西屋350MW機組#7軸瓦振動值偏大問題的原因分析與處理

魏貝

摘要：本文介紹了許昌龍崗發(fā)電有限責(zé)任公司1號機組勵磁集電環(huán)短軸支撐軸瓦在機組大修后，由于基礎(chǔ)沉降、軸瓦標高變化引起軸瓦振動值緩慢增大問題的原因分析、處理方案及后續(xù)檢查、調(diào)整的關(guān)鍵點。

關(guān)鍵詞：軸瓦;沉降;標高;振動

一、設(shè)備概況

許昌龍崗發(fā)電有限責(zé)任公司一期工程為上汽引進美國西屋公司350MW亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙排汽、凝汽式汽輪發(fā)電機組，機組設(shè)計出力為350.23MW，設(shè)計主蒸汽壓力為16.67MPa，主蒸汽溫度為538℃，再熱蒸汽溫度為538℃。在循環(huán)水溫度21℃時，可保證排汽壓力5.3KPa，額定蒸汽流量1062.36t/h。龍崗公司一期1號機組、2號機組分別于2001年6月、12月投產(chǎn)。

汽輪機高壓-中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機轉(zhuǎn)子均為雙軸瓦支撐，相鄰轉(zhuǎn)子相互之間為剛性靠背輪聯(lián)結(jié)。為了使軸瓦運行穩(wěn)定，汽輪機高中壓轉(zhuǎn)子及低壓轉(zhuǎn)子#1、#2、#3、#4軸瓦采用可傾瓦結(jié)構(gòu)，發(fā)電機#5、#6軸瓦采用半可傾瓦結(jié)構(gòu)，發(fā)電機勵磁集電環(huán)短軸#7軸瓦也采用可傾瓦結(jié)構(gòu)。為了防止機組低速時轉(zhuǎn)子與軸瓦間發(fā)生干磨擦，低壓轉(zhuǎn)子#3、#4軸瓦設(shè)置了頂軸油系統(tǒng)。推力軸瓦采用中心可自動調(diào)整的KINGBURY結(jié)構(gòu)，盤車裝置采用轉(zhuǎn)速為3rpm的低速盤車。

二、#7軸瓦振動偏大問題的事件描述

2020年9～11月，許昌龍崗發(fā)電有限責(zé)任公司1號機組進行了投產(chǎn)后的第3次A級檢修，A級檢修中對高中壓缸、低壓缸及推力軸瓦、#1-#7支撐軸瓦進行了解體檢修。A修后11月份1號機組啟動，汽輪機各軸瓦軸振值、瓦振值及軸承金屬溫度均在合格范圍內(nèi)。

2021年2月，1號機組#7軸瓦振動值開始出現(xiàn)緩慢增大的趨勢，尤其是#7軸瓦Y向軸振值增大最為明顯，振動值增大至93μm，#7軸瓦X向軸振值及瓦振值也同樣有不同程度的增大。

2021年5月，#1機組#7軸瓦振動值增大情況持續(xù)加劇，Y向軸振值已達到135μm超過報警值（報警值設(shè)置為125μm）。

1號機組#7軸瓦軸振值、瓦振值自2020年A修后啟動到2021年5月份，隨時間變化情況如下表所示：

三、#7軸瓦振動值增大問題的原因分析

針對許昌龍崗發(fā)電有限責(zé)任公司1號機組#7軸瓦振動值自A級檢修后半年開始出現(xiàn)緩慢增大的問題，我們對1號機組進行了振動的測試與頻譜分析，并結(jié)合1號機組TDM系統(tǒng)故障原因分析結(jié)果，初步判斷造成#7軸瓦振動值緩慢增大的原因為#7軸瓦標高發(fā)生變化，軸瓦標高的變化造成#7軸瓦軸頸揚度發(fā)生變化，軸系揚度不再符合使轉(zhuǎn)子中心連接成一條光滑曲線的要求，從而造成軸系不穩(wěn)定引起軸瓦振動值的增大。

而對于#7軸瓦標高發(fā)生變化的原因，我們查閱了許昌龍崗發(fā)電有限責(zé)任公司全廠建構(gòu)筑物沉降觀測項目觀測報告，報告中選取了1號機汽機房全周10個點作為沉降觀察點，以2018年9月份測量觀察點的高程作為初始基準。報告顯示，近三年1號機汽機基礎(chǔ)有一定程度不均勻沉降，詳細沉降數(shù)據(jù)如下：

沉降值單位：mm

根據(jù)上述報告中記錄的1號機組汽機房基礎(chǔ)沉降數(shù)據(jù)，可以看出汽機房#1-10個觀測點每年均有不同程度的沉降，以2019-2020年度為例，接近一年的時間1號機汽機基礎(chǔ)最大沉降點為10點位置，沉降量1.00mm，最小沉降點為4點位置，沉降量為0.20mm。

由此可以判斷，1號機汽機基礎(chǔ)不同位置在一段時間內(nèi)產(chǎn)生了不均勻的沉降，2020-2021年度，#7軸瓦處沉降量較軸系其它支撐瓦位置的沉降量偏大，從而導(dǎo)致了1號機組#7軸瓦標高發(fā)生明顯偏大的變化，#7軸瓦軸頸揚度下降，致使整個軸系中心不再是一條連續(xù)光滑的曲線，導(dǎo)致了軸瓦載荷分配不合理、軸系不穩(wěn)定，從而引起#7軸瓦振動緩慢增大情況的發(fā)生。

四、處理過程及結(jié)果

結(jié)合上述對許昌龍崗發(fā)電有限責(zé)任公司1號機組#7瓦振動值緩慢增大的原因分析，我們制定了通過調(diào)整#7瓦標高來治理軸瓦振動值偏大問題的方案。按照方案，利用2021年6月份1號機停機檢修機會，對#7軸瓦進行了解體、測量與調(diào)整工作，詳細處理過程如下：

