韶關(guān)發(fā)電廠#10機(jī)軸承振動(dòng)原因分析及處理 [ 日期2005-07-01 ]

1、韶關(guān)發(fā)電廠#10機(jī)軸承振動(dòng)原因分析及處理    日期：2005-07-01     來自：廣東韶關(guān)發(fā)電廠        韶關(guān)發(fā)電廠#10機(jī)在今年3月18日分別發(fā)生兩次滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)由于#1瓦軸振保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)的故障。通過對(duì)跳機(jī)時(shí)的異常振動(dòng)和DCS記錄曲線進(jìn)行分析、軸承解體檢查，查找并確定振動(dòng)跳機(jī)的原因，制定處理方案。處理后啟機(jī)，在升速過程、升負(fù)荷及滿負(fù)荷單閥、順序閥運(yùn)行各種工況下，機(jī)組振動(dòng)均正常，瓦溫正常，但在做第二組高壓汽門活動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)1瓦軸振快速增大。經(jīng)分析確定

2、為軸系失穩(wěn)，留待適當(dāng)機(jī)會(huì)進(jìn)行處理。關(guān)鍵詞：軸承振動(dòng)  原因分析  處理       1根據(jù)DCS記錄對(duì)振動(dòng)原因的初步分析       #10機(jī)組為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的300MW高中壓合缸機(jī)組，#1#4軸承均采用橢圓軸承。2001年3月投運(yùn)以來，運(yùn)行基本穩(wěn)定。2002年12月2003年1月，進(jìn)行第一次檢查性大修。近期發(fā)現(xiàn)在做第二組高壓汽門活動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，#1瓦軸振有瞬間增大的現(xiàn)象。廠里正欲利用今年3月份小修進(jìn)行詳細(xì)測試檢查時(shí)

3、，機(jī)組發(fā)生了振動(dòng)跳機(jī)。      DCS記錄顯示，3月18日上午10:39:05，機(jī)組負(fù)荷294.93MW，順序閥進(jìn)汽，#1軸振X向突增到260微米，Y向增大到238微米，軸振保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)。      跳機(jī)時(shí)#2瓦軸振2Y約145微米，2X約45微米，#3、#4瓦軸振同時(shí)略有增大；跳機(jī)時(shí)#2瓦瓦振顯著增加，由正常的8微米突增到92微米，#1瓦增加的幅度小，由正常的8微米增到35微米，其余各瓦振有增加，幅度不大。     

4、60;記錄曲線顯示，在#1瓦軸振保護(hù)動(dòng)作前的27s，即10:38:38，瓦振、軸振開始出現(xiàn)爬升，持續(xù)19s后，振動(dòng)開始突增，8s后，軸振保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)。      運(yùn)行人員反映當(dāng)時(shí)運(yùn)行上沒有任何操作，DCS記錄表明，跳機(jī)前膨脹、差脹正常，#1#4瓦溫分別為72、84、66、58，潤滑油溫39，油壓在此之前呈現(xiàn)緩慢增加趨勢。      第二次跳機(jī)發(fā)生在同日下午16:17:59，進(jìn)汽方式已改變?yōu)閱伍y，負(fù)荷293MW。跳機(jī)時(shí)1X、1Y分別為332微米和310微米，比第一次跳機(jī)時(shí)大，其

5、余各軸振略有增加；#1、#2瓦瓦振分別為54和79微米。      振動(dòng)增大開始于16:17:39，15s后#1瓦軸振開始急劇增加，5s后軸振保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)。      與第一次跳機(jī)情況類似，運(yùn)行上沒有任何操作，高壓缸膨脹、差脹正常，#1#4瓦溫分別為70、83、69、60，潤滑油溫41.6。      DCS曲線表明，兩次跳機(jī)前主蒸汽溫度、壓力十分穩(wěn)定，但再熱汽壓有微量增加的趨勢。由于缺少跳機(jī)時(shí)#1、2瓦振、軸振的頻

