消除汽輪機瓦軸振動增大的異常現象

王寶珠，馬永平，王軟胡

（漳澤發電分公司，山西 長治 046021）

漳澤發電分公司6號汽輪機組自2003年進行DCS、低壓缸通流部分改造以來，機組各瓦軸振一直維持在90 μm以下的狀態運行。但從2007年12月開始，6號機1，2，3號瓦垂直軸振頻繁增大，出現幾率時大時小，很不穩定，成為影響機組安全運行的重大隱患，有時機組甚至被迫限出力運行，嚴重威脅機組的安全、經濟運行。

1 設備狀況

漳澤發電分公司6號機組為蘇制K-215-130-1型凝汽式汽輪機，為單軸三缸雙排汽、一次中間再熱、沖動式機組。汽輪機軸系由高、中、低壓轉子，發電機轉子，勵磁機轉子及9塊軸瓦組成(如圖1所示)。2003年5月，6號機組A級檢修時進行了DCS改造，將調節系統改造為數字式電液調節系統(DEH)，高壓調門的開啟順序為1，3，4，2號；低壓缸通流部分由德國西門子公司進行了增容改造。熱段軸封供汽方式為自密封，冷段軸封供汽方式為本機除氧器自帶。自A級檢修后啟動至2007年年底期間，6號機組運行狀況良好。

2 故障情況

6號機組各瓦軸振正常運行維護值為小于150 μm。2007年12月前，6號機組運行穩定，沒有出現過軸振異常增大的現象。2007年12月開始，6號機組1號瓦垂直軸振頻繁增大，并伴隨有2，3號瓦軸振及1，2，3號瓦軸承蓋振動同時增大的現象。嚴重時1，2號瓦振動值達到滿表值250 μm，使運行人員無法繼續監視軸振變化，嚴重威脅機組的安全運行。每次被迫通過限制機組負荷來調整軸振，但效果不明顯，振動值仍維持較高的水平。

3 故障原因分析

3.1 機組運行周期的影響

6號機組自2003年5月A級檢修到2007年年底已運行4年6個月，期間進行過1次B級檢修和3次C級檢修，均未對高、中壓缸進行揭缸檢查、檢修，致使未能及時發現并消除葉片、汽封、阻汽片等部件的沖刷、磨損、脫落現象，機組穩定運行環境惡化。這是造成6號機組軸振頻繁增大的一個原因。

3.2 進汽方式的影響

6號機組軸振增大現象發生后，通過一段時間的觀察調整發現，在順閥狀態175MW負荷以下，軸振比較穩定；如果繼續增加負荷時，振動逐漸增大，這是因為此時4號高壓調門正在逐漸開啟。從圓周進汽角度分析，如圖2所示，1，2號高壓調門在上部，3，4號高壓調門在下部，這時高壓缸下部進汽量開始增大，使轉子標高輕微上移，發生高壓缸內部徑向輕微碰磨以及汽封的動靜磨擦，造成軸振增大，所以出現順閥狀態下不能帶高負荷現象。采取解列4號高壓調門且改為單閥運行方式后觀察發現，滿負荷時1，2，3號軸振較小。因為此時4號高壓調門解列后，下部只有3號高壓調門進汽，高壓缸上部進汽量大(上部1，2號高壓調門進汽)，使轉子向下輕微移動，汽缸內部及軸封處輕微碰磨消失。因為采用單閥運行方式節流損失大、不經濟，試驗結束后將高壓調門的閥序改為1，3，2，4號，這樣使得4號高壓調門參與調整的機會減少，機組軸振得到良好控制。

