1000MW汽轮发电机组轴瓦振动故障及治理措施

谢小强

【摘 要】针对电厂机组汽轮机冲转期间发生的瓦振故障，分析了振动原因以及治理措施，总结了超超临界百万千瓦机组汽轮机运行过程中瓦振的影响因素及治理措施。

【关键词】超超临界 振动 动平衡 接触面

【中图分类号】TK267 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0062-02

1、轴系结构

本文介绍该汽轮机发电机组选用由上海汽轮机厂制造的N1000-26.25/600/600 （TC4F）型超超临界、一次中间再热式、单轴、四缸四排汽、单背压、八级回热抽汽、反动凝汽式汽轮机，机组轴系主要由高压转子、中压转子、低压转子、发电机转子及集电环转子组成，各转子之间均采用刚性联轴节连接，汽轮机机组的4个缸的转子由5个径向椭圆轴承支撑，而发电机与励磁机转子由3个径向椭圆轴承支撑，其轴系布置如图1所示。

该机组配有1套由 VM600构成的TSI系统，可连续采集机组轴系各轴承处轴振、瓦振、 转速、轴向位移等参数。

2、4号瓦振动处理概况

机组自4月12日首次冲转，至3000r/min时，4号瓦振为 9.3、8.6mm/s，随后瓦振逐渐爬升，2h后振动爬升至11.8mm/s（跳闸值）而跳闸。经停机处理后，由于安装不善，第2 次于4月27 日再次开机，刚到3 000r/min，4号瓦振为7.1、7.9mm/s，定速3 000 r/min时，4号轴振、瓦振急剧爬升，仅30min瓦振就达到10. 8、11. 6mm/s，机组被迫停机。再次处理后，机组于5月8日冲转至3 000 r/min，4号轴振、瓦振较修前有明显的好转。机组空负荷定速运行近4 h，4号瓦振已爬升至8.0mm/s，之后定速阶段，4号瓦振基本稳定，带负荷后，基本稳定在8.5～10.6mm/s。因此，总体机组的振动水平仍偏大。第4次停机处理后，机组于7月9日冲转至3 000 r/min，4号轴振、瓦振较修前有很大幅度的降低。机组在3 000 r/min及满负荷运行时，4号瓦振动最高315mm/s、3.8mm/s、30.6μm。整个轴系的振动情况都非常理想，全部都达到优秀标准。

3、振动处理过程及特征分析

3.1第一次处理情况

机组自4月12日首次冲转，至3 000r/min时，4号瓦振为9.3、8.6mm/s，随后瓦振逐渐爬升，2h后，振动爬升至11.8 mm/s而跳闸。停机后，4号瓦检查发现了以下几个问题。

①上轴承盖与上轴承之间间隙检查，A排侧0.19～0.45mm，B排侧0.17～0.50mm。标准为0.20 +0.05mm。

②上瓦打开，发现有2处凹槽缺陷。一处靠近中分面200mm，电端10mm，长度约5mm，深度约2mm，宽度约4mm，此缺陷较大；另一外距中分面140mm，电端104mm，长度约4mm，深度约2mm，宽度约2mm，此处较小。

③检查侧隙C1、C2间隙，0.05mm不入。装复时调整至设计值0.15

+0.02mm。

④轴承上部间隙为0.72～0.74 mm，正常。侧隙分别为0. 45～0.55，与设计比，偏小0.05～0.10mm。

⑤轴承底部调整块有一贯穿的划痕迹，宽度约2mm，深约0.5mm。轴承支座也有贯穿的划痕迹。

各部分螺栓紧固情况良好。轴承座油档检查，电机端基本无磨擦痕迹，汽机端有轻微磨擦痕迹，应属于正常现象。转子对轮同心度及晃动度检查，基本正常。

4号瓦检查结果表明小问题很多，能在现场调整处理主要是瓦盖间隙、瓦盖 C1、C2间隙。轴承底部和轴承支座贯穿划痕要返厂处理，需要较长的工期，鉴于当时电厂的运行状态，开机不是很方便，为了验证是否仅仅由于间隙调整不到位而引起振动爬升，确定仅将几个间隙值调整到设计值，并在低压转子A加重0.83kg，加重位置为逆转向200°。轴承底部调整块贯穿的划痕迹未作处理，安装单位在瓦检修的过程中使贯穿的划痕程度有所加重。于4月27日再次开机，刚到3 000r/min，4号瓦振为7.1、7.9 mm/s，定速3 000 r/min时，4号轴振、瓦振急剧爬升，仅30min瓦振就达到10.8、11.6 mm/s，机组被迫停机。

这次开机的情况表明，仅将间隙调整好，对瓦振动未有改善，4号轴振动经过加重处理有下降，瓦振较未处理前恶化，而这次仅是贯穿痕迹恶化，就导致瓦振恶化，因此必须处理贯穿痕迹。

3. 2第二阶段处理情况

4号瓦振原因分析及检修方案

经与厂家多次沟通，拿到轴瓦支承垫块与轴承支架接触面安装详细要求。该轴承的支承垫块为圆球形，而轴承支架为圆柱形，两者接触理论上为线接触，经研磨后，此处将形成类似橄榄球形状的接触面，接触面中部宽度约20mm。对照此次划伤部位，正好就是在接触部位。且接触面情况也不好，形成类似两头接触，而中间脱空的形式（此类情况应严格控制出现）。因此，原因判断为接触面不良。根据以上分析确定检修方案如下。

①返回原加工厂处理轴承底部调整块，返回原加工厂加工轴承支座，要求全部恢复到出厂状态。

②现场对底部调整块和轴承支座进行研磨确保接触面符合安装要求。

③装复过程中再发现轴承支架与主轴的垂直度不好，去除1个定位螺栓，用百分表监视旋转1.3mm后，调整垂直度良好，并保证了轴承底部接触面合格。

④根据电试院的检测数据，调整 4号瓦平衡块角度为逆转向150°。

4号瓦再次处理好以后，机组于5月8日冲转至3000r/min，4号轴振、瓦振都已跟6号机组相同水平，且较修前有明显的好转。机组空负荷定速运行近4 h，4号瓦振爬升至810、8.5 mm /s，之后定速阶段，4号瓦振基本稳定。

额定转速运行近4 h情况表明，这次检修处理已使 4号瓦振和轴振得到明显的改善，机组已经能在空负荷阶段长时间运行。但 4号轴振、瓦振仍然存在爬升现象，瓦振仍存在较小幅值的突升、突降阶跃现象。4号轴振、瓦振都以1X倍频分量为主，爬升也以 1X倍频分量为主，爬升过程相位基本不变，说明机组发生了强迫振动。

机组于5月11日并网带初负荷 90MW，4号瓦振达到 9.4、10.2mm/s，2h后，4号瓦振已爬升至10.8、11.5 mm /s，在110 MW稳定运行近20 min，4号瓦振在10.8、11. 4mm /s上下波动，3号轴振和瓦振也爬升较为明显。轴振为CRT显示的X、Y方向均方根值，可知机组其他各瓦振动极不稳定，存在着并网带负荷后机组振动缓慢变化的现象，给机组振动诊断及处理带来一定的难度。

3. 3 第三阶段处理情况

机组于6月23日停油泵、停盘车开始检修。主要检修情况如下：

①测量低—低对轮同心度，测量位置在对轮中部。结果良好。

②加装平衡块。