汽輪機異常軸振動的分析與處理

1、 汽輪機異常軸振動的分析與處理 摘要：隨著社會的不斷發(fā)展，對電力的需求不斷增大，作為在電廠中擔負著主要發(fā)電任務的汽輪發(fā)電機組，其安全穩(wěn)定的運行需要得到充分保障。然而汽輪機的異常振動會給汽輪機的安全穩(wěn)定運行帶來巨大的危害，嚴重時還會導致軸承磨損、異常停機、轉子斷裂等重大事故的發(fā)生。根據(jù)某電站的汽輪發(fā)電機組發(fā)生過的異常振動的原因進行了分析及故障排除，并給出了在發(fā)生異常振動時應采取的相應措施，以保證汽輪發(fā)電機組的正常運行。關鍵詞：汽輪機，異常振動，故障排除，振動檢測，措施1某電站2號汽輪機異常軸振動的分析情況描述某電站2號汽輪發(fā)電機組3號軸瓦垂直瓦振自2010年11月后逐漸增大，從第4次大修至第7次

2、大修期間，3號軸瓦沖轉過程中，振動最大值對應轉速逐年呈上升趨勢。在第4次和第5次大修期間最大值對應轉速為2700r/min，而在第6次和第7次大修期間其振動最大值對應的轉速為28003000r/min。從汽輪機超速試驗可以看出，轉速偏離額定轉速時振動值呈大幅下降趨勢。截止第7次大修后，滿功率下3號軸瓦垂直瓦振均值為4.98mm/s，波動4.025.63mm/s，不滿足長期運行限值要求（4.5mm/s）。2號汽輪機3號軸瓦長期處于異常振動情況下運行容易造成軸承磨損甚至損壞，威脅機組安全運行。2. 原因分析及結果汽輪機作為電廠發(fā)電任務的重點，其運行時間長、關鍵部件長期磨損等原因，機組故障時常出現(xiàn)，

3、嚴重影響汽輪機組正常運行。對于汽輪機組而言，異常振動是較為復雜的一種故障。機組振動往往受多方面影響，任何與汽輪機本體有關的設備或者介質(zhì)發(fā)生變化，比如：進汽參數(shù)、疏水、油溫、油質(zhì)、基礎發(fā)生不均勻沉降等，都可能造成汽輪機轉子異常振動。而對于軸承座的振動幅值（瓦振值），其與轉子激振力的大小成正比，與支撐系統(tǒng)的剛度成反比，而影響支撐系統(tǒng)剛度的可能因素包括油膜軸瓦接觸狀態(tài)、軸承座和臺板的連接剛度、臺板和混凝土連接剛度、彈簧剛度等。為分析3號軸瓦垂直瓦振超標的原因，分別對以上幾方面進行分析和排查。2.1轉子動平衡對3號軸瓦垂直瓦振的影響為了排除是因為轉子動平衡引起的3號軸瓦垂直瓦振增加，第7次大修期間在2

4、號低壓轉子上進行了配重，第7次大修后3號軸瓦的軸振比大修前有所降低，僅3號軸瓦的瓦振有所增大，轉子的不平衡量較小，對軸瓦造成的激振力不大。2.2軸承座連接情況對3號軸瓦垂直瓦振的影響2號軸瓦和3號軸瓦之間存在剛性連接，為排除連接剛度對3號軸瓦垂直瓦振的影響，測量了整個軸承座從2號軸瓦到3號軸瓦的垂直瓦振，同時測量了2號軸承箱的振動狀態(tài)，軸承箱和臺板之間結合面上下的振動和相位。測量結果為：整個軸承座從2號軸瓦至3號軸瓦的垂直振動值逐漸增大，從1.6mm/s（2號軸瓦垂直瓦振）逐漸增大到5.81mm/s（3號軸瓦垂直瓦振），2號軸瓦和3號軸瓦的垂直瓦振差異較大。而軸承箱和臺板之間結合面上下的振動和

5、相位的數(shù)值基本一致，軸承箱和臺板之間結合情況較好，其振動值基本一致，因此排除了連接剛度對3號軸瓦垂直瓦振的影響。2.3相關工藝參數(shù)對3號軸瓦垂直瓦振的影響為排除是否因為工藝參數(shù)的變化導致3號軸瓦垂直瓦振變大，特在第7次大修后，對偏回歸系數(shù)和偏相關系數(shù)進行了分析，其中偏回歸系數(shù)為工藝參數(shù)變化1個單位（如變化1或1kpa）振動對應的變化數(shù)值（mm/s），偏相關系數(shù)為2種關聯(lián)性，越接近1或-1表示兩者關聯(lián)性越大。從分析結果來看，3號軸瓦垂直瓦振與汽輪機廠房汽輪機大廳溫度、3號軸瓦進油溫度關聯(lián)性稍大一些（均為31左右），與其他幾個參數(shù)關聯(lián)性較低。其中與3號軸瓦進油溫度呈負相關，進油溫度升高1，理論上振

