某600 MW汽轮发电机组振动故障分析与处理

2011-06-07傅行军

电力工程技术 2011年6期

常鑫，傅行军

（东南大学火电机组振动国家工程研究中心，江苏南京 210096）

随着我国电力工业的快速发展，600 MW机组已经成为主力火电机组。这些大容量机组由于转子多、参数高、工况条件复杂，致使出现故障的可能性增加，处理难度变大。在这些故障中，不平衡引起的振动占70%左右，因此通过现场动平衡是消除故障的主要手段。但是当多根转子需要平衡时，需要多次实施动平衡方案，增加开机次数，造成的经济损失增加[1]。动平衡的谐分量法可以兼顾多工况、多测点振动的优点，在处理多根转子不平衡时，可以考虑多个转子同时加重的方案，减少了开机次数，最大限度地减小了经济损失，本文详细介绍了某台600 MW超临界机组振动故障问题，并通过动平衡谐分量法解决了振动故障，对在今后大容量机组处理类似问题具有一定参考价值。

1 机组概况及振动特征

某电厂3号机组是哈尔滨汽轮机厂生产的600 MW机组，汽轮机型号为CLN600-24.2/566/566型超临界、一次中间再热、单轴、反动式、凝汽式汽轮机，并配备哈尔滨电机厂制造的发电机。该机组轴系由高中压转子、低压Ⅰ转子、低压Ⅱ转子以及发电机转子和励磁机转子构成，轴系由9个轴承支撑，如图1所示。

该机组于2009年9月实施大修，大修中更换了2个低压转子次末级整圈叶片及高中压缸第一级动叶3片叶片。这次大修后出现振动故障，主要表现在带负荷运行过程中，3X，5X振动大，最大值均超过110 μm，4号、6号瓦振动大，其中6号瓦振动最大超过60 μm，带500 MW负荷时各测点振动值如表1所示。

为了进一步分析故障原因，各瓦振动波德图和定速下的频谱如图2、图3所示。

2 振动分析与处理

从表1中可以看出，机组带负荷运行过程中，3X轴振和5X轴振大，4瓦垂直振动和6瓦垂直振动大，针对3X和5X轴振大，分析图2中波德图和图3中各瓦的频谱图可知，各瓦振动均以工频为主，而且定速下振动幅值和相位稳定，说明2个低压转子振动故障属于典型的质量不平衡，可以用高速动平衡方法解决[2]。

（2）动平衡加重方案。从表1还可以得知，3X和4X振动相位同向，根据谐分量法，分解只有对称分量，故低压Ⅰ号转子的振动主要是一阶不平衡形式，可以通过一组对称配重消除，对于5X和6X振动的相位差在100°左右，分解如图6所示。对称分量=50∠296，反对称分量=64∠128。

分解后对称分量和反对称分量所占比例相当，故低压Ⅱ号转子振动同时存在一阶不平衡和二阶不平衡，可以通过一组对称配重和一组反对称配重消除，因此，综合考虑减少开机次数条件，决定同时在2个低压转子3个平面同时加重，最终的加重方案如下：在3号、4号侧对称加重，P3=560 g∠345，P4=560 g∠345；在5号、6号侧同时实施对称加重和反对称加重即在6瓦侧加重，P6=860 g∠350，加重模式如图7所示。

（3）对于4号瓦和6号瓦的瓦振较大，而轴振相对又较小，则是2个瓦的支撑刚度较低引起的，可以通过增加轴承紧力来提高轴承支撑刚度，所以为了消除此故障，决定将2个瓦的紧力增加25 μm。在降速过程为2 380 r/min时，4号、5号、6号的频谱如图8所示。

（4）4号、5号、6号瓦轴振工频值和通频值有一定的差别，通过分析频谱图得知，4号、5号、6号瓦轴振出现不同程度的二倍频分量并且在降速过程中表现明显。

对于出现的不同程度的二倍频分量，是由于2个低压转子间联轴器以及低压转子与发电机转子间的联轴器存在平行不对中引起的，由于调整联轴器的对中情况只能在检修中进行，综合考虑经济因素，建议在下次大修时严格低-低、低-发对轮找中心工艺。

3 处理后机组振动情况

经过动平衡处理以及增加轴承紧力后，机组顺利冲转到额定转速，并带满负荷运行，机组在满负荷时各测点的振动情况如表2所示。

从表2中可以看到，在进行动平衡试验后，3X和5X振动明显降低，在增加4瓦和6瓦紧力后，两瓦的瓦振也明显降低。4瓦、5瓦、6瓦还存在一定的二倍频分量，建议下次大修中，严格控制低-低、低-发对轮找中心工艺。

4 结束语

本文剖析了某台600 MW机组振动故障，经分析得出该机组振动故障是由于在大修后2个低压转子存在着较大的质量不平衡、轴承紧力不足以及低-低、低-发联轴器存在一定平行不对中等现象所致，通过在2个低压转子两侧的3个平面同时加重，降低了由于质量不平衡引起的振动，增加4瓦和6瓦的紧力，降低了4瓦和6瓦的瓦振。通过故障处理，各瓦振动都在合格范围，机组安全运行。通过对该机组的典型振动故障的分析，将谐分量法成功地应用于多根转子同时配重的动平衡试验中，减少了开机次数，减小了经济损失，为今后处理类似振动故障积累了宝贵的经验。