3.3 運行參數的影響

實際觀察發現，主蒸汽溫度快速下降超過10℃時對軸振有一定影響。機組正常運行中主蒸汽溫度下降較快時，轉子會迅速收縮，造成了高壓轉子軸向間隙變小，發生輕微碰摩，引起軸振增大。這種情況下，也會使高壓脹差向負值方向適量變化，極易造成機組滑停時高壓缸負脹差超限。所以，每次機組滑停時，降溫速度要控制得很慢。在一次B級檢修中，對這種情況進行了調整，但效果不明顯，沒有徹底解決高壓缸脹差值偏小問題。機組啟動后滿負荷運行時，高壓缸脹差為0.76mm(修前為0.6 mm)，該缺陷還需要進一步處理。

3.4 機組對外供汽的影響

汽輪機對外供汽取自高壓缸排汽，滿負荷時高壓缸排汽參數為溫度337℃、壓力2.83MPa。汽輪機抽汽通過廠減器以后，壓力降至0.4MPa～0.6 MPa，溫度降至280℃～300℃，輸入廠用蒸汽母管系統。每次軸振增大發生時，關小廠減器進汽調整門，使其開度由100%降至10%～20%，減少抽汽量，汽輪機軸振有下降趨勢。這說明汽輪機大量對外供汽時會引起軸系不穩。

3.5 設備缺陷(包括設計缺陷)的影響

采取以上措施后，6號汽輪機1，2，3號瓦軸振得到了良好控制，但仍有增大現象。通過進一步觀察分析發現，其原因是鍋爐連排擴容器至除氧器管與冷段軸封供汽管距離太近，只有400mm(設計原因)。每次鍋爐連排擴容器投運后，由于進入除氧器的蒸汽壓力較高，造成除氧器水箱內局部汽水共騰，高負荷時更加明顯，致使冷段軸封供汽溫度由133℃降至101℃。因為除氧器內的飽和水(150℃)，進入軸封管以后壓力降低(軸封供汽壓力只有0.06 MPa)，對應的飽和水溫下降至100℃左右，從而造成中、低壓缸脹差向負值方向變化，引起軸系不穩，進而發生軸振增大現象。如果此時迅速全關連排擴容器進汽調整門，冷段軸封供汽溫度回升至133℃后，1，2，3號瓦軸振逐漸恢復至正常。圖3、圖4為采取相應措施前后48 h內1，2，3號瓦軸振的對比曲線。可以看出，圖4中的軸振明顯好于圖3。

4 采取措施

(1) 將汽輪機高壓調門的開啟順序由1，3，4，2號改為1，3，2，4號。這樣可使得4號高壓調門參與調整的機會減少，始終保持高壓缸上部進汽量大于下部進汽量，減小轉子的上浮量，增加轉子的穩定性，減小轉子與汽缸、汽封的動靜碰磨，從而更好地控制機組的振動。

(2) 針對投運連排擴容器時軸封供汽溫度下降的現象，采取了開啟軸封供汽管疏水，盡量保持除氧器低水位運行，發現軸振增大則迅速關小連排調整門等一系列手段，使6號機軸振增大問題得到了有效控制，軸振基本上穩定在90 μm以下。但是，這種臨時措施會影響到鍋爐連排擴容器的投運，使爐水品質受到一定影響，所以最終采取在連排來汽管與軸封供汽管之間加裝600mm×400mm隔板的方式(如圖5所示)，較好地控制了軸封管帶水現象的發生，使機組啟動后各瓦軸振穩定在合格范圍內，徹底消除了這一隱患。

(3) 機組運行中，保持主汽、再熱汽參數穩定，特別是機組負荷變化、啟停制粉系統、鍋爐吹灰等工況下，應認真調整，避免汽溫、汽壓大幅波動。

(4) 在條件允許的情況下，盡量不投運6號機廠減器，而首先考慮投運其他機組廠減器。如果6號機廠減器在投運狀態時，應保持調整門較小開度；發生軸振增大時，可以通過關小廠減器進汽調整門以減少機組抽汽量的方法來控制軸振增大。

5 結束語

分析了引起機組軸振增大的幾個原因；在采取相應的措施后，機組軸振增大現象得到了控制。全國同類型機組有幾十臺，如有類似不安全現象，可進行檢查，必要時進行技術改進。