超临界汽轮机惰走期间振动异常分析处理解析

超临界汽轮机惰走期间振动异常分析处理解析

柏华斌

（中电国际新能源海南有限公司海南海口571924）

摘要：本文针对某电厂超临界进口汽轮发电机组#3轴承惰走过程中出现振动异常增大问题进行分析、研究，介绍了机组发生的振动现象以及故障分析过程及处理措施，取得明显效果。本文研究结论可供其它同类型机组缺陷参考。

关键词：汽轮机；振动；轴承座；刚度

ABSTRACT：Thispaperanalysesandstudiestheabnormalincreaseofvibrationintheinertrunningprocessof#3bearingofasupercriticalimportedturbogeneratorunitinapowerplant，andintroducesthevibrationphenomenaoftheunitandtheprocessoffaultanalysisandtreatmentmeasures，whichhaveachievedremarkableresults.Theconclusionsofthispapercanbeusedforreferencetoothersimilarunits.

Keywords：steamturbine，vibration，Bearingblock，Rigidity

0引言

某电厂#4汽轮发电机，是由北重阿尔斯通（北京）电气装备有限公司生产的50WT25E-144型国内超临界、单轴、一次中间再热、四缸四排汽、凝汽式汽轮机，铭牌额定功率660MW，单轴承支撑落地式轴承座的结构，轴承座与汽缸是分开独立布置的，发电机和励磁机转子是三轴承支撑方式，如图1。机组在2017年检修后启动并网过程，各轴承振动情况良好，但停机惰走期间，不定期会出现3号轴振变大现象，轴承变大过程中瓦振也相应变大。经过对比多次启、停机曲线，分析其原因是轴承支撑刚度不良所致。

1概况

#4机组于2017年7月检修后多次启动，过临界转速1050r/min时#3轴瓦振动情况良好，均在160um以下，符合设计要求，定速3000r/min及并网带负荷后，3号轴振动情况良好。但当机组停机惰走期间，3号轴振动幅值多次达到400um，且轴承座振动也变大，具体振动数据见表1，表2.

单位：通频（um）

表13号轴承启动振动数据

单位：通频（um）

表23号轴承惰走振动数据

2振动原因初步分析

1、几次振动变大的惰走过程中，相邻#2、#4轴振同时变大，且现场就地有强烈振感，判断振动为确实存在的。

2、汽轮机转子轴振在机组惰走时变大主要原因有两个方面：一是转子在惰走时发生摩擦，局部过热，发生热弯曲，二是转子本身临界转速在惰走时由于降速缓慢，导致临界转速振动放大。

3、结合机组振动是在大修后出现，且中压转子返厂更换了前三级动叶的叶根垫片，初步怀疑振动原因是检修过程某些因素导致。

3启动、惰走期间振动曲线及相关参数分析

3.1三次启机冲转曲线

通过表1、图2、图3、图4分析，三次启动都是成功的，三次启动的临界转速都是在1050r/min左右，且过临界时由于升速率很快，3X的振动幅值都不是很大，由图中可以看出，在200r/min时3X的振动幅值约30um左右。

3.2三次停机惰走曲线

图25月14日启动

图36月11日启动

图46月24日启动

图52月9日停机惰走

图64月28日停机惰走

图76月17日停机惰走

通过表2、图5、图6、图7分析，三次惰走有一次成功未发生3X振动幅值变大现象，两次发生3X振动幅值变大且趋势图极其相似，两次惰走3X振动幅值变大至400um的趋势图振动峰值都在1050r/min左右，由图中可以看出，轴系惰走至在200r/min左右时3X的振动幅值约30um左右。

3.3现场检查

1、数次振动大的停机过程中，现场就地观察#3轴承座前后易发生摩擦的部位，未发现明显摩擦现象。

2、在调停临检中，解体#3轴承，翻出轴承下半进行检查，均未发现异常。

3、在调停临检中，对中压缸后轴封、低压缸前轴封间隙进行测量未发现异常。

4、在调停临检中，对中、低联轴器螺栓进行力矩检查，未发现有松动情况。

由表1、表2，图2~图7可以得出：

1、启动、惰走阶段，1050r/min临界转速附近，转子振动峰值相差很大，由此可以排除惰走阶段振动400um是由转子固有临界振动造成的。

2、转子数次启动、惰走在200r/min左右时，3X的振动幅值基本未发生变化（200r/min一般可以看做轴系的动偏心值），如果发生剧烈摩擦，转子局部会发生热弯曲，动偏心值会很大且不一致，结合现场数次临检检查轴封间隙，基本可以排除转子惰走时发生摩擦导致振动的可能。

3.4轴承动刚度引起轴振动分析

图85月14日启动瓦振

图96月11日启动瓦振

图106月24日启动瓦振

通过图8、图9、图10分析，三次启动临界转速后，在1500r/min左右时，#3轴承座瓦振有个异常变大过程，峰值如表1所示。

通过图11、图12、图13趋势图分析，三次停机惰走在1500r/min左右时，#3轴承座瓦振开始发生变化，峰值如表2所示。

结合图8~图13分析#3轴承座在1500r/min左右时与转子发生共振，启机过程中由于转子临界转速在1050r/min附近，且快速通过，当转速升至1500r/min左右时转子的轴振动幅值已经很小，与轴承座的振动叠加后加剧不了整个轴振动，所以每次机组启动的时候正常。而停机惰走过程中，由于惰走降速慢，当转子惰走进入1500r/min后，轴承座先发生振动，转速继续下降至转子的临界转速区域，二者叠加，加剧了整个轴系的振动，因此发生惰走时振动恶化现象。

图112月9日停机惰走瓦振

图124月28日停机惰走

图136月17日停机惰走瓦振

4处理措施

1、针对上述分析，安排在停机惰走期间对轴承座进行顶升，如图14所示，停机惰走过程中在轴承座下支撑两个液压千斤顶，在转子惰走至1550r/min，两个千斤顶同时升压，对轴承座进行顶升，观察转子及轴承座的振动幅值见表3，对比顶升前后转子及轴承座的振动幅值，有明显效果。

单位：通频（um）

表33号轴承惰走振动数据

2、在临检期间，对轴承座进行顶升，调整支撑象脚（垫铁）高度，增大轴承座支撑刚度。

5结论

通过分析，判断某电厂4号汽轮发电机停机惰走期间，不定期出现3号轴承振动大现象，是由于轴承座支撑刚度不良引起，在停机临检中调整了支撑象脚（垫铁）高度，增大轴承座支撑刚度，彻底解决该故障，为同类型机组故障处理提供参考。