汽轮机调节阀的运行方式对机组振动的影响

汽轮机调节阀的运行方式对机组振动的影响

蒋治其

蒋治其

（中国电建集团四川电力建设三公司四川内江641005）

摘要：通过越南沿海一期一号机组在满负荷试运时，发生1#、2#轴承振动超标，造成机组跳闸。通过对改变机组调节阀的开启顺序，消除了由于原设计调节阀开启顺序引起的附加横向汽流力，解决轴心位置偏移而发生的振动。同时，由于高压调节阀开启顺序的改变，改变了轴承不同方向动态油膜刚度，对机组的安全运行条件得到改善。

关键词：汽轮机；调节阀阀序；机组振动

越南沿海一期工程汽轮机选用东方汽轮机厂生产的N600-16.7/538/538-1型亚临界、中间一次再热、三缸四排汽、单轴、双背压、凝汽式、8级回热汽轮机，额定功率622MW。汽轮机的安装为柔性薄台板，采用无垫铁施工工艺，无收缩灌浆料浇注水泥支承。一号机组于2015年元月31日发电；二号机组于2015年4月29日发电。机组已经完成性能试验和满负荷运行，准备移交越南业主.

机组第一次开机冲转至3000rpm，机组的振动均小于60umm，达到国家优良标准，负荷在100MW左右，振动均优良。由于业主的煤炭问题，一号机组没有立即进入升额定负荷工作。4月12日，煤炭和除灰等问题完善，一号机再次冲转并开始带负荷，随着机组负荷升高，#1、#2轴承的轴振增加，负荷到560MW时，轴振高达140umm，并造成跳机。4月13日再次冲转带负荷，机组负荷升至570MW，#1、#2轴振最大为156μmm。降负荷至550MW，#1、#2轴振降至为142μmm。但是机组在做性能试验和升满负荷的过程中，均出现振动上升的情况，最高达到140umm。二号机组再次冲转开始带负荷，1#、2#轴承振动也是同样问题，随着调节阀门的开大，负荷上升，振动就上升。2#机组在负荷升到570MW时，振动高达176umm，也造成机组保护动作而跳机。

振动问题出现后，总包、调试、运行和施工队伍组织相关人员进行检查、分析：第一排除机组中心偏差造成的振动问题，因为机组在升负荷前和满负荷振动均在良好范围内；第二也排除由于安装质量问题（成紧固件松弛、轴瓦稳定性、轴瓦自激振荡），因为机组振动停止在一个负荷下，振动不增减或加剧；第三也对机组的轴封供汽、汽缸的疏放水、蒸汽管道膨胀等项目进行了检查，没有造成对机组振动有影响；第四发电机也没有发现对机组产生振动的缺陷。但通过几次升降负荷分析，调节阀的开关顺序和开度的大小对机组振动影响敏感。机组负荷在500MW时，按CCS方式运行，这时主蒸汽压力从13MP开始上升，调节阀自动调节。当总阀位下降到94%时（GV2为88.8%；GV4为31.1%），机组2#轴承振动是68.9umm；当总阀位下降到89.9%（GV2为49.8%，GV4为9.0%），机组2#轴承振动达到113.7umm。此时，调节机组滑压运行，增加总阀位开度，当GV2上升至73.9%，GV4上升至24%时，机组2#轴承振动保持60umm以下。

汽轮机阀门组的工作方式有两种：一种是节流（单阀）调节，一种是喷嘴（顺序阀）调节。节流调节是全周进汽，转子和汽缸周向受热均匀，因此热应力较小，可以适应负荷的快速变化以及机组的快速启动。节流调节的缺点是在低负荷时，各个阀均部分开启而产生较大的节流损失，使机组的热效率要比各阀全开时低得多。

在喷嘴调节方式下，所有的调节阀中只有一个是部分开启的，其它的阀门基本上不是全开，就是全关，因此节流损失只发生在一个阀上，这样就得到了较高的低负荷运行效率。

喷嘴调节是汽轮机普遍采用的调节方式，但由于喷嘴调节在任何功率下，有些进汽弧段是关闭或部分开启的，破坏了汽轮机进汽的周向均匀布置，在启动以及负荷大范围变动时易引起静子部件各部分受热不均，造成极大的热应力。喷嘴配汽如果设计不合理，调节级在部分进汽时还会产生较大的配汽不平衡汽流力，给机组的运行带来不利影响

机组调门结构与布置如图1所示。

表1调门设计数据

同时由于转子轴心位置发生偏移，支承高压转子的油膜厚度发生变化，轴承油膜除了产生沿偏移方向的弹性恢复力保持和外界载荷平衡外，仍然要产生一个垂直于偏移方向的失稳分力，这个失稳分力驱动转子作涡动运动，转轴就围绕平衡位置涡旋。并且这个涡旋产生的离心力会进一步加大造成轴瓦稳定性差，振动增加。如图3所示。

另外由于高压转子承受由于蒸汽压力差而对转子产生外力，同时由于转子两侧蒸汽量不同，而使转子另一侧产生涡流扰动，使汽缸缸温升高而变形，造成转子中心偏移。

制造厂原设计方案机组启动进汽顺序（先开GV1和GV3，最后由GV2和GV4调整进行增加负荷），造成汽机下侧进汽少，产生附加横向气流力，使转子发生偏移，对机组安全运行造成影响。要从根本上消除对机组安全性的影响，实现顺序阀运行，以最大限度地提高机组经济性，必须寻求新的配汽方案以消除或降低调节级部分进汽时引起的附加汽流力，消除轴心偏移。

制造厂派出专家查看现场资料，并通过测试、检查，确认了机组振动的原因就是由于原设计的调节阀开启顺序所造成，所以制造厂确定修改调节阀开启顺序，将原先GV1+GV3再开GV2，最后开GV4调整为：先开GV4，再开GV2和GV3，最后开GV1。通过运行，机组的1#、2#轴承振动得到了解决，在满负荷工况下，振动均在40umm以下，满足了EPC合同的要求。目前越南沿海一期两台机组，经过了一半的PAC运行，获得了越南业主的认可。

参考文献：

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［2］李卫军，张宝，童小忠.汽轮机进汽方式切换时轴振与瓦温异常分析［J］.汽轮机技术，2006，48（6）：462－464.

［3］徐熙瑾，王学根，朱朝阳.改变阀门配汽特性降低主机轴承温度［J］.汽轮机技术，2007，49（3）：220－222.

［4］孙军.顺序阀运行方式下600MW汽轮机瓦温偏高分析［J］.华东电力，2006，34（10）：74－76.