1設備概述

某電廠3號機組汽輪機為東方汽輪機廠生產制造,型號為N600-16.7/538/538-1,型式為亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、沖動凝汽式?？偧墧?shù)為42級,高壓轉子有9級,其中第一級為調速級,中壓轉子有5級,低壓轉子有2×2×7級。汽輪機采用高中壓缸合缸結構,兩個低壓缸均為雙流反向布置。汽輪發(fā)電機組#1、#2軸承采用可傾瓦式軸承,#3~#6軸承采用橢圓抗沖擊軸承,#7~#9軸承采用橢圓形軸承。機組結構布置如圖1所示。機組于2004年7月投產,2016年2月19日至2016年5月24日完成綜合升級改造。

2故障概況

自2016年5月通流改造以來,3號機組1瓦X/y向軸振幅值由改造完啟動時的37/48um緩慢增長,到2018年1月通流改造后第一次揭缸檢修前,軸振已增長到X/y:49/81um。到2021年9月,1瓦X向軸振幅值區(qū)間達到60~105um,y向軸振區(qū)間達到105~160um,振幅變化范圍較大,在快速升負荷時振動有上漲的趨勢。2020年6月一2022年1月期間1瓦振動趨勢如圖2所示。

2021年10月初,3號機組1瓦y向軸振幅值最高達到162um,進行汽門閥序調整試驗,將CV4和CV2閥位函數(shù)對調,CV2維持手動全關狀態(tài),之后1瓦軸振下降明顯。在滿負荷狀態(tài)下,1瓦X/y軸振由95/145um降至78/56um。閥序調整后近四次啟動過程中,1瓦軸振存在異常升高的情況,汽輪機定速3000r/min并網前,1瓦軸振有大幅上漲趨勢,X向由中速暖機時的95um最大漲至121um,y向由94um最大漲至188um,并網帶負荷后振動緩慢下降至正常范圍。為保障機組順利并網,在啟機過程中盡量延長中速暖機時間,定速3000r/min后及時并網,避免振動繼續(xù)上漲。

3故障分析及結果

(1)從表1振動數(shù)據可以得出,自2016年5月通流改造以來,1瓦軸振緩慢增長,2021年5月開始1瓦軸振增長趨勢加劇:從表2停機過臨界數(shù)值可以得出,2020年9月停機1瓦過臨界振動數(shù)值明顯增大,至2022年1月停機1瓦過臨界振動數(shù)值有增大趨勢。

結合以上現(xiàn)象,懷疑高中壓轉子存在彎曲并逐漸劣化。2022年大修時揭缸發(fā)現(xiàn)高中壓轉子過橋汽封處彎曲150um,中壓聯(lián)軸器處彎曲135um。轉子彎曲原因:

1)材質缺陷。轉子材質不均勻或存在殘余應力,運行受熱后膨脹不均勻導致彎曲。這可能是制造階段"時效"時間不夠,轉子殘余內應力過大,受熱后應力釋放,導致轉子彎曲。

2)動靜摩擦。機組運行過程中,若轉子與靜子部件發(fā)生摩擦,會導致摩擦接觸部位溫度升高,轉子圓周方向存在溫差,如果碰磨達到一定的劇烈程度和時長,

或是遇到碰磨情況處理不當,可能會導致轉子永久彎曲。但現(xiàn)場轉子解體未發(fā)現(xiàn)有較嚴重的碰磨痕跡。

3)轉子與水(汽)接觸。汽水進入汽輪機,都會使熱態(tài)時的轉子局部遭到冷卻,轉子產生不對稱溫差,導致彎曲變形。

(2)運行中1瓦軸振出現(xiàn)波動現(xiàn)象,且定速時1瓦軸振有上漲趨勢,懷疑1瓦軸封處發(fā)生碰磨,軸瓦存在問題。檢修中未發(fā)現(xiàn)軸瓦異常。

(3)運行中1瓦振動隨時間上漲,懷疑轉子位置發(fā)生改變。檢修中未發(fā)現(xiàn)洼窩中心左右差異。

根據上述分析,對3號機組高中壓轉子返廠進行車削,之后再無異常振動現(xiàn)象。

4應對措施

(1)運行期間進行閥序調整,降低運行期間振動數(shù)值。

(2)停機時進行現(xiàn)場動平衡,降低激振力[4]。

(3)檢修時揭缸測量轉子彎曲、軸瓦狀態(tài)、碰磨情況[5]。

(4)防止大軸彎曲措施:1)汽機啟動前必須滿足:

①大軸晃度不得超過原始值±0.02mm:

②汽缸上下缸溫差不超過50℃:

③主蒸汽溫度至少高于汽缸最高金屬溫度50℃,蒸汽過熱度不低于50℃:

④轉子應充分連續(xù)盤車,一般不低于2~4h。

2)機組升速過程中,一階臨界轉速前,軸承振動超過0.03mm時,應立即打閘:臨界轉速時,軸承振動超過0.1mm,應立即打閘:因振動異常停機后,必須連續(xù)盤車4h以上才能再次啟動。

3)啟動前應檢查停機記錄,并與正常曲線比較。熱態(tài)啟動時,應先向軸封供汽,后拉真空,軸封供汽管路在供汽前必須充分暖管和疏水,防止水或冷氣進入汽輪機。

4)機組啟動和停止及變工況運行過程中,應按照規(guī)定曲線控制蒸汽參數(shù)變化。主蒸汽溫度和汽缸金屬溫度的變化率不得大于規(guī)程規(guī)定。主蒸汽要保持一定的過熱度,要避免汽溫大幅度直線變化。當10min內汽溫上升或下降達50℃時,應立即打閘停機:當主蒸汽汽溫過熱度過低時,調速汽門的大幅擺動可能引起一定程度的水擊,此時應密切監(jiān)視機組振動、脹差、軸向位移等參數(shù),如有異常應立即打閘停機。

5)停機后應投入連續(xù)盤車,注意比較盤車電流值、擺動值與典型正常值。如有動靜摩擦,應根據實際情況間斷盤車,待摩擦消除后方可連續(xù)盤車。因故暫時停止盤車不應超過0.5h,每0.5h應盤車180o。不超過0.5h時也應視情況先盤車180o,待轉子熱彎曲消失后,再投入連續(xù)盤車。

5結語

本文為尋找汽輪發(fā)電機組異常振動的原因,進行了汽門閥序調整試驗,并對機組歷史振動數(shù)據進行了梳理,揭缸檢查結果與分析結果一致,對相關類型汽輪發(fā)電機組解決振動異常問題有重要的借鑒意義。同時,制定了該類問題的應對措施,提供了寶貴的經驗積累。