高,轉(zhuǎn)子圓周方向存在溫差,如果碰磨達(dá)到一定的劇烈程度和時(shí)長(zhǎng),

或是遇到碰磨情況處理不當(dāng),可能會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子永久彎曲。但現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)子解體未發(fā)現(xiàn)有較嚴(yán)重的碰磨痕跡。

3)轉(zhuǎn)子與水(汽)接觸。汽水進(jìn)入汽輪機(jī),都會(huì)使熱態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)子局部遭到冷卻,轉(zhuǎn)子產(chǎn)生不對(duì)稱溫差,導(dǎo)致彎曲變形。

(2)運(yùn)行中1瓦軸振出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象,且定速時(shí)1瓦軸振有上漲趨勢(shì),懷疑1瓦軸封處發(fā)生碰磨,軸瓦存在問(wèn)題。檢修中未發(fā)現(xiàn)軸瓦異常。

(3)運(yùn)行中1瓦振動(dòng)隨時(shí)間上漲,懷疑轉(zhuǎn)子位置發(fā)生改變。檢修中未發(fā)現(xiàn)洼窩中心左右差異。

根據(jù)上述分析,對(duì)3號(hào)機(jī)組高中壓轉(zhuǎn)子返廠進(jìn)行車削,之后再無(wú)異常振動(dòng)現(xiàn)象。

4應(yīng)對(duì)措施

(1)運(yùn)行期間進(jìn)行閥序調(diào)整,降低運(yùn)行期間振動(dòng)數(shù)值。

(2)停機(jī)時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡,降低激振力[4]。

(3)檢修時(shí)揭缸測(cè)量轉(zhuǎn)子彎曲、軸瓦狀態(tài)、碰磨情況[5]。

(4)防止大軸彎曲措施:1)汽機(jī)啟動(dòng)前必須滿足:

①大軸晃度不得超過(guò)原始值±0.02mm:

②汽缸上下缸溫差不超過(guò)50℃:

③主蒸汽溫度至少高于汽缸最高金屬溫度50℃,蒸汽過(guò)熱度不低于50℃:

④轉(zhuǎn)子應(yīng)充分連續(xù)盤車,一般不低于2~4h。

2)機(jī)組升速過(guò)程中,一階臨界轉(zhuǎn)速前,軸承振動(dòng)超過(guò)0.03mm時(shí),應(yīng)立即打閘:臨界轉(zhuǎn)速時(shí),軸承振動(dòng)超過(guò)0.1mm,應(yīng)立即打閘:因振動(dòng)異常停機(jī)后,必須連續(xù)盤車4h以上才能再次啟動(dòng)。

3)啟動(dòng)前應(yīng)檢查停機(jī)記錄,并與正常曲線比較。熱態(tài)啟動(dòng)時(shí),應(yīng)先向軸封供汽,后拉真空,軸封供汽管路在供汽前必須充分暖管和疏水,防止水或冷氣進(jìn)入汽輪機(jī)。

4)機(jī)組啟動(dòng)和停止及變工況運(yùn)行過(guò)程中,應(yīng)按照規(guī)定曲線控制蒸汽參數(shù)變化。主蒸汽溫度和汽缸金屬溫度的變化率不得大于規(guī)程規(guī)定。主蒸汽要保持一定的過(guò)熱度,要避免汽溫大幅度直線變化。當(dāng)10min內(nèi)汽溫上升或下降達(dá)50℃時(shí),應(yīng)立即打閘停機(jī):當(dāng)主蒸汽汽溫過(guò)熱度過(guò)低時(shí),調(diào)速汽門的大幅擺動(dòng)可能引起一定程度的水擊,此時(shí)應(yīng)密切監(jiān)視機(jī)組振動(dòng)、脹差、軸向位移等參數(shù),如有異常應(yīng)立即打閘停機(jī)。

5)停機(jī)后應(yīng)投入連續(xù)盤車,注意比較盤車電流值、擺動(dòng)值與典型正常值。如有動(dòng)靜摩擦,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況間斷盤車,待摩擦消除后方可連續(xù)盤車。因故暫時(shí)停止盤車不應(yīng)超過(guò)0.5h,每0.5h應(yīng)盤車180o。不超過(guò)0.5h時(shí)也應(yīng)視情況先盤車180o,待轉(zhuǎn)子熱彎曲消失后,再投入連續(xù)盤車。

5結(jié)語(yǔ)

本文為尋找汽輪發(fā)電機(jī)組異常振動(dòng)的原因,進(jìn)行了汽門閥序調(diào)整試驗(yàn),并對(duì)機(jī)組歷史振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了梳理,揭缸檢查結(jié)果與分析結(jié)果一致,對(duì)相關(guān)類型汽輪發(fā)電機(jī)組解決振動(dòng)異常問(wèn)題有重要的借鑒意義。同時(shí),制定了該類問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施,提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)積累。