GE PG9171E重型燃机轴振超限的原因及处理

周兴宏

(中国华电集团发电运营有限公司，北京 100045)

0 引言

华电运营海外技术公司负责运维的巴基斯坦N厂为“三拖一”的燃气轮机(以下简称燃机)联合循环电厂，安装有3台GE能源公司生产的PG9171E型燃气发电机组，3台无锡华光锅炉厂生产的余热锅炉及1台东方汽轮机厂生产的汽轮发电机组(额定功率200 MW)，燃机燃料为重油，2015年7月投入商业运行，燃油方式下额定总出力为425 MW。2016年6月，华电运营海外技术公司负责进行全厂第1次检修，2017年1月按计划完成全部检修工作，全厂设备恢复运行。

2016年12月，在#2燃机大修后启动期间，出现了大轴振动超限问题，经过参建单位专家多方研讨后，采取简单易行的处理方式，高效地解决了大轴振动超限问题。此次处理工作量小、时间短、效果显著，受到了业主方的高度评价。

1 燃机发电机组检修

#2燃机的首次检修属于9E燃机大修[1]级的检修，主要开展的工作为燃机及压气机揭缸检查，燃机转子吊出，动叶、静叶探伤打磨除锈，间隙测量，轴承拆卸清理，轴瓦打磨，发电机抽转子检查，轴系对中检查等。检修过程顺利，在检查中未对转子叶片及其他转子部件进行更换。

#2燃机发电机的检修包括抽转子检查清理[2]，轴瓦拆卸检查清理、电气试验等，转子回装后通过调整发电机机座进行找中，对中数据符合GE标准。燃机发电机组各轴承如图1所示。

图1 燃机发电机组各轴承示意Fig.1 Schematic of each bearing of gas turbine generator

2 启动振动现象

2016年12月31日，#2燃机经过20 h的盘车后，机组开始检修后的试运行。12：30，当机组升速时发现#3轴承大轴振动偏高；13：40机组并网后，#3大轴振动不断上升超限达到(X219 μm，Y160 μm)，运行30 min后没有下降趋势，随后停机。停机过程中，#1轴承座振动出现报警现象(X154 μm，Y154 μm)且持续较长时间。经过1 d盘车后，2017-01-02 T 10：30再次启动燃机，当机组3 000 r/min定速后，大轴振动(X150,Y120)，当负荷30 MW时，大轴振动(X180 μm，Y130 μm)，较第1次启动有所下降，但仍然超过报警值，机组运行异常。经技术人员综合分析后，决定停机处理#2燃机振动问题。

3 原因分析及处理

3.1 修前修后数据对比

修前修后数据比较见表1。

3.2 振动的原因分析

(1)燃机点火后燃烧稳定，本体无异响，燃烧分散度小，排烟温度正常，排除燃烧故障、动静摩擦等方面的原因[3]。

(2)燃机转子对中数据经过业主和总包等多方人员共同见证，数据满足GE公司要求的标准。

(3)燃机转子在大修期间未经拆解，仅对叶片进行了打磨和探伤检查，各部件完整牢固未出现脱落现象，说明转子动平衡不应出现问题。

(4)燃机#1，#2，#3轴承座均安放在燃机下半缸上，燃机下半缸体各数据正常，未出现变形和下沉现象，轴承位置未作调整。

(5)燃机发电机轴承座位于发电机壳体两端，共处于一个基座上，在燃机转轴与发电机转轴对中的过程中，为了调整对中数据，检修人员将燃机发电机机端基座各加了两块2 mm厚的垫片。

(6)从修前修后的数据对比可以看出，#3轴瓦振动明显增大，附近的#2，#4轴瓦振动值正常，修前#3轴承温度比相邻轴承温度高，修后比相邻轴承温度低，说明修后#3轴承的载荷比修前减轻；#4轴承温度较周围轴承温度高，载荷比修前增大。综合判断认为，导致#3轴瓦振动大的原因可能与轴承的载荷分配变化有关。

3.3 处理方案的确定

为了高效地消除机组振动问题，使设备尽快投入运行，现场技术人员商定采取以下措施。

(1)调整轴系的载荷分配：取消发电机机端基座增加的2 mm垫片，恢复到检修前状态，以降低#4轴承高度，从而减少#4轴承载荷，增加#3轴承载荷。

(2)架设振动分析仪器分析各轴承振动原因。

(3)准备平衡块，必要时通过加装平衡块调整转子动平衡，减少振动。

(4)对燃机进行离线水洗，延长盘车时间，启机时延长暖机时间。

4 启机验证

检修单位对发电机基座高度进行调整后，2017年1月17日对#2燃机进行再次启动，机组各参数正常，并顺利带满负荷109.6 MW。分析下表各参数得出结论，#4轴承部分载荷转移到了#3轴承，对应轴承温度发生相应变化，通过调整轴承载荷方式，#3轴承振动超限问题得到解决。振动处理后的数据见表2。

表1 修前修后数据比较Tab.1 Data comparison before and after overhaul

表2 振动处理后的数据Tab.2 Data after vibration processing

5 结论

本次振动通过综合分析，找到了振动发生的根本原因，制定了处理问题最直接的方法，避免了对轮重新找中、测转子动平衡等较为复杂的重复性检修工作，简单高效地解决了机组运行中的振动问题，赢得了业主及各参建单位的好评。

燃机的振动关系到机组的安全运行，能够带来极大的安全隐患，对电厂的效益带来极大的威胁。因此，在以后的检修过程中，要制定科学详细的检修程序，严格按照检修程序施工，慎重分析检修中的数据偏差，找准原因，从根本上解决问题，保证检修后的设备一次启动成功，避免工期的延误。