6、譜記錄和間隙電壓數(shù)據(jù)，尚無法對(duì)當(dāng)時(shí)異常振動(dòng)的性質(zhì)給出準(zhǔn)確定論，但從兩次跳機(jī)前振動(dòng)發(fā)展的速率看，高中壓轉(zhuǎn)子的這種振動(dòng)應(yīng)該是軸系失穩(wěn)。這里，首先可以排除TSI監(jiān)測系統(tǒng)故障，因?yàn)檎駝?dòng)異常同時(shí)出現(xiàn)在幾乎所有的振動(dòng)測點(diǎn)，各測點(diǎn)最大振動(dòng)量值不同，而且上下午分別發(fā)生兩次，3300系統(tǒng)如果存在故障只可能一塊板卡的兩個(gè)通道同時(shí)發(fā)生問題，不可能出現(xiàn)18日這樣的情況。這也就是說，當(dāng)時(shí)#10機(jī)組的跳機(jī)確實(shí)是振動(dòng)過大造成的。      一般情況，運(yùn)行機(jī)組振動(dòng)出現(xiàn)突發(fā)性增大有三個(gè)可能的原因，轉(zhuǎn)動(dòng)部件飛脫、軸系失穩(wěn)、動(dòng)靜碰磨。   &

7、#160;  如果發(fā)生葉片、圍帶等轉(zhuǎn)動(dòng)部件飛脫，振動(dòng)會(huì)階躍增加到一個(gè)固定值，其后不會(huì)恢復(fù)。#10機(jī)的問題顯然不在于此，因?yàn)槿缡沁@樣，第二次啟機(jī)剛到3000rpm就會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)異常。      機(jī)組正常運(yùn)行中發(fā)生動(dòng)靜碰磨也會(huì)引起振動(dòng)增大，多數(shù)情況振動(dòng)緩慢增大，少數(shù)情況振動(dòng)急劇增大，這時(shí)通常伴隨有運(yùn)行操作或膨脹、差脹的異常；調(diào)門開度的變化也會(huì)造成軸頸和轉(zhuǎn)子位置變化，進(jìn)而引起碰磨。      第三種引起突發(fā)性振動(dòng)的原因是軸系失穩(wěn)，有兩種失穩(wěn)形式，一種是油膜振蕩，另

8、一種是汽流激振。      汽流激振的主要特征：一是振動(dòng)的增大受運(yùn)行參數(shù)的影響明顯，如負(fù)荷，振幅的增大呈突發(fā)性；二是應(yīng)該出現(xiàn)較大量值的低頻分量，頻率為轉(zhuǎn)子的第一階固有頻率；油膜振蕩可以發(fā)生在變轉(zhuǎn)速情況下，也可以發(fā)生在定速運(yùn)行時(shí)。      區(qū)別碰磨和失穩(wěn)的關(guān)鍵判據(jù)是大振動(dòng)的頻率成分，但#10機(jī)組缺少這樣的數(shù)據(jù)。      對(duì)振動(dòng)原因可以排除轉(zhuǎn)子熱彎曲和中心孔進(jìn)油。結(jié)合上述DCS記錄，同時(shí)考慮到：(1) 當(dāng)時(shí)

9、運(yùn)行沒有任何操作，外界沒有撓動(dòng)；(2) 機(jī)組跳機(jī)后隨轉(zhuǎn)速下降時(shí)#1瓦軸振迅速減?。?3) 過去該機(jī)組沒有發(fā)生過動(dòng)靜碰磨；(4) 大振動(dòng)發(fā)生在高壓轉(zhuǎn)子；(5) #1、#2瓦為橢圓瓦；      初步判斷#1、#2瓦的大振動(dòng)是高中壓轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了失穩(wěn)。至于這種失穩(wěn)是汽流激振，還是油膜振蕩，或是兩種的混合形式，尚無法定論。如果運(yùn)行上確實(shí)沒有調(diào)整高調(diào)門開度，可以排除汽流激振，則是單純的油膜振蕩型的軸系失穩(wěn)。       2對(duì)軸瓦解體檢查的

10、分析意見3月27日停盤車和油泵，首先檢查了#1、2瓦，各測量數(shù)據(jù)如下：#1軸承04年3月28日測量值      為保證測量準(zhǔn)確，將#1、#2瓦下瓦均翻出與上瓦拼合測量垂直和水平間隙，所得值與壓鉛絲和塞尺測得的頂隙、側(cè)隙吻合。上述數(shù)據(jù)中，#2瓦頂隙偏大，左側(cè)隙偏小，其余數(shù)據(jù)基本正常。各瓦烏金瓦面磨損狀況：#1瓦 上瓦：完全無磨痕；下瓦：在垂直正下方瓦面有較輕微磨損，張角約45°；#2瓦   上瓦：完全無磨痕；      下瓦：有