（1）1號機組停運后，調(diào)節(jié)級溫度降至180℃，主機達到停運盤車的條件，停運盤車及主機潤滑油系統(tǒng)。

（2）拆除勵磁集電環(huán)短軸化妝板及#7軸瓦溫度、振動測點。

（3）為防止#7軸瓦解體調(diào)整過程軸瓦基礎(chǔ)發(fā)生軸向位移的變化，測量軸瓦解體調(diào)整前與軸瓦后部冷卻風(fēng)扇外殼上、下、左、右四點的軸向距離并做記錄。

（4）拆卸外油擋，解體#7軸瓦上半，測量調(diào)整前軸瓦緊力、頂隙，翻出#7軸瓦下半，為防止#7軸瓦解體調(diào)整過程，軸瓦基礎(chǔ)發(fā)生徑向位移變化，測量軸瓦基礎(chǔ)調(diào)整前油擋洼窩中心，并作記錄。

（5）測量#7軸瓦軸頸揚度，實測值為后揚1.33mm/m，該揚度值與2020年1號機A級檢修后#7軸瓦軸頸揚度比較（2020年1號機A級檢修后#7軸瓦軸頸揚度為后揚1.69 mm/m），發(fā)生了一個很明顯的減少，說明#7軸瓦在A修后運行過程標高確實發(fā)生了一個較為明顯的降低，這也印證了我們對于#7軸瓦振動增大原因為基礎(chǔ)沉降造成變標高降低、軸系不穩(wěn)定的判斷。

為處理#7軸瓦振動偏大問題，我們需對#7軸瓦標高進行調(diào)整，以恢復(fù)#7軸頸揚度符合整個軸系對于揚度的要求。調(diào)整方案為通過在#7軸瓦基礎(chǔ)下部加墊片，提高軸瓦標高，恢復(fù)#7軸頸揚度接近于2020年1號機A修后的軸頸揚度。具體調(diào)整過程如下：

（6）松動#7軸瓦基礎(chǔ)螺栓，通過軸瓦基礎(chǔ)下部頂絲，將軸瓦基礎(chǔ)頂起合適的高度，在基礎(chǔ)下部左右兩側(cè)分別加裝0.35mm的不銹鋼墊片。

（7）按照上述所記錄的#7軸瓦解體調(diào)整前距風(fēng)扇上、下、左、右四個方向的軸向距離，恢復(fù)軸瓦基礎(chǔ)的軸向位置，保證加墊片調(diào)整后軸瓦基礎(chǔ)軸向位置與調(diào)整前一致。

（8）按照上述記錄的軸瓦基礎(chǔ)調(diào)整前油擋洼窩中心記錄，恢復(fù)軸瓦基礎(chǔ)，保證加墊片調(diào)整后軸瓦基礎(chǔ)徑向位置與調(diào)整前一致。

（9）測量調(diào)整后#7軸瓦軸頸揚度，實測值為1.66mm/m，該揚度值與預(yù)期期望值1.69mm/m接近，不再進行繼續(xù)調(diào)整，調(diào)整結(jié)束。

（10）回裝#7瓦下瓦，扣上瓦，測量軸瓦調(diào)整后軸瓦緊力、軸瓦頂隙值在標準要求范圍內(nèi)。

（11）回裝#7瓦上瓦，恢復(fù)#7軸瓦溫度、振動測點，回裝勵磁集電環(huán)短軸化妝板。

（12）檢修調(diào)整結(jié)束，現(xiàn)場清理。

經(jīng)此次1號機#7軸瓦標高調(diào)整，我們通過在軸瓦基礎(chǔ)下部加0.35mm墊片抬高了軸瓦標高，增大了軸頸揚度。2021年6月份，1號機組啟動，汽機沖轉(zhuǎn)一次成功。啟動后機組帶248MW負荷情況下，#7軸瓦X/Y向軸振值分別為28.5μm、60.5μm，#7軸瓦X/Y向瓦振值分別為31.6μm、34.1μm。#7軸瓦軸振、瓦振振動值均下降至合格范圍，1號機組#7軸瓦振動偏大問題處理情況理想。

五、結(jié)論與后續(xù)檢查、調(diào)整建議

西屋350MW機組汽輪機因汽機房基礎(chǔ)沉降不均，造成勵磁集電環(huán)短軸#7軸瓦基礎(chǔ)標高發(fā)生變化、軸頸揚度下降，該變化使得整個軸系揚度不再滿足轉(zhuǎn)子中心線連接成一條光滑曲線的要求，引起軸瓦載荷分配不合理、軸系穩(wěn)定性降低，造成勵磁集電環(huán)短軸支撐軸瓦振動增大。我們通過對#7軸瓦進行解體，測量軸頸揚度值，并通過調(diào)整軸瓦基礎(chǔ)下部墊片，抬高軸瓦標高，增大軸頸揚度使其滿足整個軸系對于揚度、轉(zhuǎn)子中心的要求，從而處理軸瓦振動值偏大的問題。

隨著時間推移，汽機房沉降仍在一直發(fā)生，此次調(diào)整后，未來仍可能再次出現(xiàn)同樣的問題。而有了上述處理的方案及經(jīng)驗，我們建議每隔1～2年，結(jié)合機組等級檢修機會，對勵磁集電環(huán)短軸#7軸瓦軸頸揚度進行測量，并結(jié)合機組實際運行狀況，進行有針對性的調(diào)整，以保證機組運行中勵磁集電環(huán)短軸支撐軸瓦振動值不超標，運行安全可靠。

參考文獻：

[1]許昌龍崗發(fā)電有限責(zé)任公司一期工程主機說明書。