某600 MW汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)故障分析與處理

常 鑫，傅行軍

（東南大學(xué)火電機(jī)組振動(dòng)國(guó)家工程研究中心，江蘇南京 210096）

隨著我國(guó)電力工業(yè)的快速發(fā)展，600 MW機(jī)組已經(jīng)成為主力火電機(jī)組。這些大容量機(jī)組由于轉(zhuǎn)子多、參數(shù)高、工況條件復(fù)雜，致使出現(xiàn)故障的可能性增加，處理難度變大。在這些故障中，不平衡引起的振動(dòng)占70%左右，因此通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡是消除故障的主要手段。但是當(dāng)多根轉(zhuǎn)子需要平衡時(shí)，需要多次實(shí)施動(dòng)平衡方案，增加開(kāi)機(jī)次數(shù)，造成的經(jīng)濟(jì)損失增加[1]。動(dòng)平衡的諧分量法可以兼顧多工況、多測(cè)點(diǎn)振動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，在處理多根轉(zhuǎn)子不平衡時(shí)，可以考慮多個(gè)轉(zhuǎn)子同時(shí)加重的方案，減少了開(kāi)機(jī)次數(shù)，最大限度地減小了經(jīng)濟(jì)損失，本文詳細(xì)介紹了某臺(tái)600 MW超臨界機(jī)組振動(dòng)故障問(wèn)題，并通過(guò)動(dòng)平衡諧分量法解決了振動(dòng)故障，對(duì)在今后大容量機(jī)組處理類似問(wèn)題具有一定參考價(jià)值。

1 機(jī)組概況及振動(dòng)特征

某電廠3號(hào)機(jī)組是哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的600 MW機(jī)組，汽輪機(jī)型號(hào)為CLN600-24.2/566/566型超臨界、一次中間再熱、單軸、反動(dòng)式、凝汽式汽輪機(jī)，并配備哈爾濱電機(jī)廠制造的發(fā)電機(jī)。該機(jī)組軸系由高中壓轉(zhuǎn)子、低壓Ⅰ轉(zhuǎn)子、低壓Ⅱ轉(zhuǎn)子以及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子構(gòu)成，軸系由9個(gè)軸承支撐，如圖1所示。

該機(jī)組于2009年9月實(shí)施大修，大修中更換了2個(gè)低壓轉(zhuǎn)子次末級(jí)整圈葉片及高中壓缸第一級(jí)動(dòng)葉3片葉片。這次大修后出現(xiàn)振動(dòng)故障，主要表現(xiàn)在帶負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中，3X，5X振動(dòng)大，最大值均超過(guò)110 μm，4號(hào)、6號(hào)瓦振動(dòng)大，其中6號(hào)瓦振動(dòng)最大超過(guò)60 μm，帶500 MW負(fù)荷時(shí)各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)值如表1所示。

為了進(jìn)一步分析故障原因，各瓦振動(dòng)波德圖和定速下的頻譜如圖2、圖3所示。

2 振動(dòng)分析與處理

從表1中可以看出，機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中，3X軸振和5X軸振大，4瓦垂直振動(dòng)和6瓦垂直振動(dòng)大，針對(duì)3X和5X軸振大，分析圖2中波德圖和圖3中各瓦的頻譜圖可知，各瓦振動(dòng)均以工頻為主，而且定速下振動(dòng)幅值和相位穩(wěn)定，說(shuō)明2個(gè)低壓轉(zhuǎn)子振動(dòng)故障屬于典型的質(zhì)量不平衡，可以用高速動(dòng)平衡方法解決[2]。

（2）動(dòng)平衡加重方案。從表1還可以得知，3X和4X振動(dòng)相位同向，根據(jù)諧分量法，分解只有對(duì)稱分量，故低壓Ⅰ號(hào)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)主要是一階不平衡形式，可以通過(guò)一組對(duì)稱配重消除，對(duì)于5X和6X振動(dòng)的相位差在100°左右，分解如圖6所示。對(duì)稱分量=50∠296，反對(duì)稱分量=64∠128。

