330MW汽轮机高中压转子间断性振动诊断处理构架

摘要：汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械。

又称蒸汽透平。主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。330MW汽轮机是汽轮机组的常见类型，在330MW汽轮机组运行的过程中，由于转子与油挡之间出现摩擦引起的间断性诊断是330MW机组运行过程中的多发故障，大唐珲春发电厂3、4机组容量均为330MW，机组在运行的过程中出现了高中压转子间断性振动的问题，本文主要分析这一问题的解决方式。

关键词：330MW汽轮机 高中压转子 间断性振动 诊断

在330MW汽轮机组运行的过程中，由于转子与油挡之间出现摩擦引起的间断性诊断是330MW机组运行过程中的多发故障，与一般的油挡相比而言，接触式油挡与浮动式油挡有着无间隙以及间隙小的优势，能够有效避免润滑油的外溢。但是，就现阶段的情况来看，我国的330MW汽轮机在运行的过程中出现了高中压转子间断性振动的问题，尤其是不平衡相应高转子。大唐珲春发电厂3、4机组容量均为330MW，机组在运行的过程中出现了高中压转子间断性振动的问题，下面就针对这一问题的解决方式进行深入的分析。

1 基本情况

大唐珲春发电厂3、4机组容量均为330MW。汽轮机概况及技术参数：大唐珲春发电厂N330-17.75/540/540型汽轮机为亚临界、一次中间再热、单轴三缸双排汽、冲动凝汽式汽轮机。由北京北重汽轮发电有限责任公司引进法国阿尔斯通公司技术生产。汽轮机本体为三缸双排汽，单轴布置的冲动、凝汽式机组。采用喷嘴配汽方式。汽机额定功率为330MW，最大功率为345MW，转动方向从汽机向发电机看为逆时针方向。高、中压部分为分缸结构，具有独立的高压缸和中压缸。高、中压缸是头对头布置，低压部分为一只双分流双排汽的低压缸。高、中压转子汽流方向相反，低压缸由中间进汽通过导流环双向分流，因此轴向推力互相抵消，而且推力轴承的正、反向推力瓦块的面积是相等的，所以本汽轮机组推力轴承具有较大的承载余量。运行到2014年4月12日，3号机组瓦轴振出现间断性振动爬升的问题，振幅从60μm上升到139μm，超过停机保护值，严重威胁到整个机组的安全运行。

2 3号机组瓦间断性振动波动特征分析

第一，3号机组瓦间断性振动波动的过程中机组运行情况稳定，因此，未对其进行针对性的调整，瓦轴振开始从60μm上升，经过了4h之后，上升到了90μm，后来轴振升到130到142μm，在减少5到20MW的负荷之后，振动回落到65μ。振动开始恢复正常，振动过程约30min，在振动过程中，其他瓦轴振幅也出现了一定的变化。

第二，机组间断性振动周期难以确定，从出现的几次波动情况来看，波动时间最长间隔为42h，最短时间为17h。

第三，从几次运行数据来分析，本组振动波动过程中，振动频谱为工频分量，波动主要为工频分量波动，也存在相位变化问题。

第四，从几次振动来分析，本机组最高负荷为245MW，最低负荷为145MW，这就显示，负荷范围较大时就会产生间断性振动。

第五，将配汽方式从传统的顺序阀改成单阀，并提升润滑度的温度，瓦间断性振动问题并未得到显著改善。

3 3号机组瓦间断性振动波动的原因与碰摩位置的确定方式

3.1 3号机组瓦间断性振动波动的原因

综合各种表现能够得出，汽轮机高中压转子出现了动静摩擦的问题，在振动上升到130μm左右时就出现回落，因此，该种振动属于轻微动静碰摩，在碰摩完成后很容易出现动静分离的问题，这也是导致3号机组瓦间断性振动波动的原因。

