某厂600 MW机组2瓦轴振突变原因分析及处理

聂艳云

摘 要：火电厂机组振动是一种复杂物理现象，由于振动带来不安全的隐患，近年来时有发生这方面案例。随着600 MW大型机组大批投运，均安装了在线振动监测系统和离现振动分析仪，给专业技术人员全面了解大修后机组整体启动和在网运行过程中设备的状态，识别故障早期特征，故障部位发挥独特的作用。

关键词：轴振突变 原因分析 处理

中图分类号：TK268 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（a）-0115-02

1 机组概述

某厂#2汽轮发电机组是由哈尔滨汽轮机有限公司生产的N600-16.7/538/538-1型汽轮机组。该机组在2013年5～7月进行大修，大修前2号轴振动X，Y方向振动偏大83/100 μm间。大修后开机，振动不稳定，通过试验分析振动的主要原因是动静摩擦，检修寻找摩擦源处理后振动良好，解决了2006年以来2号轴承振动偏大的问题。

2 该机历史振动故障经过

大修前后的振动状况：

2006年9月#2机#2瓦在检修后，于11月18日开机。3000 r/min时2X=130 μm，2Y=148 μm，开机过程中各瓦振动很不稳定，带负荷运行后#2瓦轴振在115～150 μm左右波动，停机过临界转速1650 r/min；2X=179 μm，当时对#2瓦轴振仍偏大的原因分析。

（图1）为带负荷300 MW时，2X=130，2Y=150 μm爬升，（图2）2X，2Y为随负荷变化不稳定波动。

当时分析认为：#2机整套启动以来的运行情况及两次对#2瓦轴振超标的处理情况分析，#2瓦轴振超标的主要原因如下。

（1）中-低对轮垫片止口间隙超标，使中-低对轮同心度在运行中发生变化，产生质量不平衡。

（2）因汽缸变形、基础沉降不均匀，使中-低转子对轮中心发生了较大偏差，对#2瓦轴振有一定影响。

（3）本型机组轴封间隙设计得较小，安装后允许存在碰摩，整套启动时2Y轴振主要是碰磨引起的，目前仍有可能存在碰摩。

#2机组在2008年4月1日～5月27日进行首次B级检修。高中压隔板汽封全部更换成布莱登汽封；中低对轮第3、6、9、12、15、18、21、24号螺栓进行了重新铰孔并更换新螺栓及配重。轴系中心按设计值调整。开机冲转，过临界转速，定速3000 r/min，并网二瓦轴振问题依然效果不佳。

#2机组自投运以来，#2轴承轴振动就一直随着负荷增加而增大并伴有跳变现象，按理来说通过大修对中、低对轮的精心联接和处理，其振动问题应得到较好的解决。但在这次机组带负荷中（大修后），#2轴振动依然如故，引起振动的主因不详。

3 通过故障诊断分析短时间处理经过

2013年7月23日大修后开机到2013年10月30日利用调度开机共六次机会，通过在线监测采集开停机相关数据及时分析故障原因。

7月25日二瓦轴振运行中幅值突跳上了一台阶，同时注意收集2013年7月23日和10月6日开机波特图1596 r/min过临界；3000 r/min振幅相位进行分析。

原因分析：根据振动的典型特征，结合机组历史状况，原因可能两个方面。

一是中-低靠背轮有松动；二是摩擦。为此每次开机重点测量临界转速和工作转速振幅相位变化，热态开机试验可以看出二瓦过临界1596 r/min和3000 r/min数据没有飞脱故障的特征。而碰磨引起热弯曲振動的特点是：只在机组冷态启动和带负荷过程中才发生，有功升得快振动随机增大，负荷稳定振动减小，停机时不显著反映振动的区别。

2013年9月21日开机二瓦轴振动突增，开机过程出现最大达274μm，随后再开机，从趋势图看出平稳，最大振幅在163μm，分析认为是暧机不够引起局部碰磨造成的，不是飞脱引起的静不平衡分量为主，另外从该机并网后振幅波动和结构特点分析认为，振动主要分量是基频分量，按振动分类应是普通强迫振动，从周期性波动特征不是轴系同心度和平直度偏差引起，因为没出现2X，nX分量与中心发生变化特征不符，从而排除中心不正问题，那么引起这种振动的原因只能是旋转性不平衡？旋转体不平衡引起的振幅、相位会发生周期性变化，它的相位变化决定于旋转性不平衡产生的幅值，当旋转体不平衡振动大于转子上原始不平衡振动时相位就会变化。当大轴上扰动力长期存在转子就会出现随时间，受热应力弯曲而缓慢或急剧变化的特征。当旋转不平衡量与转子原始不平衡在同一相位时，呈现的振动为增大相反为减小，它随时间变化是没规律性。通过机理分析及相关试验，排除了转子叶片有飞脱的可能后，注意力锁定在寻找引起碰磨的部件上，2013年10月21日治理工作从以下几点展开。

（1）从消除轴颈扰动力过大入手进行排查，寻找碰磨能长时间存在的顽固性原因。

（2）提高轴瓦稳定性。

（3）同时复查高-低中心。

4 检查发现的问题

揭二瓦先是发现瓦两侧油封环变形卡涩，揭推力瓦后发现两侧油档碰磨痕迹明显，现场发现2～6号轴瓦浮动油档含推力瓦铜质挡油环存在设计缺陷，受到油温油压、以及自身连接方式的影响，导致长时间运行过程中易出现连接螺栓脱落、以及椭圆变形后易造成油膜无法形成，产生动静部分摩擦，是诱发轴系振动的主要因素，修刮后对二瓦顶隙作了相应调整、中心复查、装复开机。

5 处理后开机及效果

2013年10月30日，#2机处理推力瓦油档磨擦问题后开机测试，转速3000 r/min，并网后负荷527 MW，二瓦相位、振幅均稳定。

从处理上述问题后开机采集的波特图显示，高中压转子过临界1568 r/min时振动最大值一瓦：X=86 μm∠19；Y=80 μm∠97；二瓦：X=113 μm∠343；Y=111 μm∠72，3000 r/min时采集到数据均在良好范围内88 μm以下，通过开机验证上述分析是正确，经带负荷168小时及近段超负荷试验650 MW时，二瓦轴振，瓦振和相位均稳定。9瓦轴振动通过在基础与台板间底部加垫片厚度分别为0.55 mm的垫片后，2013-12-14日开机到时3000 r/min、并网、带负荷后，X=96 μm；Y=72 μm；瓦振动=23 μm，到此#2机组长期以来轴系振动不稳定偏大的问题彻底根治。

6 结语

本文对哈汽亚临界600 MW汽轮机推力瓦油挡摩擦振动问题的试验、分析、处理进行了归纳总结，对解决同类型机组类似振动故障有重要参考意义。

参考文献

[1] 施维新.引进型300 MW机组轴系振动特性测试和分析[J].中国电力，1998，31（4）：3-7.

[2] 张国忠.大机组运行中的摩擦振动分析[J].湖南电力，1999，19（1）：11-14.

[3] 刘石，杨群发.超临界600 MW机组振动问题分析与轴系平衡[J].广东电力， 2007，20（9）：43-46.