西屋350MW机组#7轴瓦振动值偏大问题的原因分析与处理

魏贝

摘要：本文介绍了许昌龙岗发电有限责任公司1号机组励磁集电环短轴支撑轴瓦在机组大修后，由于基础沉降、轴瓦标高变化引起轴瓦振动值缓慢增大问题的原因分析、处理方案及后续检查、调整的关键点。

关键词：轴瓦;沉降;标高;振动

一、设备概况

许昌龙岗发电有限责任公司一期工程为上汽引进美国西屋公司350MW亚临界、一次中间再热、单轴、双排汽、凝汽式汽轮发电机组，机组设计出力为350.23MW，设计主蒸汽压力为16.67MPa，主蒸汽温度为538℃，再热蒸汽温度为538℃。在循环水温度21℃时，可保证排汽压力5.3KPa，额定蒸汽流量1062.36t/h。龙岗公司一期1号机组、2号机组分别于2001年6月、12月投产。

汽轮机高压-中压转子、低压转子和发电机转子均为双轴瓦支撑，相邻转子相互之间为刚性靠背轮联结。为了使轴瓦运行稳定，汽轮机高中压转子及低压转子#1、#2、#3、#4轴瓦采用可倾瓦结构，发电机#5、#6轴瓦采用半可倾瓦结构，发电机励磁集电环短轴#7轴瓦也采用可倾瓦结构。为了防止机组低速时转子与轴瓦间发生干磨擦，低压转子#3、#4轴瓦设置了顶轴油系统。推力轴瓦采用中心可自动调整的KINGBURY结构，盘车装置采用转速为3rpm的低速盘车。

二、#7轴瓦振动偏大问题的事件描述

2020年9～11月，许昌龙岗发电有限责任公司1号机组进行了投产后的第3次A级检修，A级检修中对高中压缸、低压缸及推力轴瓦、#1-#7支撑轴瓦进行了解体检修。A修后11月份1号机组启动，汽轮机各轴瓦轴振值、瓦振值及轴承金属温度均在合格范围内。

2021年2月，1号机组#7轴瓦振动值开始出现缓慢增大的趋势，尤其是#7轴瓦Y向轴振值增大最为明显，振动值增大至93μm，#7轴瓦X向轴振值及瓦振值也同样有不同程度的增大。

2021年5月，#1机组#7轴瓦振动值增大情况持续加剧，Y向轴振值已达到135μm超过报警值（报警值设置为125μm）。

1号机组#7轴瓦轴振值、瓦振值自2020年A修后启动到2021年5月份，随时间变化情况如下表所示：

三、#7轴瓦振动值增大问题的原因分析

针对许昌龙岗发电有限责任公司1号机组#7轴瓦振动值自A级检修后半年开始出现缓慢增大的问题，我们对1号机组进行了振动的测试与频谱分析，并结合1号机组TDM系统故障原因分析结果，初步判断造成#7轴瓦振动值缓慢增大的原因为#7轴瓦标高发生变化，轴瓦标高的变化造成#7轴瓦轴颈扬度发生变化，轴系扬度不再符合使转子中心连接成一条光滑曲线的要求，从而造成轴系不稳定引起轴瓦振动值的增大。

而对于#7轴瓦标高发生变化的原因，我们查阅了许昌龙岗发电有限责任公司全厂建构筑物沉降观测项目观测报告，报告中选取了1号机汽机房全周10个点作为沉降观察点，以2018年9月份测量观察点的高程作为初始基准。报告显示，近三年1号机汽机基础有一定程度不均匀沉降，详细沉降数据如下：

沉降值单位：mm

根据上述报告中记录的1号机组汽机房基础沉降数据，可以看出汽机房#1-10个观测点每年均有不同程度的沉降，以2019-2020年度为例，接近一年的时间1号机汽机基础最大沉降点为10点位置，沉降量1.00mm，最小沉降点为4点位置，沉降量为0.20mm。

由此可以判断，1号机汽机基础不同位置在一段时间内产生了不均匀的沉降，2020-2021年度，#7轴瓦处沉降量较轴系其它支撑瓦位置的沉降量偏大，从而导致了1号机组#7轴瓦标高发生明显偏大的变化，#7轴瓦轴颈扬度下降，致使整个轴系中心不再是一条连续光滑的曲线，导致了轴瓦载荷分配不合理、轴系不稳定，从而引起#7轴瓦振动缓慢增大情况的发生。

四、處理过程及结果

结合上述对许昌龙岗发电有限责任公司1号机组#7瓦振动值缓慢增大的原因分析，我们制定了通过调整#7瓦标高来治理轴瓦振动值偏大问题的方案。按照方案，利用2021年6月份1号机停机检修机会，对#7轴瓦进行了解体、测量与调整工作，详细处理过程如下：

