某NCB汽轮机纯凝模式下轴系异常振动处理.pdf

收稿日期:作者简介:宋亚军()男硕士研究生高级工程师 现主要从事旋转机械振动故障诊断和电力行业数字化研究某 汽轮机纯凝模式下轴系异常振动处理宋亚军尤晓菲郝向中司派友(国网冀北电力有限公司电力科学研究院(华北电力科学研究院有限责任公司)北京 北京京能高安屯燃气热电有限责任公司北京)摘要:针对某厂 汽轮机大修后轴系振动问题采用双平面加重的动平衡方法将轴系振动降低至报警值以下保证机组可以顺利启动和并网 汽轮机在并网后升负荷过程中 向轴振从 变化至最大 超过了机组设定的报警值 进一步根据全负荷工况下的轴系振动数据采用单平面加重的动平衡方法将轴系在各个负荷区间的振动值均降低至报警值以下提升了汽轮机运行的安全可靠性关键词:汽轮机轴系振动分类号:.文献标识码:文章编号:()(.(.).):.:前 言近些年在火电机组节能环保的高要求下我国北方地区建设完成了一批燃气 蒸汽联合循环电厂 考虑到热电联产和电、热负荷调整的灵活性多数联合循环机组选择采用“凝汽 抽汽 背压”式汽轮机(以下简称 汽轮机)汽轮机轴系在高中压转子与低压转子间增设(同步 自动 换挡)离合器通过 离合器的啮合与脱开可实现低压缸的在线投入或退出运行从而使机组可以更加灵活地调整自身的发电量与供热量本文针对某 级燃气 蒸汽联合循环机组的 汽轮机在大修后的轴系振动问题详细介绍了本次振动故障的解决方法为同类型机组的振动处理提供参考和借鉴 轴系振动情况.轴系结构介绍该 级燃气 蒸汽联合循环机组的 汽轮机轴系结构如图 所示与常规燃煤机组的汽轮机轴系相比 汽轮机在轴系结构上有两点不同:第一发电机与励磁机前置发电机转子与高中压转子连接 第二高中压转子与低压转子之间设置 离合器 离合器与高中压转子之间增加短轴连接该轴系结构可以通过 离合器的啮合与脱开实现低压缸的在线投入与退出运行增加了汽轮发电机组在电、热负荷调整方面的灵活性.轴系振动情况 该汽轮机年进行级检修检修期间发现高中压图 汽轮机轴系布置示意图第 卷 第 期汽 轮 机 技 术.年 月.转子过桥汽封、高压排汽侧平衡活塞汽封的部分汽封齿发生了明显损坏故更换了损坏部分的汽封齿并对高中压转子进行了喷砂处理检修结束后机组进行第一次冷态启动在轴系定速/时 轴振已经达到了 超过了国家标准规定的机组跳机值 轴振达到了 已超过了国家标准规定的机组报警值 此外 轴振达到了 接近国家标准规定的机组报警值 表 为机组首次定速时的振动数据根据表 中的振动数据分析各轴瓦振动均以一倍频振动为主其它频率的振动分量较小 取 与 一倍频振动经过矢量分解计算 与 向振动矢量的正对称分量为、反对称分量分别为、故认为高中压转子同时存在明显的一阶不平衡分量与二阶不平衡分量并且二阶不平衡分量远大于一阶不平衡分量占振动的主要成分 因此决定先通过动平衡的方式降低二阶不平衡分量从而降低 瓦与 瓦的振动值 表 启动定速/汽轮机轴系振动数据单位:通频/一倍频(幅值相位)/()通频一倍频通频一倍频通频一倍频通频一倍频通频一倍频通频一倍频 轴系振动处理过程.高中压缸内高速动平衡根据上文分析转子存在一阶不平衡分量与二阶不平衡分量故决定进行现场动平衡工作 动平衡需要在转子上找加重平面施加重量根据轴系结构和现场情况针对高中压转子现场有 个加重平面可以施加重量分别为:中压排汽侧缸内加重平面(加重平面)、高压排汽侧缸内加重平面(加重平面)、高中压转子与短轴连接联轴器短轴侧加重平面(加重平面)其中加重平面、加重平面 均为螺栓孔加重方式加重平面 为燕尾槽加重方式图 现场动平衡加重位置示意图 首先决定在加重平面 与加重平面 进行反对称加重目的是降低转子的二阶不平衡量 经过计算最终在加重平面 和加重平面 分别加 的重量(由于加重方式为加重螺栓各螺栓孔之间有一定角度共加 颗加重螺钉按照矢量计算后的等效重量为)本次施加重量后机组再次启动定速/时振动数据见表 表 施加重量后启动定速/汽轮机轴系振动数据单位:通频/一倍频(幅值相位)/()通频一倍频通频一倍频通频一倍频通频一倍频通频一倍频通频一倍频 根据表 数据动平衡工作结束后定速/时 与 向振动均有大幅度降低均在国家标准规定的报警值以下 从轴系振动角度讲该机组已经符合做电气试验和后续并网的条件.