分解后對(duì)稱分量和反對(duì)稱分量所占比例相當(dāng)，故低壓Ⅱ號(hào)轉(zhuǎn)子振動(dòng)同時(shí)存在一階不平衡和二階不平衡，可以通過(guò)一組對(duì)稱配重和一組反對(duì)稱配重消除，因此，綜合考慮減少開(kāi)機(jī)次數(shù)條件，決定同時(shí)在2個(gè)低壓轉(zhuǎn)子3個(gè)平面同時(shí)加重，最終的加重方案如下：在3號(hào)、4號(hào)側(cè)對(duì)稱加重，P3=560 g∠345，P4=560 g∠345；在5號(hào)、6號(hào)側(cè)同時(shí)實(shí)施對(duì)稱加重和反對(duì)稱加重即在6瓦側(cè)加重，P6=860 g∠350，加重模式如圖7所示。

（3）對(duì)于4號(hào)瓦和6號(hào)瓦的瓦振較大，而軸振相對(duì)又較小，則是2個(gè)瓦的支撐剛度較低引起的，可以通過(guò)增加軸承緊力來(lái)提高軸承支撐剛度，所以為了消除此故障，決定將2個(gè)瓦的緊力增加25 μm。在降速過(guò)程為2 380 r/min時(shí)，4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)的頻譜如圖8所示。

（4）4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)瓦軸振工頻值和通頻值有一定的差別，通過(guò)分析頻譜圖得知，4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)瓦軸振出現(xiàn)不同程度的二倍頻分量并且在降速過(guò)程中表現(xiàn)明顯。

對(duì)于出現(xiàn)的不同程度的二倍頻分量，是由于2個(gè)低壓轉(zhuǎn)子間聯(lián)軸器以及低壓轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的聯(lián)軸器存在平行不對(duì)中引起的，由于調(diào)整聯(lián)軸器的對(duì)中情況只能在檢修中進(jìn)行，綜合考慮經(jīng)濟(jì)因素，建議在下次大修時(shí)嚴(yán)格低-低、低-發(fā)對(duì)輪找中心工藝。

3 處理后機(jī)組振動(dòng)情況

經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡處理以及增加軸承緊力后，機(jī)組順利沖轉(zhuǎn)到額定轉(zhuǎn)速，并帶滿負(fù)荷運(yùn)行，機(jī)組在滿負(fù)荷時(shí)各測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)情況如表2所示。

從表2中可以看到，在進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)后，3X和5X振動(dòng)明顯降低，在增加4瓦和6瓦緊力后，兩瓦的瓦振也明顯降低。4瓦、5瓦、6瓦還存在一定的二倍頻分量，建議下次大修中，嚴(yán)格控制低-低、低-發(fā)對(duì)輪找中心工藝。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文剖析了某臺(tái)600 MW機(jī)組振動(dòng)故障，經(jīng)分析得出該機(jī)組振動(dòng)故障是由于在大修后2個(gè)低壓轉(zhuǎn)子存在著較大的質(zhì)量不平衡、軸承緊力不足以及低-低、低-發(fā)聯(lián)軸器存在一定平行不對(duì)中等現(xiàn)象所致，通過(guò)在2個(gè)低壓轉(zhuǎn)子兩側(cè)的3個(gè)平面同時(shí)加重，降低了由于質(zhì)量不平衡引起的振動(dòng)，增加4瓦和6瓦的緊力，降低了4瓦和6瓦的瓦振。通過(guò)故障處理，各瓦振動(dòng)都在合格范圍，機(jī)組安全運(yùn)行。通過(guò)對(duì)該機(jī)組的典型振動(dòng)故障的分析，將諧分量法成功地應(yīng)用于多根轉(zhuǎn)子同時(shí)配重的動(dòng)平衡試驗(yàn)中，減少了開(kāi)機(jī)次數(shù)，減小了經(jīng)濟(jì)損失，為今后處理類似振動(dòng)故障積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

表2 振動(dòng)處理后滿負(fù)荷時(shí)各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)值通頻/工頻（μm）∠相位

[1]李小軍，童小忠，陸頌元，等.600 MW超臨界機(jī)組軸系振動(dòng)分析診斷及處理[J].汽輪機(jī)技術(shù)，2009，51（1）：70-72.

[2]楊建剛.旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)分析與工程應(yīng)用[M].北京：中國(guó)電力出版社，2007.

[3]趙長(zhǎng)存，李 寧，孫志清.300 MW汽輪機(jī)組振動(dòng)處理及軸系動(dòng)平衡的研究[J].河北電力技術(shù)，2003，06（22）：45-46.