600MW机组振动异常问题及治理措施

600MW机组振动异常问题及治理措施

于瑞强王玉梅

（华电能源哈尔滨第三发电厂热工分场黑龙江哈尔滨150024）

摘要：随着近几年我国电力事业的迅猛发展，600MW及以上容量汽轮发电机组已成为我国电力行业的主力机型，该类型机组的安全稳定运行对于电网稳定至关重要。因机组制造、安装、检修工艺的不断提高，机组启动升速和运行过程的振动故障也逐渐减小，但机组一旦出现异常故障时，能及时准确地确定振动故障原因，并及时处理，才能最大限度的减小发电企业经济损失。

关键词：600MW机组；振动异常

一、机组概述及振动异常情况

（一）机组基本概述及测试

该机组为哈尔滨汽轮机厂生产的亚临界、单轴、三缸四排汽、一次中间再热、凝器式汽轮机机组，型号为N600-16.7/537/537-I。该机组共有11个轴承。其中，1瓦和2瓦支撑高压缸，3瓦和4瓦支撑中压缸，5瓦和6瓦支撑低压缸1,7瓦和8瓦支撑低压缸2,9瓦和10瓦支撑发电机，11瓦支撑励磁机。

（二）机组振动异常情况

当该机组完成检修工作时，在试验过程中，当机组冲转至2000r/min暖机过程中，转轴1X、1Y、2X和2Y振动幅值出现缓慢爬升趋势，最终转轴1X、1Y、2X和2Y幅值至97.9μm、98.5μm、126μm、117μm，机组保护动作，汽轮机跳闸。在降速过程中，转轴1X、1Y、2X和2Y向振动幅值最大至256μm、205μm、247μm和205μm，遂决定紧急破坏真空停机。经现场了解得知：该机组在大修期间，为提高其经济性，特将高中压转子的叶顶、隔板汽封间隙调整至规定值下限；同时，由于旋转机械存在“泊桑效应”，当机组升速过程中，汽轮机转子在离心力的作用下，转子发生径向和轴向的变形，最终导致转子会“变粗变短”，因而，机组在暖机2000r/min过程中出现碰磨故障，致使高中压转子出现振动恶化情况。当机组转速降至0r/min后，试投盘车顺利，并在低速下倾听各轴承的声音，未发现有异常情况。随后在投盘车时，记录下转子挠度值为0.053mm，与冲转前比较转子的挠度为0.06mm，说明转子未发生弯曲变形情况，经几个小时连续盘车后，再次进行冲转。

（三）机组再次启动异常情况

机组再次启动冲转，并严密监视各轴承振动情况，如有异常及时采取紧急措施，避免出现振动恶化情况，保障设备安全。机组升速至2000r/min过程中，发现振动均在合格范围，并进行40min的中速暖机，在暖机过程中未发现各轴承振动异常情况。于是进行升速，当机组升速至2950r/min时，5瓦和6瓦轴承振动幅值快速攀升，最终因5瓦和6瓦轴承座振动幅值超标，导致保护动作而跳闸。机组跳闸时，5瓦和6瓦轴承振动现象：其振动幅值主要以基频为主，随着转速的升高而振动幅值快速增加。轴加风机至排大气后管道疏水不畅，且低压转子轴封向外漏汽严重，此时轴加风机已出现满水情况。发现轴加满水情况后，对轴加排汽后疏水管道进行检查，发现疏水管道存在疏水不畅问题。对其进行处理后，低压转子轴封外漏情况减弱，轴加水位已缓慢恢复正常。机组转速惰走至0r/min后，试投盘车顺利，并检查各轴承处无碰磨情况，记录转子在盘车时的挠度值为0.06mm，分析认为转子未发生弯曲情况，经连续盘车后，决定再次冲转。

