某600MW亚临界空冷机组冲转定速过程分析

郭爽，王羽，王燕东

某600MW亚临界空冷机组冲转定速过程分析

郭爽1，王羽2，王燕东1

（1.白音华金山发电有限公司，内蒙古026200；2.华电电力科学研究院，辽宁沈阳110000）

针对某电厂一台600MW亚临界汽轮发电机组首次启动成功，但第2、3次由于振动大而启动失败的问题，通过对机组启动的运行参数及振动数据进行分析，认为振动大的主要原因是在热态启动过程中，转子发生弯曲。通过盘车消除转子弯曲以及制定针对性的启动措施，使机组再次成功启动，对其他机组启动方式具有借鉴意义。

汽轮机；弯曲；振动大；启动失败

0 引言

近年来，节能减排作为国家能源发展的主要目标之一，为了提高汽轮机组的热经济性，减小动静间隙带来的漏汽损失是最为直接的手段之一。因此汽轮机在设计、安装、检修等过程中，动静间隙会设置的尽量小。但是如果动静间隙过小，通常会使汽轮机发生动静碰磨，从而导致振动过大，严重时会影响机组的正常启动以及安全运行[1-2]。

1 机组简介

某厂机组为亚临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、直接空冷凝汽式机组，额定功率600M W，工作转速3000r/m in，转子旋转方向由汽轮机侧向发电机侧看为顺时针。该汽轮机组高中压转子一阶临界转速1593r/m in。轴系共4个转子，9个轴承，轴承具体分布情况如图1所示。

图1 轴承分布图

2 启机过程

2.1 第一次启动

2016年10月24日23点30分机组开始启动，启动前主汽温度为313℃，主汽压力3M Pa，再热温度270℃，再热压力0.2M Pa，调节级蒸汽温度46.5℃，调节级金属温度47.6℃，绝对膨胀5.5m m，高中压缸胀差0.9m m，低压缸胀差8.6m m，偏心43μm。在600r/m in经过40m in暖机，2000r/m in经过2.5h暖机，机组在25日3点20分定速至3000r/m in，此时振动数据见表1（通频振动）。

表1 机组3000r/m in振动数据μm

由于凝泵堵塞，10月25日3点41分机组发生跳机。

2.2 第二次启动

10月25日4点38分，处理好缺陷。进行了第二次冲转（此时转速已降至90r/m in）。冲转前主汽温度为393℃，主汽压力10M Pa，再热温度365℃，再热压力0.9M Pa，调节级蒸汽温度249℃，调节级金属温度257℃，绝对膨胀12.3m m，高中压缸胀差3.6m m，低压缸胀差12.7m m，轴系振动值正常。启动过程直接升速，中间转速没有停留，当转速达到1506r/m in时，1瓦和2瓦轴振动过大，超过跳机值导致机组发生跳机。表2给出了跳机时各瓦轴振动数据。

表2 机组1506r/m in振动数据μm

其中2X方向伯德图如图2所示。

2.3 第三次启动

第二次机组发生跳机后，1瓦处偏心值达到129μm，远超第一次启动前的43μm，此时汽轮机转子已发生弯曲，在盘车7小时后，偏心值恢复至38μm。14点20分，机组进行第三次启动。冲转前主汽温度为313℃，主汽压力3.5M Pa，再热温度324℃，再热压力0.4M Pa，调节级蒸汽温度227℃，调节级金属温度226℃，绝对膨胀13.6m m，高中压缸胀差2.2m m，低压缸胀差12.6m m，偏心38μm。在600r/m in暖机20m in，期间振动几乎没有变化，因此机组继续冲转，转速达1387r/m in时，振动超过跳机值发生跳机。表3给出了跳机时各瓦轴振动数据，图3给出了2X振动伯德图。

图2 2X伯德图

表3 机组1387r/m in振动数据μm

图3 2X伯德图

2.4 第四次启动

第三次机组发生跳机后，1瓦处偏心值超过传感器量程，通过就地打表测得偏心值为700μm，另在2瓦处进行的就地偏心测量值在60μm左右，数据表明高中压转子已发生严重弯曲。通过两天的盘车，1瓦处偏心值恢复至36μm，2瓦处偏心值稳定在10μm左右。10月27日16点10分，机组重新进行启动。冲转前主汽温度为326℃，主汽压力3.9M Pa，再热温度286℃，再热压力0.4M Pa，调节级蒸汽温度200℃，调节级金属温度200℃，绝对膨胀12.9m m，高中压缸胀差0.8m m，低压缸胀差9.7m m，偏心36μm。在1000r/m in下，振动一切正常，从1000r/m in开始到临界区之前，每隔100r/m in进行短暂停留来判断机组是否发生碰磨，最终在17点转速升至2000r/m in，经过1.5h暖机，机组在18点50分顺利定速3000r/m in，机组振动一切正常，振动数据见表4。碰磨，引起转子局部过热，温度不均导致转子弯曲，又进一步加大碰磨程度，由此恶性循环使转子无法通过临界转速。