11、較嚴(yán)重磨損，垂直下方的大量烏金順轉(zhuǎn)向向左方轉(zhuǎn)移，在軸瓦的左側(cè)間隙中堆積，堆積層最厚處約0.30mm，由于軸頸的旋轉(zhuǎn)，形成了與軸頸嚴(yán)格吻合的圓筒型連續(xù)烏金瓦面。這個(gè)新形成的瓦面寬度約為#2瓦整個(gè)烏金面寬度的2/3強(qiáng)，它完全改變了原有的橢圓型瓦面型線。按穩(wěn)定性的優(yōu)劣，各種類型軸承的排列順序?yàn)椋嚎蓛A瓦 多油葉瓦 橢圓瓦 三油楔瓦 圓筒瓦      圓筒瓦的穩(wěn)定性為最劣，橢圓瓦的穩(wěn)定性較好，但比可傾瓦差。      從#2瓦下瓦烏金的磨損遷移狀

12、況看，#2瓦已經(jīng)由原來的橢圓瓦變成了圓筒瓦，使得穩(wěn)定性降低。聯(lián)系到#10機(jī)組運(yùn)行情況，之所以發(fā)生這種變化有兩個(gè)可能的原因：一是因?yàn)?2瓦軸封漏氣嚴(yán)重，使得#2瓦標(biāo)高受溫度影響上抬，負(fù)荷過重造成瓦面磨損；二是因?yàn)橛椭袔?，油粘度降低，潤滑性能變差，油膜減薄，造成瓦面磨損。運(yùn)行中#2瓦瓦溫最高，說明這個(gè)瓦相對(duì)鄰?fù)哓?fù)荷重。瓦面烏金的變化有個(gè)時(shí)間效應(yīng)，因而，#10機(jī)組剛投運(yùn)時(shí)穩(wěn)定性沒有問題，只是在運(yùn)行到今天才出現(xiàn)。同時(shí)，失穩(wěn)的發(fā)生也是有一個(gè)從量變到質(zhì)變的過程，瓦面的形狀逐漸變化到一定的臨界程度，才會(huì)發(fā)生明顯故障。在這之前做汽門活動(dòng)試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的大振動(dòng)實(shí)際上已經(jīng)是本次故障的前兆。  &

13、#160;   發(fā)生失穩(wěn)時(shí)整個(gè)軸段做低頻渦動(dòng)，支撐這個(gè)軸段的兩個(gè)軸承都會(huì)有所表現(xiàn)，時(shí)間上是同時(shí)出現(xiàn)大振動(dòng)，難于以此判斷是那個(gè)軸承的問題。#10機(jī)組雖然保護(hù)動(dòng)作是#1軸振，但同時(shí)#2瓦振也增大，起因在#2瓦是完全可能的。      上述分析僅是建立在DCS記錄和軸瓦檢查結(jié)果上，由于缺少詳細(xì)的振動(dòng)測試數(shù)據(jù)，所得結(jié)論尚有待于啟機(jī)后再核實(shí)。廣義上考慮，當(dāng)然還不能完全排除碰磨和汽流激振的可能。既便是碰磨，當(dāng)前也還缺少揭高缸的足夠理由；如果是汽流激振，目前最可行的處理方法也是提高軸承的穩(wěn)定性以抑制汽流激振力。因此，將

14、提高#1、#2瓦的穩(wěn)定性作為本次處理的方向應(yīng)該是正確的。       3處理方案       根據(jù)上述分析，本次處理的方向是針對(duì)提高高中壓轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性，結(jié)合軸瓦檢查結(jié)果，決定采取下列措施：(1) 修刮#2瓦下瓦，上瓦中分面磨削，要求處理后的頂隙、側(cè)隙在標(biāo)準(zhǔn)值之內(nèi)；(2) 上抬#1瓦0.050.08mm，單側(cè)墊塊下加墊0.030.05mm；此項(xiàng)的目的是增大#1瓦比壓，提高穩(wěn)定性，同時(shí)可以降低#2瓦負(fù)荷；(3) #2瓦標(biāo)高不做調(diào)整

