關(guān)于一起汽輪機(jī)大修后振動(dòng)大的原因分析與應(yīng)對措施

摘 ?要：本文通過某電廠11號(hào)汽輪機(jī)大修并網(wǎng)后機(jī)組振動(dòng)大的事件，詳細(xì)闡述了參數(shù)變化、原因排查以及應(yīng)對措施，對汽輪機(jī)動(dòng)靜碰磨產(chǎn)生的振動(dòng)進(jìn)行了分析，并針對不同部位產(chǎn)生的動(dòng)靜磨擦采取的不同措施提出了建議。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);振動(dòng);動(dòng)靜碰磨

1.前言

火力發(fā)電廠中汽輪機(jī)運(yùn)行中振動(dòng)的大小，是機(jī)組安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要指標(biāo)，也是判斷機(jī)組檢修質(zhì)量的重要指標(biāo)。汽輪機(jī)組運(yùn)行中振動(dòng)大會(huì)導(dǎo)致軸封、隔板、軸瓦等損壞，甚至?xí)l(fā)葉片斷裂等惡性設(shè)備事故，其發(fā)生的原因主要有啟動(dòng)過暖機(jī)不充分、動(dòng)靜碰磨、轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡、油膜震蕩、氣缸進(jìn)汽不均衡等。因此，汽輪機(jī)發(fā)出現(xiàn)振動(dòng)的工況時(shí)，要及時(shí)分析機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，準(zhǔn)確判定原因，采取有針對性的措施，有效控制機(jī)組振動(dòng)，避免發(fā)展擴(kuò)大，導(dǎo)致發(fā)生不安全事件。

2.設(shè)備概述

某電廠11號(hào)機(jī)組為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的亞臨界、單軸、中間再熱、雙缸雙排汽、空冷、抽汽供熱式汽輪機(jī)。高中壓部分采用合缸反流結(jié)構(gòu)，高壓缸由1級(jí)單列調(diào)節(jié)級(jí)（沖動(dòng)式）和11級(jí)壓力級(jí)（反動(dòng)式）所組成;中壓缸為全反動(dòng)式壓力級(jí)，共12級(jí)。低壓缸采用雙流反動(dòng)式壓力級(jí)，共2×6級(jí)。

推力軸承設(shè)在高中壓缸端部的前軸承座內(nèi)，在推力軸承處形成轉(zhuǎn)子的相對死點(diǎn)。低壓外缸兩側(cè)的端汽封分別固定在中軸承座和后軸承座下部并通過波紋管與低壓外缸相連，既能保持低壓外缸真空的密封，又能在低壓外缸真空變化時(shí)，不影響端汽封的徑向間隙。中、后軸承座及低壓缸各有一個(gè)死點(diǎn)，汽輪機(jī)在軸向和橫向定位板中心線的交點(diǎn)處形成死點(diǎn)，所以在中、后軸承座及低壓缸各有一個(gè)死點(diǎn)。中軸承座的死點(diǎn)也可看作是靜止部分的死點(diǎn);低壓缸死點(diǎn)在距離低壓缸排汽中心線600mm并靠近調(diào)閥端的一點(diǎn)。低壓轉(zhuǎn)子的3號(hào)、4號(hào)軸承采用可傾瓦式，3號(hào)、4號(hào)軸承分別安裝在中、后軸承箱內(nèi)落地布置。

3.事件過程

11號(hào)機(jī)組于2021年10月29日A級(jí)檢修結(jié)束，按照省調(diào)安排，于10月30日開始機(jī)組啟動(dòng)，機(jī)組于11月1日12：03正式并網(wǎng)。在接帶負(fù)荷至135MW時(shí)，汽輪機(jī)低壓缸3號(hào)、4號(hào)軸承軸振同時(shí)出現(xiàn)明顯上漲的趨勢，其它軸承軸振也小幅增加，就地實(shí)測振動(dòng)增大，聽音未發(fā)現(xiàn)明顯異常。通過汽輪機(jī)振動(dòng)和故障診斷系統(tǒng)（TDM）發(fā)現(xiàn)3號(hào)、4號(hào)軸承軸振動(dòng)頻譜主要為工頻振動(dòng)，幅值較大且相位變化大于360°，初步判斷為低壓缸部分發(fā)生輕微動(dòng)靜摩擦，有可能發(fā)生在軸封、葉片圍帶汽封、隔板汽封等部位。立即停止增加負(fù)荷，觀察振動(dòng)變化。

首先，對運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了檢查：低壓軸封母管溫度160℃，壓力35KPa無異常波動(dòng);主、再熱蒸汽壓力溫度增加平穩(wěn);排汽裝置真空維持在-80KPa;汽缸膨脹為18.7mm，脹差為7.0mm，上下缸溫差均小于25℃。各參數(shù)均控制在正常范圍，排除了運(yùn)行參數(shù)控制異常造成動(dòng)靜間隙消失發(fā)生摩擦的原因。

其次，針對低壓缸部分裝配間隙小，在缸體輕微變形時(shí)通流部分徑向間隙消失發(fā)生的摩擦情況，采取穩(wěn)定負(fù)荷、提高潤滑油溫、降低機(jī)組真空、改變低壓軸封溫度的方法觀察振動(dòng)變化情況。通過調(diào)整發(fā)現(xiàn)降低真空3KPa左右時(shí)，3號(hào)、4號(hào)軸承軸振由上升趨勢變?yōu)槠骄徬陆担琓DM系統(tǒng)顯示軸振幅值下降，相位變化穩(wěn)定，動(dòng)靜碰摩現(xiàn)象消失。