第三次属于温态-1启动，虽然经过七个小时的暖机，将偏心恢复至38μm，但对于由弯曲大引起振动跳机的转子，即使偏心值回到正常值，有时转子可能还存在弯曲。虽然600r/m in时振动不大，但升速中振动增长较快，此时已发生碰磨，没有采取消除摩擦振动相应措施，选择了继续冲转，最终仍没有通过临界转速。

第四次属于温态-1启动，对启动参数进行了合理匹配，在非临界区不同转速下停留，观察振动变化，进行摩擦启动，及时消除了碰磨，最终使机组顺利定速至3000r/m in，之后的超速试验、严密性试验也都顺利进行[3-4]。

表4 机组3000r/m in振动数据μm

其中2X方向伯德图如图4所示。

图4 2X伯德图

3 启机过程分析

虽然第一次冲转定速到3000r/m in，但接下来的两次启动都无法过临界，第四次经过调整顺利启动，现将每次启动过程总结如下：

大修后，第一次为冷态启动，机组运行参数正常，顺利定速至3000r/m in，振动一切正常，而后由于凝泵堵塞发生了跳机。

第二次属于温态-2启动，由于汽缸本体部件收缩不均，需要启动参数合理匹配，否则温态启动易发生摩擦振动。从伯德图可以看出振动随转速增长斜率较大，即振动增长过快，振动幅值已很高，此时已发生了动静

4 结语

虽然第一次启动，机组顺利定速至3000r/m in，但在接下来的两次启动中均无法通过临界转速，通过运行参数和振动数据的分析，制定了启动措施，在第四次启动机组顺利达到3000r/m in。通过分析启动过程可以得以下结论：

（1）启机过程要严格执行规程，还要特别注意汽缸蒸汽过热度、胀差、上下缸温差等与振动相关的参数，避免引起动静碰磨导致振动增长。。

（2）对于大修后的机组，启机过程可能会发生轻微碰磨，为使振动不发生发散，可通过在非临界区不同转速下短暂停留来判断及避免发生碰磨。

（3）可通过转子两端进行偏心值测量，以便互相校验，更能准确判断转子是否发生弯曲。

（4）对于温态启动机组，根据缸体金属温度选择合理的启动参数。

（5）启机过程一定遵循“防止电力生产事故的二十五项重点要求”的规定，振动大时严禁冲临界。

[1]王政先.某350M W机组首次冲转定速过程分析[J].发电与空调,2016，37（4）：39-41.

[2]孙奉仲.大型汽轮机运行[M].1版.北京：中国电力出版社，2005.

[3]郭宝仁，常浩.汽轮发电机组振动诊断技术问答[M].1版.北京：中国电力出版社，2016.

[4]防止电力生产事故的二十五项重点要求[M].国家能源局，2014.

Process Analysis of a 600MW Subcritical Air-cooled Unit Speed Up to 3000r/min

GUO Shuang1，WANG Yu2，WANG Yan-dong1
（1.Baiyinhua Jinshan Power Generation Co.，Ltd，Inner Mongolia 026000，China；2.Huadian Electric Power Research Institute，Shenyang 110000，China）

For a 600M W subcritical Turbo-generator Unit,the firststart-up succeed,butthe second and the third start-up failed due to the vibration wastoo large.By analyzing the operating param eters and the vibration data,the resultthat the rotor w as bending was proposed.W hen the bending restored to norm althrough barring and then som e m easures were taken，the fourth start-up succeed.There isreference significance forotherunits’start-up.

steam turbine；bending；serious vibration；failed start-up

TM 621.3

B

2095-3429（2017）01-0048-03

2016-12-27

修回日期：2017-02-15

郭爽（1972-），男，内蒙古赤峰人，学士，工程师，主要从事发电厂运行管理工作。

D O I：10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.01.011