600 MW超超临界汽轮机振动问题分析及处理

2015-04-24邴汉昆郭佳雷陈浩庞乐

综合智慧能源 2015年9期

邴汉昆，郭佳雷，陈浩，庞乐

(华电电力科学研究院，杭州 310030)

0 引言

在国产600MW机组中，汽轮发电机组高中压转子经常因运行操作不当或其他原因而弯曲，主要表现为机组带负荷运行时振动不大，但启机或停机过程过临界时振动超标，甚至引起跳机，严重影响机组的安全运行。

目前，大型汽轮发电机组转子弯曲故障的常见处理方法有2种:一是直轴处理，即给转子施加直轴载荷，将转子校直;二是通过切削加工，去除弯曲变形所带来的不平衡量。这2种处理方法所需工期较长、费用较高，且具有一定风险。因此，针对弯曲变形量较小的转子，可以考虑对其进行现场加重来补偿其不平衡质量。

1 机组概况

某600 MW机组系CCLN600－25/600/600型超超临界、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、凝汽式汽轮机。高中压转子的径向轴承采用无扭转四瓦块可倾瓦轴承，低压转子采用二瓦块可倾瓦轴承，对中性能良好;发电机采用端盖式轴承，由端盖支撑轴承载荷;轴承采用下半两块可倾式轴瓦，能自动调整负荷中心，稳定性强，抗油膜扰动能力强。轴系结构如图1所示。

图1 轴系结构

2 机组振动情况［1－2］

机组在带负荷正常运行时，除#1，#2瓦振动超标外，其他轴瓦振动均在70 μm以下，机组停机过程中过临界时振动偏大，振动数据见表1。检修期间对高中压转子弯曲量进行测量，最大弯曲部位位于中压缸第2级处，达130 μm。由于检修工期限制，转子没有返厂处理。

表1 机组停机及过临界时振动值 μm

机组检修后启动，冲转前盘车时偏心为65 μm，23:30开始冲转，根据以往经验振动保护值设定为250 μm，机组过临界过程由于2X振动超标跳机，振动值见表2。降速至600 r/min后，23:56再次进行冲转，定速1200r/min，稳定25min，定速期间振动爬升;00:26降速至600 r/min，暖机10 min后开始第2次冲转，根据历史启机振动值将振动保护值调整为300 μm，当转速为1300r/min时，2X 振动达370μm，再次跳机，振动见表3。

表2 第1次冲转过临界时振动值 μm/μm∠(°)

表3 第2次冲转过临界时振动值 μm/μm∠(°)

当停机过程中转速降为120 r/min时，#2瓦瓦温由46℃突然上升为76℃。停机后对#2瓦进行检查，状态良好，初步怀疑瓦温突然升高与油质有关。

停机期间对晃度进行了实时监测。转速降为500 r/min时，偏心为61μm;40r/min时，偏心为47μm;20 r/min时，偏心为40 μm且一直平稳在此值;投盘车40 s后，偏心变为31μm，1min后偏心为30μm，再12s后，偏心变为43μm并维持在此值不再变化。

3 振动分析及处理［3］

根据机组启机过程振动情况，机组首次冲转过临界过程中跳机后降速至600 r/min后再次冲转，当转速达到1200r/min时，暖机停留过程中振动爬升，通过频谱分析发现有高频成分，判断发生了碰磨，而就地听针监测结果与测量结论相吻合。根据常规运行经验，机组在低转速下发生碰磨，应该进行长时间暖机直到碰磨消除才可以继续冲转，据此定速1200 r/min暖机，由于发生碰磨导致振动爬升。存在原始弯曲的转子在临界转速以下发生碰磨会加重转子弯曲，从而导致再次冲转过临界时振动大幅增大。

针对以上情况，为测得转子过临界时的振动值，决定在机组进行长时间盘车后再次冲转，调取了历次启机过临界时的振动值，将#1，#2瓦振动保护调整为310 μm。此次启动设定2套启动方案:(1)定速600r/min检查后，继续在1200r/min暖机查看振动情况，通过长时间暖机使碰磨消除;(2)由于大修期间汽封间隙调整较大，且上次冲转过程中频谱分析其碰磨分量较小，推断不会发生严重碰磨，因此决定定速600 r/min进行简短检查，检查正常后直接冲转2000 r/min，防止转子碰磨导致的热弯与原始弯曲叠加而造成严重影响，该启动方案存在一定风险，需要做好严密的防范措施。

经商讨决定采取第2种方案，机组在盘车将近8 h后再次进行冲转，顺利通过临界转速，振动数据见表4。

表4 第3次冲转过临界时振动值 μm/μm∠(°)

对以上采集数据进行分析，确定了高中压转子动平衡方案，由于现场实际原因，转子中间平衡孔无法加重，因此只能选择两端加重方式进行平衡处理，最终在#1，#2瓦各加重870 g。由于加重时间较长，又为两端对称加重，导致加重后再次投入盘车偏心达到130 μm，因此，决定以转子加重位置为基准翻转180°放置1.5 h后再次投入盘车，盘车4 h后偏心为47 μm，于是机组再次冲转。

机组加重后首次冲转，将振动保护值维持在310 μm，转子过临界时#2瓦振动 304 μm，升速至3000r/min，振动数据见表5。根据以往经验初步怀疑两端加重对一阶不平衡分量响应较小，决定对加重方案进行调整。随后，机组进行了阀门严密性试验。在转子降速过临界时相比加重后首次冲转过临界振幅大幅下降，且再次定速3000 r/min时，振动数据见表6。通过分析数据发现:(1)加重期间导致的转子临时弯曲没有完全恢复;(2)机组盘车时间不足。

由于负荷要求，决定暂时不对机组进行处理并维持现状运行，由于相位没有发生明显变化，只需再次寻找机会对加重质量进行调整，机组带负荷后#1，#2瓦振动没有明显变化。鉴于机组过临界振动值仍偏大，因此对机组运行提出以下意见:(1)将机组#1，#2瓦振动保护值维持在300μm，后续寻找机会进行升降速过临界试验，观察过临界振动值，如果每次振动重复性较好，将#1，#2瓦振动保护值调整为规定值250 μm;(2)由于转子存在弯曲，转子冷态和热态冲转过临界时振动差别很大，每次冲转前对比转子停机时偏心，确保恢复到停机之前的偏心值才可进行冲转。