小汽轮机轴振原因分析

小汽轮机轴振原因分析

孟庆新

大唐滨州发电有限公司  山东滨州  256651

摘要：某电厂1号小汽轮机12月06日出现振动突升现象，此后当小汽轮机转速达到4700rpm，2瓦轴振即超过报警值100μm，影响机组出力。对该小汽轮机进行振动原因分析，并结合机组检修进行处理。

关键词：一倍频 ； 强迫振动； 自激振动

1. 设备简介

某电厂机组容量为2×350MW超临界机组，汽轮机采用哈尔滨汽轮机厂有限责任公司生产的C350/280-24.2/0.4/566/566型超临界、一次中间再热、单轴双缸双排汽、双抽凝汽式汽轮机，锅炉采用上海锅炉厂有限公司生产的SG-1120/25.4-M4411型超临界变压运行螺旋管圈直流炉。每台机组配置一台100%BMCR容量的汽动给水泵组。汽泵由上海电力修造总厂有限公司生产，型号HPT300-340M-6S，配套的小汽轮机由北京电力设备总厂制造，型号TGQ10/6-1，汽泵和小汽轮机均由两轴承支撑，如图1所示。

图 1汽动给水泵组轴系结构

小汽轮机共6级叶片，最大连续功率12MW，临界转速2336r/min，排汽至主机凝汽器，轴振报警值100μm、跳机值150μm。

2. 事件经过

1号小汽轮机12月6日振动突变前机组负荷265MW，锅炉给水流量915t/h。小汽轮机转速4989rpm，供汽压力0.67MPa、温度373℃，轴封供汽压力18.56kPa、温度106℃，轴向位移两测点示数分别为-0.11mm、-0.14mm，前轴承温度50℃，后轴承温度67℃，推力轴承温度64.5℃，润滑油温度40℃。6时24分，1x、1y、2x、2y轴振分别由15、17、16、10μm突升至63、28、120、70μm，轴振突升过程用时不到5S，随后轴振值回落至45、28、88、43μm，并保持稳定，小汽轮机推力瓦温度升至66.8℃，其余参数和汽泵振动无变化，见图2。

图 2小汽轮机振动变化趋势

3. 振动异常分析

根据TDM系统调取的历史数据，1号小汽轮机振动突变过程振幅以一倍频为主（见表1），振动属于强迫振动，可排除自激振动的因素。

表 1汽动给水泵组振动数据

强迫振动幅值上升的原因有转子激振力增加和轴承支撑刚度降低导致不平衡响应增加两方面。如轴承故障导致1瓦、2瓦支撑刚度降低使振动同时上升，必须两轴承同时出现故障，就地检测1、2瓦瓦振正常，2瓦运行声音偏大，为排除轴承故障，对2瓦解体检查，转子表面、衬瓦工作面、瓦枕工作面、轴承室座工作面及油挡齿均检查正常（见图3），因此故障原因分析为转子激振力突然增加。

图3 2瓦解体检查情况

由于汽泵两轴承均无明显变化，可排除联轴器故障导致激振力增加的因素，因此分析激振力出现在转子跨内。

运行中汽轮机转子跨内激振力增加有转子动静碰磨和部件飞脱两方面。根据小汽轮机振动突升时间短，以及轴振稳定后，定转速下一倍频幅值和相位较稳定，可排除转子动静碰磨的因素，因此分析转子发生了部件飞脱。由于振动变化较大，所以飞脱部件质量较大，不排除叶片断裂的因素。

4. 解体检修情况

2019年03月，利用机组停运时机，对小汽轮机进行解体检修，发现第3级动叶一叶片断裂（见图4），更换新转子后，小汽轮机各轴振及瓦振均运行正常。

图4 小汽轮机解体后转子

5. 结束语

转子断叶片、零部件或垢层脱落的故障机理与动平衡故障是相同的，其特征如下：

（1）振动的通频振幅在瞬间突然升高。

（2）振动的特征频率为转子的工作频率。

（3）工频振动的相位也会发生突变。

参考文献：

[1] 施维新 石静波.汽轮发电机组振动及事故（第二版）.中国电力出版社

[2] 旋转机械状态监测与故障诊断. 中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北分公司编制