二、机组启动后异常情况

（一）机组首次定速情况

轴加疏水不畅导致转子与水接触故障排除后，机组再次启动。机组空载3000r/min时各轴承振动除了9号轴承9Y轴振幅值不合格外，机组其他轴承振动幅值均在合格范围。

（二）机组存在几类异常问题

在空载3000r/min和540MW负荷下，机组存在的主要问题如下：第一，1、2号轴承振动和转轴X、Y向振动幅值均有变化，且2号轴承存在瓦温偏高。经现场了解得知，空载3000r/min时，高压缸的为单阀运行，而540MW负荷，高压缸的为顺序阀运行；造成1、2号轴承振动变化的主要原因是高压缸进汽方式的改变，导致高中压转子受力状态改变，1、2号轴承载荷分配也随之变化。要解决2号轴承瓦温偏高和1、2号轴承振动变化的矛盾关系，需要对高压缸的进汽调阀开启顺序进行优化调整试验。第二，3、4号轴承和转轴X、Y向振动幅值较空载3000r/min工况下，有不同幅度增加，且经1个多月的稳定运行后，3、4号轴承和转轴X、Y向振动幅值及基频相位均比较稳定。第三，9号轴承X、Y向振动幅值存在一定范围的波动情况，见图6。其中，转轴9Y向振动幅值波动最为明显（最大至220μm），但9号轴承座振动幅值和瓦温较为稳定，9号轴承瓦温偏低（瓦温为57℃）。分析认为9号轴承负载较轻，且9号轴承为落地轴承其刚度比较大，可能存在励磁滑环椭圆度超标导致9号轴承X、Y向振动存在波动情况，要消除此故障，需适当增加发电机和集电环转子联轴器的张口，避免集电环转子出现甩头情况。

三、机组异常故障处理结果

（一）高压缸进汽方式调整

为解决1、2号轴承振动和2号轴承瓦温之间的矛盾关系，决定对高压缸的进汽方式进行优化调整试验。等到机组A修结束。机组启动后，高压缸进汽调阀开启顺序为GV3/GV4-GV1-GV2。其中，高压进汽调阀GV3、GV4同步开启。经试验测试后，最终确定将高压缸进汽调阀开启顺序调整为GV1/GV4-GV2-GV3。经此次阀序优化调整后，1、2号轴承振动和瓦温达到最优水平，实现了机组安全稳定运行

（二）低压Ⅰ转子高速动平衡

为解决低压Ⅰ转子存在质量不平衡故障，分别在低压Ⅰ转子两端加0.614kg反对称质量。经本次平衡加重后，3、4号轴承振动幅值均降至优良水平。

（三）9号轴承转轴X、Y向振动波动处理

为解决9号轴承转轴X、Y向振动波动和轴承负载轻故障，利用停机机会，将9号轴承座标高上抬0.4mm。经处理后，再次启动后空载3000r/min和400MW负荷。经9号轴承座标高上抬0.4mm后，9号轴承转轴X、Y向振动波动故障消除。

（四）总结

经上文分析，造成机组在启动过程中振动大而无法升速的主要原因有两方面：一是机组检修时为追求经济性而将高中压转子的间隙调整的偏小，对于此种情况，建议对高中压转子的叶顶汽封间隙可在保证机组安全的情况下，适当将间隙调整至规定值的下限，但隔板汽封间隙，建议可适当将间隙调整至规定值的中上限；另一方面，由于轴加风机满水而导致转子与水接触，致使机组无法升速，对于此类故障，运行人员要加强监视和巡视，尽早发现问题消除故障。另外，大容量机组在顺序阀运行方式下，汽流力对转子的作用力不同，造成转子轴振存在明显差异，同时反映了轴承载荷分配改变，瓦温也随之反映；对此各电厂解决方案基本上都是优化调门的开启顺序，尽量采取对角进汽，改善轴承载荷来增加轴承稳定性，达到转子轴振和瓦温的合理分配。[1]。

结论

文章主要围绕600MW机组振动异常问题及治理措施方面进行了详细分析，一方面希望促使600MW机组振动异常情况有所缓和的同时，也能为相关人士提供参考价值[2]。

参考文献

[1]陆颂元．汽轮发电机组振动[M].北京：中国电力出版社，2017.

[2]张学延，史建良，李德勇．国产６００ＭＷ汽轮发电机组振动问题分析及治理[J].热力发电，2016,38(09):1-4.