1000 MW超超临界机组冷态启动振动分析及处理

秦希超，郭杰

(广东粤电靖海发电有限公司，广东 揭阳 515223)

0 引言

广东粤电靖海发电有限公司#3机组汽轮机为N1000－25.0/600/600型超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、冲动凝汽式汽轮机，设计额定功率为1000 MW。机组设计为高压缸启动方式，采用一级启动旁路，容量为35%锅炉最大连续蒸发量(BMCR)，只能满足机组启动需要，不具备保护功能。未设高压缸排汽逆止门。

机组轴系由汽轮机高压转子、中压转子、低压转子(A，B)及发电机转子组成，各转子均为整体转子，无中心孔，各转子间用刚性联轴器连接。汽轮发电机组轴系中#1～#4轴承采用可倾瓦式轴承，#5～#8轴承采用椭圆形轴承，#9，#10轴承采用端盖式轴承。各轴承上瓦的X，Y向装有轴承振动幅度测量装置，下瓦装有测温元件。推力轴承位于高压缸和中压缸之间的#2轴承座上，采用倾斜平面式双推力盘结构。

1 冷态启动过程中的振动情况

2011－01－23，冷态启动时操作过程及振动数值如下:

05:50，高压缸暖缸结束，主蒸汽压力为9.8 MPa，温度为343℃，再热蒸汽压力为0，高压缸调节级内缸下壁温度为150℃，中压主汽门前管道上壁温度为142℃、下壁温度为85℃，中压进汽管内壁金属温度为95℃，中压排汽室温度为167℃，转子偏心度(CRT显示器显示值)为0.052mm，轴向位移为－0.070 mm，润滑油温度为36℃，油压为0.18 MPa，盘车电流为28 A。

06:18，汽轮机挂闸，冲转到200 r/min进行摩擦检查，#5瓦#1测点温度为45.2℃，#2测点温度为45.0℃，#3测点温度为44.0℃;检查没问题后继续升速到700 r/min，#5瓦温度升到53.0℃，检查其他瓦温度无异常。3X，3Y轴振动幅度开始增大，最大时达到 108 μm。

07:50，升速到1 500 r/min，在升速过程中，3Y，4Y轴振动幅度增大较快。

07:57，3Y轴振动幅度升至 240 μm，4Y 轴振动幅度升至190μm时手动打闸停机，3Y，4Y轴振动幅度升到250 μm以上后开始缓慢下降，转速升到84 r/min时，3Y轴振动幅度还有108 μm，在中压缸靠机头侧用听针听到机内有轻微摩擦声，转子从1471 r/min到完全静止，惰走时间为48 min。

汽轮机转速升至1462 r/min时，3Y轴振动幅度为234μm，3X轴振动幅度为136μm，4Y轴振动幅度为88 μm，迅速在集控室手动汽轮机打闸(不破坏真空)，随后，#3，#4轴承振动幅度分别飞升至最大值:3Y轴振动幅度为254.7 μm，3X轴振动幅度为201.8 μm，4Y 轴振动幅度为203.5 μm，4X 轴振动幅度为118.7 μm，#3，#4轴承各测点最高温度分别为72.5和61.7℃。汽轮机转速从1452 min到完全静止，惰走时间为47min。#1～#11轴承振动参数见表1。

2 原因分析

根据以上现象，转速在200 r/min时，振动无异常，到700 r/min时振动逐渐变大，3Y相位移动30°，发生动、静摩擦，在继续升速过程中，振动相位移动53°，停机惰走过程中听到有明显摩擦声且振动下降较慢，认为中压缸中间汽封有碰撞摩擦。

在冷态冲转过程中，#3轴承出现过几次振动过大而被迫打闸的事件。#3机组在2011年5月20日冷态启动，汽轮机冲转至700 r/min低速暖机30 min后升速，升速至1 500 r/min时，#3，#4轴承振动过大，手动停机;惰走过程中，#3，#4轴承振动仍偏大，且低转速时能听到轴封处有轻微摩擦声，手动打闸后重新盘车4 h，700 r/min转速下暖机90 min后冲转至1500 r/min，振动正常。暖机后参数见表2。

表1 冲转过程中各轴承最大振动幅值

表2 700 r/min暖机后参数

#3机组未设高压缸排汽逆止门，启动时再热蒸汽温度无法控制，且再热管道没有暖管。在投轴封时，中压缸已被加热到170℃;在冲转时，中压进汽管内壁金属温度为95℃，而且再热蒸汽管道长，暖管不充分，有可能出现再热蒸汽受冷凝结、中压缸进汽带水，使中压缸局部冷却收缩而造成动、静摩擦。

可适当延长700 r/min转速下的暖机时间，由上面2次冲转可以看出，当中压进汽金属温度由166℃升至177℃，与中压排汽室内壁温度差降至25℃以下时再进行升速，振动得到有效控制。

3 解决对策

#3机组冷态启动时，严格按照冷态启动曲线进行主蒸汽、再热蒸汽参数控制。

(1)系统采用一级大旁路，再热器温度无法控制。利用高压缸倒暖蒸汽对再热管道进行暖管，在暖管结束后可适当保留一部分蒸汽继续对管道进行加热。暖管操作方法:

1)高压缸倒暖管道暖管，暖管时把再热器冷段、热段管道上所有疏水门全开。

2)暖管充分后，开启高压缸倒暖阀至10%位置，使高压缸预暖蒸汽从再热器冷段管道进入高压缸和再热器。

3)高压缸倒暖阀调整开度，待调节级后高压内缸内壁温度达到150℃后，进行闷缸。

4)闷缸时把再热器冷段疏水门关闭后投自动，用再热器热段管道疏水及中压主汽门前疏水对中压主汽门前管道进行暖管。

5)在闷缸结束进行排汽泄压到0.1 MPa时，关闭VV阀，关小导管疏水门，关再热器冷段管道疏水门后投自动，打开中压主汽门前管道及阀座疏水，对再热器管道继续进行暖管。

当调节级后内壁温度高于150℃，中压主汽门前温度在120℃以下时，可按上面方法对再热器管道进行暖管。

(2)延长700 r/min转速下暖机时间，保证90 min以上中速暖机。

(3)冲转后，可在再热器壁温允许的情况下，快速提高再热蒸汽温度。

［1］叶绍义.1000 MW超超临界机组汽轮机振动原因分析及解决对策［C］//600/1 000 MW超超临界机组技术交流2009年年会论文集.上海:中国动力工程学会，2009.

［2］王新宇，贾金祥，边广平，等.200 MW机组首次启动振动大的原因分析和处理［J］.内蒙古电力技术，2002(20):29－31.

［3］胡念苏.汽轮机设备及其系统［M］.北京:中国电力出版社，2003.