振動(dòng)有效控制后，逐步增加負(fù)荷至190MW，真空降至-69KPa，軸振動(dòng)逐步小于50μm且保持基本穩(wěn)定。但是，當(dāng)排氣裝置真空由-69KPa提高至-72KPa時(shí)，3號(hào)、4號(hào)軸承軸振由50μm左右增大至125μm左右，且有繼續(xù)增大趨勢，于是，再次將排汽裝置真空降到65KPa左右后，3號(hào)、4號(hào)軸承軸振降至45μm左右。故判斷周振大的原因?yàn)椋簽榈蛪焊淄鞑糠只蚨瞬枯S封，在真空較高時(shí)缸體下沉，徑向間隙變小發(fā)生碰摩。

2021年11月3日，通過改變軸封壓力觀察3號(hào)、4號(hào)軸承軸振變化情況。機(jī)組負(fù)荷190MW，提高真空至-72KPa，3號(hào)、4號(hào)軸承軸振由45μm升高至101μm。提高軸封母管壓力由35Kpa至46Kpa，發(fā)現(xiàn)軸振首先下降至57μm后上升，最高達(dá)到110μm。發(fā)現(xiàn)提高軸封壓力后軸振動(dòng)有明顯下降趨勢，判斷低壓缸端部軸封存在動(dòng)靜碰摩。

4.原因分析

某電廠11號(hào)機(jī)組于2021年9月5日-10月30日進(jìn)行了汽輪機(jī)揭缸大修檢查工作。并對高中低壓缸的汽封和軸封齒進(jìn)行了修復(fù)更換。其中，低壓缸端部軸封單側(cè)為四道軸封，從外向里分別編號(hào)為1、2、3、4，其中最外一道的汽封環(huán)（編號(hào)為1）徑向間隙標(biāo)準(zhǔn)為：0.7-0.8mm，其他三道（編號(hào)為2、3、4）徑向間隙標(biāo)準(zhǔn)為：0.45-0.55mm。

此次機(jī)組大修時(shí)，對低壓缸前后端部8道接觸軸封進(jìn)行更換，并由廠家進(jìn)行了間隙調(diào)整。調(diào)整后，端部軸封間隙測量采取全實(shí)缸壓膠布的方法（膠布單層厚度為0.25mm），編號(hào)1的汽封環(huán)兩層膠布不接觸，三層膠布輕接觸;編號(hào)2、3、4汽封環(huán)兩層膠布輕接觸，三層膠布重接觸。

結(jié)合事件過程參數(shù)分析，此次造成3號(hào)、4號(hào)瓦軸振大的原因是，大修更換安裝低壓缸軸封齒時(shí)，汽輪機(jī)低壓缸上部軸封預(yù)留間隙較小，機(jī)組啟動(dòng)受熱后產(chǎn)生動(dòng)靜部分碰磨，導(dǎo)致低壓缸3號(hào)、4號(hào)軸振偏大。當(dāng)降低排汽裝置真空后，低壓缸缸體呈向上部變形的趨勢，使得低壓缸上部軸封片和轉(zhuǎn)子間隙變大，減緩了碰磨。在多次反復(fù)提高真空，進(jìn)行轉(zhuǎn)子和軸封片碰磨后，上部間隙變大，3號(hào)、4號(hào)瓦振動(dòng)恢復(fù)正常。

5.措施建議

5.1根據(jù)分析判斷的原因，運(yùn)行人員采取了以下措施：

5.1.1 維持汽輪機(jī)軸封壓力46KPa，反復(fù)調(diào)整真空，使3號(hào)、4號(hào)瓦振動(dòng)在45至120μm之間變化，通過摩擦逐步消除動(dòng)靜接觸。于11月6日將真空逐步提高至-82Kpa，軸封母管壓力恢復(fù)到35Kpa，汽輪機(jī)3號(hào)、4號(hào)瓦軸振動(dòng)可穩(wěn)定在30-45μm范圍內(nèi)，振動(dòng)恢復(fù)正常。

5.1.2 在運(yùn)行繼續(xù)監(jiān)視3號(hào)、4號(hào)瓦軸振變化情況，發(fā)現(xiàn)軸振有快速上漲趨勢時(shí)，及時(shí)采取降真空措施，控制軸振不大于130μm。

5.2針對此次汽輪機(jī)振動(dòng)大的事件，筆者建議：

5.2.1在機(jī)組大修時(shí)，總結(jié)全實(shí)缸壓膠布軸封間隙測量方法經(jīng)驗(yàn)，留存好11號(hào)汽輪機(jī)軸封間隙調(diào)整的相關(guān)參數(shù)，為下次機(jī)組大修提供間隙調(diào)整參考依據(jù)，避免間隙調(diào)整過小或過大。

5.2.2在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，要進(jìn)行充分暖機(jī)，保證汽缸足夠的膨脹量，并控制脹差在允許的范圍內(nèi)，避免機(jī)組并網(wǎng)帶負(fù)荷后振動(dòng)增加。

5.2.3 機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)后，由于缸體和轉(zhuǎn)子膨脹不均，易發(fā)生動(dòng)靜碰磨，調(diào)整凝汽器真空可有效調(diào)整緩解動(dòng)靜間隙。但是需要注意的是，針對落地軸承，上部間隙減小時(shí)應(yīng)采用降低真空，而下部間隙減小時(shí)應(yīng)采用增加真空。

作者簡介：

董志超（1974），男，山西省太原市清徐縣，太原第二熱電廠總工程師，高級(jí)工程師，火力發(fā)電。