上汽600mw汽輪機軸系振動分析

華寧海變電站一期4.600mw機組采用上海汽廠（上汽）采用西屋公司技術生產的n6-16.7、537、537、537、，懸掛，主缸，四個發動機，四個驅動器，中間加熱，中央冷凝汽輪車。軸向直徑由高壓畸變、中壓畸變和兩個低壓畸變組成。汽輪機各轉子采用聯軸器剛性相連,每根轉子都由兩個軸承支承,其中1號～4號軸承采用可傾瓦,軸承箱座落在基礎臺板上;5號軸承為半可傾瓦,6號～8號軸承為橢圓瓦,均座落在低壓缸上。機組配置上海汽輪發電機廠生產的QFSN-600-2型水氫氫冷發電機,其勵磁方式采用自并勵靜止勵磁。發電機轉子和勵磁集電環轉子采用三支承結構。圖1為上汽600MW汽輪發電機組的軸系結構示意圖。該型機組振動指標良好,寧海電廠的4臺機組從調試至今,并未出現嚴重的振動故障,僅在某些工況下會發生一些振動異常情況。1軸壓壓民事訴訟的異常情況1.1機組的抗振能力2號機組于2007年2月22日調試結束,于15:11順利并網,并按冷態起動要求帶60MW左右的初負荷進行暖機。并網初期,機組各項參數均正常。15:32發現低壓缸的6號～8號軸瓦及發電機的9號軸瓦振動開始逐漸加大,并超過振動報警值(125μm),其中最大的6號軸瓦振動達171μm。在此過程中,主蒸汽參數穩定,高、低壓脹差控制良好,但凝汽器真空不斷上升,從并網初期的95.1kPa升至98.18kPa。后采用停運真空泵的方式,將真空逐漸降低到91.3kPa左右,各軸瓦振動明顯下降。1.2號8號軸承振動檢測2007年3月7日10:50左右,1號機組負荷從400MW降至320MW,11:15穩定在320MW負荷,發現低壓轉子的5號～8號軸承振動均出現不同的爬升,其中6號、8號軸瓦振動超過了報警值,分別達135.61μm和136.58μm。檢查各項參數,除真空和排汽溫度發生顯著變化外,其余均正常。停運一臺真空泵后,凝汽器真空從97.17kPa降至96.5kPa,5號～8號軸承振動值馬上回落。當機組負荷升至350MW左右,各軸瓦振動異常隨即消失。1.3軸瓦振動快速上升2006年4月16日18:10左右,3號機掛閘沖轉,不久即發現7號、8號軸瓦振動快速上升,7號軸瓦振動達230μm,立即打閘停機。在關小兩臺真空泵的入口手動閥,提高低壓缸的排汽溫度后再次沖轉,各軸瓦振動明顯減小。以后該機多次起動沖轉,均采用較低的真空,未發現任何異常。1.4低壓缸動、靜部件碰撞真空過高導致低壓轉子振動異常,其原因為低壓轉子軸承座落在低壓外缸上,受真空變化影響低壓缸排汽溫度發生變化,如當時真空變動約0.4kPa,引起了排汽溫度從原來的28℃降至26.4℃,導致低壓缸的軸承座位置標高發生變化,直接影響低壓轉子的中心和低壓缸各軸承的負載分配,并使低壓缸動靜部分間隙也發生了變化,最終引起動、靜部件的碰磨,從而引起轉子熱彎曲,導致振動加劇。診斷機組動、靜部分發生碰磨的關鍵是看相位的變化,結合頻譜分析,確定故障性質。另外,確定轉子軸頸中心位置的間隙電壓圖或靜態軸心軌跡圖以及反映軸心運動的動態軸心軌跡圖,對這類故障的診斷和分析也非常有用。1.5采用密閉式泵運行為防止和控制因真空過高引起的低壓轉子振動問題,采用如下措施:(1)由于目前的循環水系統采用擴大的單元制,即兩機之間存在聯絡管,因此在冬春季節可采用2機3泵的聯絡運行方式,既可節約廠用電,又能減少各臺機組的循環水量,利于改善冬、春季真空過高的問題;(2)在真空嚴密性合格的情況下,采用單臺真空泵運行。真空系統設計時是3臺真空泵兩用一備。采用一用二備后,控制邏輯需要有所改動,同時應注意備用的2臺泵不要采用同一段動力母線,避免2臺泵同時起動造成母線電壓過低和電流過大引起故障;(3)出現低壓轉子的振動爬升后,應立即檢查真空、排汽溫度的變化。若兩者出現明顯變化,則可停運真空泵或關小凝汽器循環水出水閥等方式來降低真空;(4)在工況出現較大變動時,應及時查看汽輪機的相關參數,便于及早發現問題。221.軸瓦振動提升的原因分析2.1號軸瓦振動2007年3月10日,2號機2號軸瓦振動與以前相比(一般在70μm以下)大幅爬高,最大至103μm,且有(10～20)μm左右的波動。同時,振動值及其波動值與負荷存在一定的關系,負荷低時振動值和波動值較大,反之相反。由于當時機組自動發電控制(AGC)投入,且觀察機組振動值較穩定,就地傾聽無異常聲音,故未做其它調整。就地檢查4個調節閥,發現開度基本一致,排除了汽輪機進汽不對稱的可能。至17:00左右,負荷減至480MW,2號軸瓦振動有所減小,波動也趨于平穩,但較前還是相差較大。2號機2號軸瓦振動一直很正常,只是3月8日,因3號軸瓦復合振動探頭存在跳變處理過一次。事后將2號、3號軸瓦振動和瓦溫等參數與歷史記錄進行了對比,發現3號軸瓦瓦溫(B3T1)較以前增加8℃左右。而2號瓦溫則下降2℃～3℃。2號、3號瓦溫的變化是軸承受力的直接體現,,這與振動值開始上升的時間基本吻合,與3月8日為處理3號軸瓦負荷振動探頭跳變時,堵塞3號軸瓦軸封冒汽的工作相關。3號軸瓦軸封基本清理完畢,發現瓦溫逐漸下降,振動值也開始回落。2.2振動隨負荷變化的特征由于3號軸瓦的軸封汽冒汽方向發生變化,大量的軸封汽從2號、3號軸承箱的基礎臺板靠3號軸瓦側的下方冒出,使得基礎臺板受熱不均,導致臺板標高發生變化,汽輪機動、靜部件的間隙減小,從而發生碰磨,造成振動值變大,且不穩定,有較大幅度的波動。這是典型的早期碰磨的特征。這個分析與汽輪發電機組振動監測與分析系統給出的診斷結果相符。至于振動隨負荷升降而變化的原因較簡單。該型汽輪機的高、中壓缸的軸封汽采用自密封,即利用自身的軸封漏汽來實現。受負荷影響,主蒸汽壓力發生變化,因此漏汽情況也隨之變動。漏汽量的大小決定了對基礎臺板的加熱程度,也就決定了臺板標高的變化量,從而使2號軸瓦振動表現出與負荷密切相關的特征。而2號、3號軸承的瓦溫變動則因軸承載荷變動所致。3低壓轉子振動對軸承標高的敏感性真空和排汽溫度變化導致軸承標高變化引起低壓轉子振動異常是上汽西屋型600MW汽輪發電機組常見的問題。