6、動可以下降0.089mm/s。與汽輪機大廳溫度呈正相關，廠房溫度降低1，理論上振動也可以下降0.038mm/s。但由于相關系數(shù)較小，因此實際調(diào)整工藝參數(shù)后的結果與理論計算會有偏差，對振動的緩解效果也是比較有限的。從運行經(jīng)驗來看，汽輪機廠房汽輪機大廳溫度、3號軸瓦進油溫度在平時均是由控制邏輯進行集成控制，以保證溫度恒定，在主動降低廠房溫度和升高進油溫度后，3號軸瓦垂直瓦振并未有所改善，可以基本排除是工藝參數(shù)的改變導致了3號軸瓦垂直瓦振異常的原因。2.4軸瓦狀態(tài)的影響第7次大修期間對3號軸瓦軸承進行了解體檢查。因1、2號低壓轉子未吊出，2、3號軸瓦的對輪未解開，采用塞尺對3號軸瓦軸承的接觸狀態(tài)進行

7、了檢查，未見異常。2.6原因分析通過分析相關工藝參數(shù)，排除了工藝參數(shù)變化對3號軸瓦垂直瓦振的影響；測量了各結合面上下振動，排除了連接剛度對3號軸瓦垂直瓦振的影響；對于彈簧減震裝置以及基礎臺板的不均勻沉降對3號軸瓦垂直瓦振的影響需后續(xù)累計數(shù)據(jù)進行分析；3號軸瓦軸承與軸承座接觸情況需進一步解體2、3號軸瓦之間的對輪進行檢查實。通過上述排查分析，認為3號軸瓦垂直瓦振超標的原因有：（1）轉子動平衡對3號軸瓦垂直瓦振有一定的影響；（2）基礎不均勻沉降導致3號軸瓦與2號軸瓦的動剛度發(fā)生變化，從而導致3號軸瓦垂直瓦振高；（3）不排除3號軸瓦存在局部卡澀的可能性。3后續(xù)處理建議經(jīng)過上述的試驗以及對運行數(shù)據(jù)的分

8、析，建議對3號軸瓦采取以下措施：（1）因轉子激振力大小與瓦振幅值成正比關系，考慮進一步配平轉子配重，通過轉子動平衡補償方法，降低轉子激振力的大小來改善振動。（2）在后續(xù)大修過程中解開3號軸瓦與2號軸瓦之間的連接對輪，重點對3號軸瓦軸承背弧與瓦枕接觸狀態(tài)進行檢查，排除3號軸瓦存在局部卡澀的可能；在第8次大修時，對2號低壓轉子進行了進一步的配平配重，與第7次配重地點成90夾角方向進行了新的配重。配重后，重新啟動2號汽輪機，沖轉到3000r/min后，3號軸瓦的垂直瓦振降到2.55mm/s，并網(wǎng)運行后，3號軸瓦垂直瓦振為3.43mm/s。4結論通過對某電站2號汽輪機3號軸瓦垂直瓦振高問題的分析和解決

9、方法，得出以下結論：（1）在運行時，應注重汽輪機部件的保養(yǎng)和維護，在啟停機時要對汽輪機汽缸、轉子等部件進行充分預熱或避免快速冷卻，密切監(jiān)視工藝參數(shù)、轉速以及輔助系統(tǒng)的運行是否正常，同時還要關注發(fā)電機的運行狀態(tài)，避免因發(fā)電機電磁力不平衡引起汽輪機振動。在發(fā)現(xiàn)汽輪機振動增大時，應先將可手動改變的工藝參數(shù)，如提高凝汽器真空度、降低汽輪機廠房汽輪機大廳的溫度、提高潤滑油的進油油溫，盡可能地降低汽輪機振動。（2）維修時可從多方面考慮，轉子質(zhì)量不平衡、中心不正、動靜摩擦、基礎螺栓松動或基礎臺板沉降不均勻、油膜振蕩、汽流激振等原因都有可能引起汽輪機的異常振動。汽輪機異常振動問題是汽輪機事故處理中最棘手的問題，它的機理和處理手段比較復雜，很難做到快速、準確找出引發(fā)問題的所在。在發(fā)生異常振動后，需綜合考慮，多方評定，并采取有效措施防止設備損壞事故的發(fā)生。在處理好異常振動后，應進行資源共享，共同學習分析方法和處理方案，提高技術水平，在面對同一問題時，能盡快解決，保證機組的安全穩(wěn)定運行。參考文獻1寇勝利.汽