15、；中低壓對(duì)輪不解；(4) #3瓦側(cè)隙偏小不做處理。       4處理方案的實(shí)施       各瓦處理情況如下：（1）#1瓦瓦枕下方實(shí)際加墊0.05mm，左側(cè)加墊0.03mm；下瓦面輕微修刮；最終測量結(jié)果：#1軸承處理后04年3月31日測量值（mm）#3瓦下瓦瓦面有正常磨損，僅做了一般修刮。側(cè)隙小于標(biāo)準(zhǔn)值，考慮到本次大振動(dòng)發(fā)生在高中壓轉(zhuǎn)子，故未做處理。最終回裝結(jié)果：#3軸承處理后04年4月1日測量值    

16、   5處理后的振動(dòng)測試和分析（1）升速過程振動(dòng)#10機(jī)組經(jīng)上述處理后于4月4日19:35沖轉(zhuǎn)，1250rpm和2000rpm兩次暖機(jī)，23:30到3000rpm。在升速過程、過臨界、到定速，各軸承瓦振、軸振正常。（2）定速及帶負(fù)荷振動(dòng)3000rpm及升負(fù)荷各測點(diǎn)振動(dòng)如下表。4月7日10:42  202MW，開始汽門活動(dòng)試驗(yàn)， 11:30，試驗(yàn)完成，升負(fù)荷各種工況下汽機(jī)各瓦瓦溫如下：（單位：）（3）閥切換的振動(dòng)情況4月6日11:09，280MW，開始單閥切順序閥，11:20，切換完成，升負(fù)荷。切換過程1X的振動(dòng)變化如下圖。在切換過程中

17、，1X振動(dòng)基本沒有變化；1Y有波動(dòng)，但最終呈下降趨勢。單閥切順序閥過程1X、1Y振動(dòng)（4）汽門活動(dòng)試驗(yàn)的振動(dòng)情況4月6日11:00，進(jìn)行了汽門活動(dòng)試驗(yàn)，首先做第一組，關(guān)閉#2、#3高調(diào)門，開啟#1、#4高調(diào)門，各測點(diǎn)振動(dòng)正常。然后進(jìn)行第二組試驗(yàn)，關(guān)閉#1、#4高調(diào)門，開啟#2、#3高調(diào)門，開啟過程，1X、1Y振動(dòng)突增，試驗(yàn)兩次，均中途中止，為避免發(fā)生跳機(jī)，決定不再進(jìn)行。各測點(diǎn)振動(dòng)正常。將單閥切換為順序閥，切換過程1X的振動(dòng)變化如下圖。記錄數(shù)據(jù)表明如下特征：(1) 隨#2、#3調(diào)門從25%開啟（#1、#4調(diào)門同時(shí)關(guān)?。?，#1瓦兩個(gè)方向軸振上升，增大的成分是一倍頻；(2) #2

18、、#3調(diào)門開啟到約40%，#1瓦兩個(gè)方向軸振突增，增大的成分是半頻25Hz；(3) 立即關(guān)小#2、#3調(diào)門，開大#1、#4調(diào)門，#1瓦軸振迅速減小；(4) 上述#1瓦軸振增大和突增過程，#1瓦兩個(gè)軸振探頭的間隙電壓發(fā)生規(guī)律性變化，#1軸頸向左方偏下移動(dòng)。第二組第一次試驗(yàn)1X振動(dòng)變化第二組第二次試驗(yàn)1X振動(dòng)變化第二組第二次試驗(yàn)1X瀑布圖第二組第二次試驗(yàn)1X頻譜這些特征表明，進(jìn)行第二組試驗(yàn)時(shí)，#2、#3調(diào)門進(jìn)汽而#1、#4調(diào)門不進(jìn)汽，汽流作用使得1軸頸發(fā)生位移，移向1軸承油膜不穩(wěn)定區(qū)域，激發(fā)起油膜半速渦動(dòng)，造成突發(fā)性振動(dòng)。       6進(jìn)一步的處理意見和建議       本次對(duì)10機(jī)組的振動(dòng)處理，解決了滿負(fù)荷順序閥運(yùn)行1軸振突發(fā)性振動(dòng)的故障