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汽轮机高压转子轴承振动波动原因分析(1)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2012/7/17 9:34:12   

  所属频道:  火力发电    关键词:  汽流激振 轴承振动 汽轮机

摘 要:我公司#2机组为俄制500MW机组,在机组高负荷期间,特别是机组负荷480MW以上, 高压转子#1、2 轴承振动和轴振很不稳定,存在较大波动,而且振动的波动与负荷以及高压调门开度关系密切, 振动出现波动的负荷点重复性很好。在机组负荷500MW,高压缸#1高压调门全开,#4高压调门基本未开情况下,#2高压调门开度57mm左右,#3高压调门开度15mm左右时,高压转子前后轴承(即#1、2轴承)振动明显增大,在#1、4高压调门开度不变情况下,#2、3高压调门偏离(开大或关小)上述开度,则高压转子前后轴承振动均会减小,且在此开度左右变化时,振动波动频繁,幅值较大且重复性好,初步分析认为,高压转子在高负荷时的不稳定振动属于汽流激振。

Abstract: Our # 2 units for the Russian-made 500MW units, the unit during the high-load, especially the load more than 480 high-pressure rotor # 1,2 bearing vibration and shaft vibration is very unstable, there is greater volatility, and volatility of vibration and load, as well as high-handed tone close to opening, vibration load fluctuations in a very good point repeatability. Load in the 500MW, high-pressure cylinder # 1 high-pressure full-tone, # 4 high-pressure basic tone is not open cases, the # 2 high-pressure tone about opening 57mm, # 3 high-pressure opening tone around 15mm, the high-pressure rotor bearings before and after (that is, # Bearing 1,2) vibration increases markedly, the high pressure in the # 1,4 tone opening unchanged circumstances, # 2,3 high-pressure pitch deviation (open large or small clearance) the opening, the before and after high-pressure rotor bearing vibration will reduced, and in this opening about changes, vibration fluctuations frequent, larger amplitude and good reproducibility, preliminary analysis of the view that high-pressure rotor in high-load instability vibration excitation belonging to steam flow.

1.俄制500MW汽轮机概况

我公司#2机组为俄制500MW机组,汽轮机为K500-240-4型超临界压力、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮机。汽轮机本体由一个高压缸,一个中压缸和两个低压缸组成,所有缸体均为双层结构。其中高压缸为回流式,采用喷嘴调节。新蒸汽经过两个高压主汽门、4个高压调门由汽缸中部进入左侧调节级和五个压力级,然后回转180度进入右侧六个压力级,然后排往再热汽冷段,再热蒸汽经两个中压主汽门、4个中压调门进入中压缸。中压缸排汽进入两个低压缸做功后排入凝结器,中低压缸均为对称布置。高、中压转子为整锻件,低压转子为套装件,所有转子的联接均为刚性联接。高压转子的前后支持轴承为摆动楔型轴承,每个轴承共有六块可倾瓦,中压转子前轴承为推力支持联合轴承,其余均为椭圆搪孔轴承。

2.汽流激振的特征

汽流激振主要特征:一是发生在高压转子部分。二是应该出现较大量值的低频分量且再现性好。三是振动的增大受运行参数的影响明显,如机组负荷、蒸汽流量、调门开度等,且增大应该呈突发性;

3.汽流激振的机理

汽轮机汽流激振力通常来自三个方面:

3.1 叶顶间隙激振力

汽轮机叶轮在偏心位置时,由于叶顶间隙沿圆周方向不同,蒸汽在不同间隙位置处的泄漏量不均匀,使得作用在叶轮沿圆周向的切向力不相等,就会产生一作用于叶轮中心的横向力(合力),也称为间隙激振力。该横向力趋向于使转子产生自激振动。

3.2 汽封汽流激振力

由于转子的动态偏心,引起轴封和隔板汽封腔室中沿周向蒸汽压力分布的不均匀,产生一垂直于转子偏移方向的合力,使转子运动趋于不稳定。

3.3 作用在转子上的静态蒸汽力

在喷嘴调节的汽轮机中,由于调节级喷嘴进汽的非对称性,高压蒸汽会产生一个不对称的蒸汽力作用在转子上,在某个工况下其合力可能是一个向上抬起转子的力,从而减少了轴承比压,导致轴瓦稳定性降低。此力的大小和方向受机组运行中各调节阀的开启顺序、开度和各调节阀控制的喷嘴数量的影响。

4.振动故障分析

高压转子#1、2轴承在大负荷时发生的不稳定振动属于低频振动。汽轮发电机组轴系产生突发性低频振动的原因主要有轴承油膜振荡和汽流激振,二者均属于不稳定自激振动。系统一但失稳,振幅将随时间迅速发散,呈现突发性的振动特征,均为低频振动,造成的危害较大,严重时可能被迫限负荷运行,降低了机组的可用率,或因振动大造成机组跳闸,严重威胁机组安全。

我公司#2机组属于俄制大容量高参数超临界机组,#1、2轴承为可倾瓦轴承,轴瓦本身的稳定性较好;通过多次跟踪机组升降负荷过程,注意到在450M W以前,#1、 2轴承轴振没有明显的低频成分,450MW以后出现明显低频成分,480MW以后低频成分显著增加,满负荷500M W时,低频振动值和出现的频繁程度都大大增加。不稳定振动随负荷的变化特征具有较好的重复性,并且这种不稳定低频振动同时发生在高压转子的两个轴瓦上。所有这些都表明该机组高压转子的不稳定振动属于汽流激振的可能性较大。

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