余热电站机组循环水管道下沉导致振动增大的原因分析及处理

曲贺

余热电站机组循环水管道下沉导致振动增大的原因分析及处理

Causes and Treatment for Circulating Water Pipe Sinkingof Waste Heat Power Station Leading to Vibration Increase

曲贺

针对余热电站机组运行中出现的振动值逐渐增大现象，根据几项结构数据随振动增大而变化，结合操作系统的运行参数曲线追溯，做出分析判断，找出导致机组振动值增大的原因，并提出解决该缺陷的处理方法。对余热电站机组的安全运行，具有一定的指导意义。

汽轮机振动；逐渐增大；后汽缸导板间隙；循环水管道下沉；伸缩蝶阀

1　概述

余热电站的一些机组在投入运行的几个月后，其轴承的振动值随着运行时间的延续而逐渐增加，其他运行参数（如轴瓦温度、转子轴向位移等）通常变化不大。较为严重的是，其振动值变化速度增加得很快，甚至迅速增大至接近联锁保护的设定值，只得停机检查和处理。

振动值发生上述变化时，应检查其排汽缸、凝汽器等设备结构是否伴随有位移、接触面出现间隙等变化。

如果检查结果和上述振动变化相符，则可以认为机组振动值增大应当是与凝汽器连接的循环水管道下沉造成的。

2　循环水管道出现下沉的判断

2.1汽缸或凝汽器结构变化

机组运行时，可以通过各项检查分析判断，以下是经常出现的变化：

（1）汽缸与后导板的一侧或两侧其接触面出现间隙。

用塞尺检查，后汽缸托架与导板结合面之间出现局部间隙。例如，对出现问题的某机组检查发现，其单侧导板的局部间隙达到0.35mm，停机后检查达到0.70mm，不接触面积＞50%。

（2）前汽缸猫爪横销的一侧与垫块之间的结合面出现间隙。

机组运行中的某个时期，随着振动值的逐渐增大，前汽缸一侧猫爪横销的垫块开始缓慢向外退出，说明此时前汽缸一侧猫爪横销与垫块开始出现间隙。此时用塞尺检查，即可以确认。

（3）后汽缸或凝汽器相对基础等固定结构出现位移。

此项检查可在基础与后汽缸相近的位置设置便于测量的探针式支架作为固定测点，定期测量并将各时间的记录比较。同时还可以定期测量并记录和比较凝汽器各角支撑弹簧的高度变化。

机组停机后或检修时，则检查的项目很多，判断也容易得多。

3　循环水管道下沉的方式和下沉导致机组振动值增大的原因分析

3.1循环水管道沿管道垂直方向的下沉

因基础垫层不实，地埋的水平循环水管道受重力的作用垂直下沉。例如，某余热机组循环水管道的电动蝶阀伸缩节出现漏水现象，割开伸缩蝶阀附近的四根垂直管道后，管道下沉高度约为150mm，循环水管道沿管道垂直方向下沉（图1）。

由图1可以看出，循环水管道的下沉，直接对管道连接凝汽器即排汽缸的一端施加下沉方向的外力。例如，某余热机组循环水管道布置在机组左侧，根据凝汽器左端支撑弹簧高度压缩变形相应的减小，可以很清晰地解释其后汽缸右侧托架与导板结合面产生间隙的原因。

3.2循环水管道沿管道轴线的倾斜变形

地埋的水平循环水管道受重力的作用，以某支点为支撑，出现倾斜下沉。例如，某余热机组凝汽器的循环水进出水管道，其四件垂直安装的电动伸缩蝶阀，在其连接的伸缩节法兰处，出现不垂直轴向的左侧向上的倾斜，且四件伸缩节法兰的倾斜方向是一致的。四件伸缩节法兰在对面180°两点的距离，即h2-h1≥10～20mm。循环水电动蝶阀伸缩节法兰处的倾斜变形（图2）。

图1　循环水管道沿管道垂直方向下沉

由图2可以看出，循环水管道电动蝶阀伸缩节法兰处的倾斜变形使得伸缩节法兰处已无压缩余量，这使凝汽器即排汽缸受到向上方向的外力。与上例相同，某余热机组循环水管道布置在机组右侧，根据电动蝶阀伸缩节法兰处左侧向上的倾斜变形，就可以解释其后汽缸右侧托架受到向上的外力、与导板结合面产生间隙的原因。

