300MW机组运行中振动突增的原因及处理

北极星电力网技术频道作者:3 2007/12/21 13:48:40

关键词: 300MW 300MW机组振动

1概况

韶关发电厂10号机组汽轮机为东方汽轮机厂生产的N300-16.7/537/537-4型机组。该机组为亚临界中间再热两缸两排汽凝汽式汽轮机，高中压部分采用合缸结构，低压缸为对称分流式，采用双层缸结构。汽轮机的4个支持轴承均为带球面轴瓦套的椭圆轴承，1，2号轴承为双侧进油，3，4号轴承为单侧进油，机组可实现2种不同的进汽方式，即单阀(全周进汽)和顺阀(部分进汽)。

机组自2001年投产以来，运行状况基本稳定，2002年进行过1次检查性大修，在机组进行汽门活动(全行程关闭)试验时，1号轴承轴振出现瞬间增大的现象。

2002-03-18T10:39:05，机组负荷295MW，顺阀进汽，1号轴承X方向轴振突增至260祄，Y方向轴振增大至238祄，振动保护动作，跳机。

2002-03-18T16:17:59，机组负荷291MW，单阀进汽，1号轴承X方向轴振突增至270祄，Y方向轴振增大至265祄，振动保护动作，跳机。

此2次振动跳机有一个共同点是：振动首先出现小幅波动，跳动一段时间后，产生一个阶跃，振动突然剧增超过保护值，振动保护动作跳机。根据DCS数据记录，从振动出现阶跃变化到超过振动保护动作值时间在10s之内。

2原因分析

由于振动异常同时出现在几乎所有的振动测点，各测点的最大振动值不同，且同一天的上、下午分别发生1次，如果3300监测系统存在故障，只可能1块卡板的2个通道同时出现问题，所以，可排除TSI监测系统故障，跳机确实是振动过大造成的。

一般情况下，运行机组出现振动突发性增大有3种原因，即转动部件飞脱、轴系失稳、动静碰磨。

如果发生叶片、围带等转动部件飞脱，振动会阶跃增加到一个固定值保持不变，其后不会再恢复。若是因为转动部件飞脱引起振动，则机组跳机后重新启动到3000r/min时就会同现振动异常。该机组的振动问题显然不在于此。

机组正常运行中发生动静碰磨引起的振动异常，在多数情况下是振动缓慢增大，少数情况振动急剧增大，通常是伴随着运行操作或膨胀、差胀的异常。调门开度的变化也会造成轴颈和转子位置的变化，进而引起碰磨，发生激振动。结合机组当时的运行情况及DCS记录，可以否定因动静碰磨和转子热弯曲而造成振动跳机。

第3种引起突发性振动的原因是轴系失稳，失稳有2种原因，一种是油膜振荡，另一种是汽流激振。汽流激振主要特征是：(1)振动的增大受运行参数的影响明显；(2)振动产生时会出现较大量值的低频分量，频率为转子的第一阶固有频率。油膜振荡可以发生在变速情况下，也可以发生在定速运行时。

从DCS曲线看，机组跳机前主蒸汽、再热蒸汽温度与压力十分稳定，润滑油温维持在40℃，机组膨胀和差胀正常。结合机组振动发生前的运行工况及DCS的数据记录，同时考虑到：

(1)振动增大时，运行操作人员并没有进行任何加减负荷操作，外界没有产生挠动；

(2)大振动发生在高中压转子区；

(3)该机组投产后没有发生过动静碰磨；

(4)机组跳机后，随着转速的下降，1号轴承轴振迅速减小；

(5)1，2号轴承为椭圆瓦。

从振动发展的速率看，可初步判断1，2号轴承的突发性大振动是由于高中压转子出现了失稳而引起的。

2002-04-07，减负荷至200MW，机组单阀运行，进行汽门活动(全行程)试验。首先进行第一组自动主汽门活动试验，关闭2，3号高调门，开大1，4号高调门，各测点振动正常；然后进行第二组自动主汽门活动试验，关闭1，4号高调门，开大2，3号高调门，开大过程中，1号轴承X，Y方向振动突增。连续进行2次，情况相同。

这些特征表明：进行第二组主汽门活动试验时，2，3号高调门进汽而1，4号高调门不进汽，汽流作用使得1号轴颈发生位移，移向1号轴承油膜不稳定区，激发起油膜半速涡动，造成突发性振动。由此可见，10号机组突发性振动剧增的原因是汽流激振和半速油膜振荡共存使得高中压转子失稳。

3处理

3.1检查与测量

利用机组临修，对1，2号轴承进行揭瓦检查，测量轴径间隙，并检查轴瓦钨金磨损状况，1号轴承上瓦光滑，完全无磨痕，下瓦在垂直正下方轴承面有轻微磨损，张角约45。；2号轴承上瓦光滑，完全无磨痕，下瓦有明显磨损痕迹，垂直方向的钨金顺转向左方转移，在轴承的左侧间隙中堆积，堆积层最厚处约0.30mm，由于轴颈的旋转，形成了与轴颈吻合的圆筒型轴承面。

3.2处理措施

(1)在符合厂家设计标准的前提下，修刮2号轴承的下瓦面，对2号轴承的上瓦中分面进行磨削。

(2)上抬1号轴承0.05～0.08mm，单侧垫块下加垫0.03～0.05mm，以增大1号轴承的比压，提高稳定性，同时可以降低2号轴承负荷。

(3)1号轴承瓦枕下方加垫0.05mm，左侧加垫0.03mm，2号轴承的标高不做调整。

机组检修完毕，重新启动，在各暖机转速下及带负荷时对1～4号轴承X，Y方向振动进行了测量，从机组启动升速到带额定负荷，机组各振动相对平稳，并没有出现大的波动，而且机组带额定负荷时1，2号轴振较临修前下降10祄多，但进行第二组主汽门活动试验时，1号轴振突增，增大的成分仍是半频25Hz，机组仍存在油膜半速涡动致使高中压转子失稳。

(4)将1，2轴承更换为可倾瓦。

根据临修检查的结果分析，2号轴承已经由原来的椭圆瓦变成圆筒瓦，轴瓦稳定性已较大程度地降低，对机组长期的安全稳定运行存在极大威胁。经与东方汽轮机厂协商，将机组1，2号轴承更换为可倾瓦式轴承，以提高稳定性。

该类型轴承采用5瓦块式轴承，上瓦为3块，下瓦为2块，各瓦块在支持点上可自由滑动。机组运行中，轴承瓦块在油层的动压力下，各瓦块均可以单独自由地调整位置，以适应转速、轴承负载及负荷变动等动态条件的变化。该轴承每一瓦块的油膜作用力都通过轴颈的中心，所以，不存在引起轴心滑动的分力，具有极高的制动性，能有效地避免油膜的自激振荡和间隙振荡，同时亦对不平衡振动有很好的限制作用。

机组小修结束启动后，对各轴承的振动进行测量并与换瓦前测得的振动值进行对比，数据表明各轴承的振动状况得到明显的改善，进行第二组主汽门活动试验，1号轴承的轴振增量已明显下降，振动值最高不超过80祄，且半频振动已基本消失。

来源：佚名

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