机组并网后运行情况在进行了阀门严密性试验、超速试验、电气试验等各项工作后机组顺利并网 在带负荷运行过程中 瓦、瓦、瓦的轴振均发生了较为明显的变化 振动随机组负荷的具体变化曲线如图 所示图 为汽轮机运行监控系统中的数据可见机组在带负荷运行过程中/、/、/等振动数值均发生了大幅度变化 故取典型负荷下的振动做详细分析具体数据见表 机组 在 低 负 荷 运 行 时 高 压 内 缸 的 缸 温 为.中压内缸的缸温为.高中压转子轴位移为.高中压转子膨胀为.根据表分析 表 典型负荷下汽轮机轴系振动数据单位:通频/一倍频(幅值相位)/()带负荷通频一倍频通频一倍频通频一倍频通频一倍频通频一倍频通频一倍频第 期宋亚军等:某 汽轮机纯凝模式下轴系异常振动处理 图 大修后第一次带负荷过程参数变化曲线此时 与 振动情况与定速/时相比有了非常大的变化 其中 幅值由 上升至 一倍频相位由 变化至 幅值由 变化至 一倍频相位由 变化至 虽然 振动幅值变化不大但是相位变化很明显证明振动矢量有明显变化负荷继续增加在 运行时此时高压内缸缸温为.中压内缸缸温为.高中压转子的轴位移为.高中压转子膨胀为.与 负荷点相比 振动由 上升至、振动由 进一步降低至 与 的一倍频振动相位均无明显变化负荷继续增加在满负荷 运行时此时高压内缸缸温为.中压内缸缸温为.高中压转子的轴位移为.高中压转子膨胀为.与负荷点相比高中压内缸的缸温、高中压转子轴位移、高中压转子膨胀均已变化不大 此时 振动幅值变化不大但相位由 变成了 证明振动矢量有明显变化 振动由 又上升至 相位无明显变化综上分析认为:()高中压转子两侧轴瓦虽然在定速时振动较好但是随着负荷的增加机组进入热态以后转子振型有了较为明显的变化()随 着 机 组 负 荷 增 加 振 动 从 上 升 至相位由 变化至 可见 瓦(离合器的支撑轴承)随机组负荷变化发生了非常大的波动由于此时、两个测点的振动幅值都已经超过了振动标准规定的报警值故决定滑停机再次进行动平衡工作工作目标是降低、振动在机组热态下振动超标的问题.高中压缸外高速动平衡考虑快速降低缸温本次停机采取滑参数停机的方式停机后 高 压 内 缸 缸 温 为.中 压 内 缸 缸 温 为.考虑此时高压内缸和中压内缸的缸温仍然较高在缸内加重工作有难度并且加重后平衡块难以取出 故决定在加重平面 进行加重(便于操作加重时间短并且便于调整重量和角度)经过计算决定在平面 加重 重量 加重以后机组再次启机并带大负荷运行机组本次运行的振动数据见表 表 第二次动平衡工作结束后汽轮机轴系振动数据单位:通频/一倍频(幅值相位)/()定速/带负荷通频一倍频通频一倍频通频一倍频通频一倍频通频一倍频通频一倍频/可见第二次动平衡工作结束后 瓦、瓦、瓦各轴瓦振动在机组带满负荷运行后均在报警值以下 唯有 瓦 向振动接近报警值 经过再次计算发现在加重平面 施加重量 瓦振动与 瓦振动变化方向相反故无法做到兼顾两个轴瓦的振动情况 如进一步降低 瓦振动建议在中间轴靠近 瓦侧加重平面进行施加重量 经研究 瓦位于机组的中箱内打开中箱涉及到汽轮机停油等工作耗时较长本次机组已经带大负荷运行现场不具备在此处继续动平衡的条件 结 论本文针对某 汽轮机轴系在启动及带负荷运行过程中遇到的振动超标问题详细介绍了解决过程得出结论如下:()针对 汽轮机轴系在高中压转子高压侧外伸端进行动平衡对高中压转子振型有较大影响 在高中压缸内缸温度较高不具备缸内加重条件时可考虑在高压侧外伸端进行动平衡对降低高压侧支撑轴承的振动具有良好的效果()机组轴系中 离合器的支撑轴承振动可能会随机组负荷变化发生明显波动 由于 瓦在中箱内无法进行现场反复动平衡工作故在安装时要严格控制安装参数防止 瓦出现振动异常参 考 文 献 邓小文肖小清张俊杰.燃气 蒸汽联合循环发电机组轴系配置的思考.广东电力():.肖小清邓小文刘卫星.联合循环机组轴系统配置方案对比.燃气轮机技术():.胡晨曦郑晗琪.离合器在 机组的应用及调试问题分析.东方电气评论():.鲍大虎何成君.带 离合器 式汽轮机工况切换的研究.汽轮机技术():.黄葆华宋亚军孙燕平.燃气蒸汽联合循环机组轴系振动问题综述.热能动力工程():.宋亚军黄葆华司派友.离合器对汽轮发电机组轴系振动影响分析.华北电力技术():.汽 轮 机 技 术 第 卷