3.2 碰摩位置的确定方式

330MW汽轮机出现动静碰磨的位置可能为隔板汽封、轴封、轴瓦、油挡几个位置，机组在2012年2月完成大修之后，运行情况一直正常，因此，摩擦位置可以存在几个问题：

第一，研究认为，高中压转子轴封与汽封出现碰磨可能性并不大，除非气缸跑偏或者轴瓦出现了严重的磨损，会导致轴系标高发生一定的变化。

第二，瓦油挡位置可能有润滑油碳化物积聚的问题，这就会与转子出现动静碰磨，继而出现振动波动的问题，该种问题发生的概率较大。在330MW机组运动的过程之中，轴承箱是一种微负压的状态，外界灰尘与颗粒很容易进入到轴承箱之中，如果保温工作不到位或者轴封出现漏汽问题，那么就会导致油挡位置温度升高，久而久之，润滑油就会出现碳化的问题，这些碳化物硬度是较高的，如果碳化物越来越多，就会与转子出现碰磨，继而出现振动波动。

为了确定高中压转子间断性振动出现的原因，使用红外测温仪来测量瓦轴封位置的温度，测量结果显示，封端温度高达280℃，转子温度也达到了180℃，油挡测量温度为130℃，这基本上可以确定为油碳化碰磨问题导致。

3.3 油挡碰磨原理分析

3.3.1 转轴与浮动环之间的干摩擦

330MW汽轮机组浮动油挡在运行的过程中基本上不会出现漏油的问题，即使漏油，剂量也很小，漏油量无法满足转轴与浮动环之间油膜的形成需求，出现了干摩擦的问题，这种问题会影响转轴受热问题，出现热弯曲问题，这种摩擦振动往往会存在很长的时间。

3.3.2 安装或者结构不当

为了提升汽轮机组的密封性，需要控制好径向间隙，但是如果轴向间隙过小或者径向过小都会导致浮动环出现卡涩问题，如果轴向间隙过大或者径向过大，就常常会导致浮动环出现倾斜问题，引发卡涩问题。

3.3.3 材料质量不过关

就现阶段来看，很多浮动油挡，尤其是高中压转子轴瓦浮动油挡经过一段时间的运行之后，只要停机检查就可以发现浮动环的问题，如果无法保障设计间隙，很容易出现间断性振动问题。同时，由于聚氟乙烯材料、石墨、毛毡条组成的接触式油挡与浮动油挡，虽然这些材料硬度不高，但是如果接触到较高的压力，摩擦中的发热情况就会较为严重，而由于转轴振动、晃度、弯曲等问题的影响也会出现间断性振动。

在这种振动过程中，热弯曲不平衡与转子不平衡方向一致的情况下，振动情况最严重，反之，振动情况是最小的，在振动的过程中，由于油挡摩擦出现的振动问题是较为严重的，在这一周期之中，会导致相位出现一定的变化。

4 振动问题解决措施

对于这种振动问题，需要从检修与运行方面进行处理，在检修时，可以采用如下的措施来消除振动：

第一，适当增加径向的间隙；

第二，使用润滑油。

在使用润滑油时，要注意保持油的清洁度，这不仅可以提升润滑效果，还能够避免浮动油挡与转子之间出现摩擦。

在运行方面，不仅需要做好振动监测工作，还需要对高中压转子的运行状态进行深入的分析，制定出科学的控制手段，这些控制手段有增加电负荷、减小抽气量与切换进行阀几种方式。

5 结语

本研究的330MW汽轮机高中压转子间断性振动出现的原因是由于油碳化碰磨问题导致，这种振动问题对于汽轮机的正常运行会产生极为不良的影响，为此，需要做好振动监测工作，对高中压转子的运行状态进行深入的分析，注意保持润滑油的清洁度，即时地消除运行安全隐患。

参考文献：

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[3]肖高绘，葛庆，蒋浦宁，李道云.600MW超临界机组高中压转子弯曲的动平衡修复[J].热力透平，2009（04）.

作者简介：李鹏程（1973-），男，山东诸城人，中级工程师，大本，研究方向：330MW机组汽轮机改造与创新技术工作。