3.3循环水管道下沉导致机组振动值增大的原因分析

凝汽器运行中，受到蒸汽温度等向下方向膨胀因素的影响，在凝汽器四角底座设置支撑弹簧进行补偿，否则机组将会剧烈振动而无法运行。

循环水管道下沉后，因没有拉伸的补偿余量，凝汽器各端支撑弹簧变形不一致，后汽缸在外力的作用下产生位移，使汽缸某一侧的托架与导板结合面之间出现间隙，间隙值不断波动变化，产生机械振动。后汽缸导板两侧振动值测量比较，在后汽缸导板间隙大的一侧显示振动值也偏大，说明分析是正确的。

例如，某余热机组运行中发现，其振动值逐渐增大，检查后汽缸的一侧托架与导板结合面之间的间隙也在逐渐增大，说明机组在这阶段时间内，其循环水管道正在下沉。

4　循环水管道下沉缺陷的处理

4.1密切注意监测振动值变化趋势

图2　循环水电动蝶阀伸缩节法兰处的倾斜变形

此方式适用于机组连续运行时间短，循环水管道基础未完成下沉较快趋势的机组。当振动值略超过规范值时，应密切注意监测振动值的变化趋势，只要不出现故障停机的状况，即可保持运行。这时如果检修处理，很有可能以后随着循环水管道基础的继续变形，振动值继续增大，不得不重新处理。

当振动值超过规范，接近联锁保护设置定值时，应停机检修，消除外力。

4.2机组检修时的处理

此方式适用于机组连续运行时间较长，循环水管道基础已完成下沉趋势的机组。

（1）机组进行揭缸，割开连接后汽缸与凝汽器的喉部排汽短节，即可以消除来自循环水管道下沉的外力。

（2）将汽轮机下缸吊开至零米层，翻缸。

（3）重新调整凝汽器弹簧，使其各支座的支撑弹簧的高度一致、凝汽器受力均匀。

（4）凿开后汽缸两侧导板的基础，松开固定导板的地脚螺栓，吊开导板。

（5）以导板为基准面，刮研处理，直至后汽缸托架与两侧导板的间隙完全消除。

（6）后汽缸就位，重新调整垫铁，同时综合调整汽缸横向水平，汽封洼窝中心和前汽缸猫爪横销的间隙。注意在处理消除后汽缸两侧导板的间隙时，还应保证前轴承座与台板滑动面不出现间隙。

（7）上述调整完成，紧固导板的地脚螺栓并复查后，点焊垫铁，联接后汽缸，导板基础二次浇灌。

例如，某余热机组连续运行时间约两年左右，其振动值的增加已基本稳定。因此可进行上述方式的处理。

5　几点体会

（1）对埋入地下的循环水管道一定要有防止沉降的措施（管道敷设前一定要用三合土夯实管沟地面，如遇较差的湿陷性土质管道必须设支座）。在调整后汽缸两侧导板的间隙时，应保证前轴承座与台板滑动面不出现间隙。其处理方式比新装机组汽缸水平的找正更麻烦，所以应对循环水管道安装质量给予足够的重视。

（2）循环水管道下沉，首先导致3号瓦振动值增大，以及后汽缸与导板出现间隙处的振动值增大。这是因为，在四个轴瓦结构的机组中，3号瓦是其薄弱处，即反映在3号瓦处的振动值最敏感。2号瓦的振动值虽然也在增加，但不如3号瓦振动值增加表现的明显。

（3）循环水管道下沉经处理后，循环水管道基础如不做填实等处理，仍存在松动或空洞，会使得振动在循环水管道基础的松动处得到释放。由于循环水管道的自激频率较低，所以在转速较低时其影响尤为明显。这可以解释某余热机组中速暖机时振动值较大，而到了机组3000r/min定速时振动值反而下降的现象。因此认为，如果循环水管道基础得到填实，那么机组的振动值将会得到进一步改善。

［1］康松，杨建明,胥建群.汽轮机原理［M］.中国电力出版社，2000.

［2］寇胜利.汽轮发电机组的振动及现场平衡［M］.中国电力出版社，2007.

TQ172.622.22

A

1001-6171（2015）03-0104-02

通讯地址：中材节能股份有限公司，天津300400；2014-09-26；编辑：吕光