330MW汽轮机高压缸异音分析及处理

2019-02-22薛绍建

中国设备工程 2019年3期

薛绍建

（华能淮阴电厂，江苏淮安 223001）

某电厂5号机组采用国产引进型单轴、三缸双排汽、亚临界、一次中间再热、凝汽式汽轮发电机组。汽轮机型号N330-17.75/540/540，设有6个径向支持轴承，分别座落在5 个落地式轴承座内。主油泵及盘车装置位于汽轮机前端，与#1轴承放置于前轴承箱内。高压缸为双层缸结构，四组喷嘴进汽。主蒸汽通过球型三通分两路进入汽机两侧对称布置的蒸汽室，每个蒸汽室配有一个主汽阀和两个调速汽阀。四只调节汽阀（以下简称高调门）分别通过1#-4#导汽管将蒸汽引入高压缸，进汽示意图见图1。

导汽管通过进汽插管进入高压内缸进汽室。插管与内缸壁之间采用三道密封胀圈密封，避免高压蒸汽从进汽插管与内缸之间缝隙向内外缸夹层漏汽，示意图见图2。

某次机组启动升负荷过程中，汽轮机高压缸附近突然开始发出异音（高频尖锐啸叫声）。现场监测前轴承箱（下简称前箱）、高压缸、四只高压调节汽阀等处均不同程度的出现高频振动。升降负荷过程中，前箱上盖局部振动最高达79.3mm/s，1#、2#高调门阀体振动 13mm/s，高压缸四只猫爪处振动约 0.3mm/s。

1 故障特征分析

1.1 故障特征

（1）振动频谱：前箱、高压缸、高调门及进汽管道处振动频率相同、变化同步，不同阶段可测得342Hz、420Hz、700Hz或1000Hz以上高频振动，振动频谱图如图3所示（取前箱上盖为例）。

图1 高压缸进汽示意图

（2）汽轮机转子轴振平稳，频谱中未发现高次谐波。

（3）机组升降负荷过程中，异音和振动频率发生变化，机组负荷降至100MW以下异音逐步消失。

（4）前箱上盖局部振动在342Hz、420Hz烈度最大，伴随较大噪音；1#、3#高调门侧振动显著高于2#、4#高调侧；高压缸本体振动烈度较小。

图2 高压缸进汽插管密封示意图

图3 前轴承箱342HZ振动频谱图

1.2 故障分析

各部位振动频率相同且同步变化，判断故障是由同一原因引起的。引起汽轮机高频振动的原因，分析有三种：①轴瓦等支承部件松动引起高次谐波共振；②与汽轮机转子、与转子连接的转动设备机械故障引起的高频振动；③汽流紊流产生激振力引发的高频振动。

①②类故障引起的振动，都会对转子轴振产生影响，频率与工频有关，且不会自行消失，与现场特征不符合，予以排除。前箱上盖局部振动烈度大，分析是由于前箱上盖支撑薄弱，外在激振力频率与前箱局部结构固有频率重合，产生共振所致。停机后对前箱上盖进行敲击测试，发现在343Hz、420Hz有明显峰值，验证了分析判断的准确性。

因此，初步判断振动是由汽流紊流引起的。气流紊流所产生的激振力频率会随气流紊流状态的改变而改变，比如管道中局部节流、乱流等，节流口径大小变化。结合设备结构，造成汽流紊流有两种可能原因。

一是主汽门、调节汽门等部件产生缺陷，如阀芯、阀座等部件松动等造成汽流扰动。可通过运行中开关调门试验进行排查。机组运行中分别单独关闭1#、2#、3#、4#高调门，振动未消失。但在开关1#高调门时，振动频率变化频繁。

二是汽缸内存在不正常漏汽。缸内漏汽对缸温有明显影响。查阅机组运行参数，高压外下缸中部壁温达420℃，比正常壁温高50℃以上。综上，判断高压缸夹层存在异常漏汽是造成高压缸异音的直接原因。

1.3 漏汽点判断

对照高压缸结构，造成外下缸中部壁温异常升高，有以下三种漏汽可能：①调节级疏水管在夹层内泄漏。不受1#高调门影响，可以排除；②高压内缸中分面或内轴封漏汽。③高压导汽插管密封漏汽；只有1#导汽插管漏汽同时满足影响高压外下缸壁温，并与1#高调门的开关有直接影响。高压外缸上下缸温差最高达80℃，仍低于厂家最高允许值90℃，同时汽轮机轴振等参数平稳，决定观察运行，择机对1#进汽插管密封部位进行检修。