（1）1号机组停运后，调节级温度降至180℃，主机达到停运盘车的条件，停运盘车及主机润滑油系统。

（2）拆除励磁集电环短轴化妆板及#7轴瓦温度、振动测点。

（3）为防止#7轴瓦解体调整过程轴瓦基础发生轴向位移的变化，测量轴瓦解体调整前与轴瓦后部冷却风扇外壳上、下、左、右四点的轴向距离并做记录。

（4）拆卸外油挡，解体#7轴瓦上半，测量调整前轴瓦紧力、顶隙，翻出#7轴瓦下半，为防止#7轴瓦解体调整过程，轴瓦基础发生径向位移变化，测量轴瓦基础调整前油挡洼窝中心，并作记录。

（5）测量#7轴瓦轴颈扬度，实测值为后扬1.33mm/m，该扬度值与2020年1号机A级检修后#7轴瓦轴颈扬度比较（2020年1号机A级检修后#7轴瓦轴颈扬度为后扬1.69 mm/m），发生了一个很明显的减少，说明#7轴瓦在A修后运行过程标高确实发生了一个较为明显的降低，这也印证了我们对于#7轴瓦振动增大原因为基础沉降造成变标高降低、轴系不稳定的判断。

为处理#7轴瓦振动偏大问题，我们需对#7轴瓦标高进行调整，以恢复#7轴颈扬度符合整个轴系对于扬度的要求。调整方案为通过在#7轴瓦基础下部加垫片，提高轴瓦标高，恢复#7轴颈扬度接近于2020年1号机A修后的轴颈扬度。具体调整过程如下：

（6）松动#7轴瓦基础螺栓，通过轴瓦基础下部顶丝，将轴瓦基础顶起合适的高度，在基础下部左右两侧分别加装0.35mm的不锈钢垫片。

（7）按照上述所记录的#7轴瓦解体调整前距风扇上、下、左、右四个方向的轴向距离，恢复轴瓦基础的轴向位置，保证加垫片调整后轴瓦基础轴向位置与调整前一致。

（8）按照上述记录的轴瓦基础调整前油挡洼窝中心记录，恢复轴瓦基础，保证加垫片调整后轴瓦基础径向位置与调整前一致。

（9）测量调整后#7轴瓦轴颈扬度，实测值为1.66mm/m，该扬度值与预期期望值1.69mm/m接近，不再进行继续调整，调整结束。

（10）回装#7瓦下瓦，扣上瓦，测量轴瓦调整后轴瓦紧力、轴瓦顶隙值在标准要求范围内。

（11）回装#7瓦上瓦，恢复#7轴瓦温度、振动测点，回装励磁集电环短轴化妆板。

（12）检修调整结束，现场清理。

经此次1号机#7轴瓦标高调整，我们通过在轴瓦基础下部加0.35mm垫片抬高了轴瓦标高，增大了轴颈扬度。2021年6月份，1号机组启动，汽机冲转一次成功。启动后机组带248MW负荷情况下，#7轴瓦X/Y向轴振值分别为28.5μm、60.5μm，#7轴瓦X/Y向瓦振值分别为31.6μm、34.1μm。#7轴瓦轴振、瓦振振动值均下降至合格范围，1号机组#7轴瓦振动偏大问题处理情况理想。

五、结论与后续检查、调整建议

西屋350MW机组汽轮机因汽机房基础沉降不均，造成励磁集电环短轴#7轴瓦基础标高发生变化、轴颈扬度下降，该变化使得整个轴系扬度不再满足转子中心线连接成一条光滑曲线的要求，引起轴瓦载荷分配不合理、轴系稳定性降低，造成励磁集电环短轴支撑轴瓦振动增大。我们通过对#7轴瓦进行解体，测量轴颈扬度值，并通过调整轴瓦基础下部垫片，抬高轴瓦标高，增大轴颈扬度使其满足整个轴系对于扬度、转子中心的要求，从而处理轴瓦振动值偏大的问题。

随着时间推移，汽机房沉降仍在一直发生，此次调整后，未来仍可能再次出现同样的问题。而有了上述处理的方案及经验，我们建议每隔1～2年，结合机组等级检修机会，对励磁集电环短轴#7轴瓦轴颈扬度进行测量，并结合机组实际运行状况，进行有针对性的调整，以保证机组运行中励磁集电环短轴支撑轴瓦振动值不超标，运行安全可靠。

参考文献：

[1]许昌龙岗发电有限责任公司一期工程主机说明书。