135MW汽轮机弯曲转子的减振治理策略

王斌

摘 要：针对某台135MW汽轮机高压一中压联合转子轴弯曲测量检查，结合转子振动响应分析，采用在高速动平衡机上进行转子平衡与测量轴振动检验技术措施，降低了轴振动幅值，达到运行合格的要求。

关键词：汽轮机 转子 弯轴 振动

引 言

某135MW汽轮发电机组2003年投产，运行11000h，至2005年进行设备第一次大修。测量汽轮机高压一中压联合转子大轴弯曲0.07。0.08mm，弯曲高点位于高压与中压两段之间的转子“过桥汽封”处，超过了制造厂设计应小于0.03mm的指标数值。虽然大修停机前额定转速工况下各轴承振动均小于30um，对应1号轴承和2号轴承垂直振动均小于10um。但是，收集整理机组投运以来额定转速工况下的1号轴振动由50um增大至101um，2*轴振动由80um增大至130um。临界转速下两测点轴振动由80um增大至200um的异常劣化特征。在这种情况下，就需要认真检测转子的弯曲量。因此，对汽轮机高压～中压联合转子，按不同时段分别进行了12次测量，证实了弯曲故障的存在，它是导致了轴振动恶化的主要原因。征求设计制造、安装检修、运行维护各方面专业技术人员的意见，确定了采用高速动平衡与测量轴振动校核的检验方法，作为弯曲转子减振治理试验技术方案。

1转子概况

该汽轮机组系采用引进日本某公司技术设计的D151型产品，铭牌为N135—535/535型超高压，中间再热双排汽，单轴反动凝汽式机组。汽轮机由高压缸、中压缸、低压缸组成的三缸结构，轴系为二转子三支承形成，其中高压一中压联合转子分别有14级和13级叶片，低压转子为2×6级叶片。1*轴承和2*轴承位于高压～中压联合转子轴颈两侧，高压一中压联合转子临界转速值实测在1900。2200r/min区间。转予弯曲状况比较复杂。制造设计在该转子的中部即中压进气平衡活塞处，转子两端气封盘等三处均有32个转子校正平衡旋塞M39螺孔，每个螺孔可加校正平衡重量约300g。两侧平衡半径分别为R450mm，R530mm，转子总重量22400kg，总长度大约6800mm。

2动平衡试验

以IS05406、IS05343的规范标准开展高速动平衡机对单个转子的动平衡实验工作，测量转子3000r每分钟的衡机架振动强烈度数，若其烈度低于1.2mm每秒，其为优等。每秒1.2毫米的转速要折算到振动位移的幅度数值，经过测量，其数值约为111um。其施工现场所选用的实测机组轴承振动幅值大小为10um，其实际的测量精度低下。高速度动平衡技术的实验需要针对平衡机架的强度以及刚度进行分析，让其和现场的轴承刚度等级对比，可以了解到平衡机架刚度以及强度会超过现场轴承的刚度等级数值，且具有一定的稳定性。依照相应的要求沿袭测量机架的振动状况。先用每分钟500r的速率进行动平衡的初次调试工作，待其平衡舱轴真空作额定转速上升到每分钟3000r的高速动平衡状态时，在使用2分钟超速的实验方式，将其时间控制在1-3分钟左右，其可以达到用户们的技术指标要求。以其转子轴弯曲超标所产生的特殊状况为基准，实验的双方要对其进行较为严密的分析和探究，其一致性的认为需要在其上安装轴转子振动测量装置设施，让其为校验以及评价等工作的开展提供便利，让其技术指标更为精确，确定出转子轴振动状况，观察其转子轴振动的减小程度。当校正弯曲转子动平衡时，其配重块会和大轴的某一位置相同，其中间集中的重量会增加1.7千克，转子的三个校正平面重量会上升大约2.6千克。当平衡机架上的转子到达了临界的转速点时，其速率为每分钟1620r，其和机组实测临界转速有着较为明显的差异性，机组实测临界转速的数值范围为1900-2200r/min。受到临时加装的轴振动传感器测量系统调试以及装配工作的影响，其涡流传感器所能检测到的数据信息仅有一组，用其当做参考校核的评价标准。

3弯曲转子的治理效果对比分析

当机组修复成功后，在其启动该机械设备，其要测量高压一中压联合转子的轴振动转速以及荷工况的数值等，对这些数据信息进行整合，让其和停机之前所测量的各类数据信息进行比对，并绘制测量的曲线。由此可见，经过检修后的汽轮机高压一中压联合转子轴承的振动变化并不是十分的明显，轴振动的数值得到了明显地控制降低，达到运行合格的标准。

4变频改造后循环泵运行方式的优化

运行中影响凝汽器真空的因素很多，例如，循环水进口温度、汽轮机负荷、凝汽器清洁程度以及循环水流量等。当循环水进口温度一定，汽轮机负荷不变，凝汽器清洁程度一定时，凝汽器的真空主要决定于循环水量的大小。只有增加循环水量使机组增加的功率大于增加循环水量使循环水泵增加的耗功，循环水量的增加使凝汽器真空提高才有意义。通过这种方法实现循环泵运行方式的优化在实践中是不太容易的。循环水泵运行方式的合理调节，不仅要考虑提高真空降低循环泵耗功，而且还得兼顾冷却水塔的防冻和季节气候的因素。

结 语

对于弯曲值小于0.10mm的汽轮机转子，采用直轴工艺存在较长工期与实施困难的条件下，对转子做精细动平衡乃是一个有效地控制与减小轴振动的技术措施。在转子高速平衡时，应测准大轴弯曲高点位置，尽可能在最大彎曲点轴段进行配重校正。转子动平衡后的残余振动值应尽可能达到额定转速的最小值，如小于1.00mm/s的平衡精度。测量转子轴振动数值应作为考核验收弯曲转子平衡结果的一个必要的指术依据。一般取不大于80um为宜。

参考文献：

[1] 潘高峰；赵彦海；；富气压缩机组汽轮机振动故障诊断[J]；设备管理与维修；2011年07期

[2] 王开艳；；汽轮机振动原因及预防对策[J]；科技传播；2011年13期

[3] 贾金生；；汽轮机盘车装置摆动齿轮损坏的原因分析[J]；有色设备；2011年03期

[4] 雒进明；李锦龙；尹金明；余永增；；重催装置富气压缩机组汽轮机异常突振故障诊断[J]；中国设备工程；2011年08期