1000 MW超超臨界機組冷態啟動振動分析及處理

秦希超，郭杰

(廣東粵電靖海發電有限公司，廣東 揭陽 515223)

0 引言

廣東粵電靖海發電有限公司#3機組汽輪機為N1000－25.0/600/600型超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、沖動凝汽式汽輪機，設計額定功率為1000 MW。機組設計為高壓缸啟動方式，采用一級啟動旁路，容量為35%鍋爐最大連續蒸發量(BMCR)，只能滿足機組啟動需要，不具備保護功能。未設高壓缸排汽逆止門。

機組軸系由汽輪機高壓轉子、中壓轉子、低壓轉子(A，B)及發電機轉子組成，各轉子均為整體轉子，無中心孔，各轉子間用剛性聯軸器連接。汽輪發電機組軸系中#1～#4軸承采用可傾瓦式軸承，#5～#8軸承采用橢圓形軸承，#9，#10軸承采用端蓋式軸承。各軸承上瓦的X，Y向裝有軸承振動幅度測量裝置，下瓦裝有測溫元件。推力軸承位于高壓缸和中壓缸之間的#2軸承座上，采用傾斜平面式雙推力盤結構。

1 冷態啟動過程中的振動情況

2011－01－23，冷態啟動時操作過程及振動數值如下:

05:50，高壓缸暖缸結束，主蒸汽壓力為9.8 MPa，溫度為343℃，再熱蒸汽壓力為0，高壓缸調節級內缸下壁溫度為150℃，中壓主汽門前管道上壁溫度為142℃、下壁溫度為85℃，中壓進汽管內壁金屬溫度為95℃，中壓排汽室溫度為167℃，轉子偏心度(CRT顯示器顯示值)為0.052mm，軸向位移為－0.070 mm，潤滑油溫度為36℃，油壓為0.18 MPa，盤車電流為28 A。

06:18，汽輪機掛閘，沖轉到200 r/min進行摩擦檢查，#5瓦#1測點溫度為45.2℃，#2測點溫度為45.0℃，#3測點溫度為44.0℃;檢查沒問題后繼續升速到700 r/min，#5瓦溫度升到53.0℃，檢查其他瓦溫度無異常。3X，3Y軸振動幅度開始增大，最大時達到 108 μm。

07:50，升速到1 500 r/min，在升速過程中，3Y，4Y軸振動幅度增大較快。

07:57，3Y軸振動幅度升至 240 μm，4Y 軸振動幅度升至190μm時手動打閘停機，3Y，4Y軸振動幅度升到250 μm以上后開始緩慢下降，轉速升到84 r/min時，3Y軸振動幅度還有108 μm，在中壓缸靠機頭側用聽針聽到機內有輕微摩擦聲，轉子從1471 r/min到完全靜止，惰走時間為48 min。

汽輪機轉速升至1462 r/min時，3Y軸振動幅度為234μm，3X軸振動幅度為136μm，4Y軸振動幅度為88 μm，迅速在集控室手動汽輪機打閘(不破壞真空)，隨后，#3，#4軸承振動幅度分別飛升至最大值:3Y軸振動幅度為254.7 μm，3X軸振動幅度為201.8 μm，4Y 軸振動幅度為203.5 μm，4X 軸振動幅度為118.7 μm，#3，#4軸承各測點最高溫度分別為72.5和61.7℃。汽輪機轉速從1452 min到完全靜止，惰走時間為47min。#1～#11軸承振動參數見表1。

2 原因分析

根據以上現象，轉速在200 r/min時，振動無異常，到700 r/min時振動逐漸變大，3Y相位移動30°，發生動、靜摩擦，在繼續升速過程中，振動相位移動53°，停機惰走過程中聽到有明顯摩擦聲且振動下降較慢，認為中壓缸中間汽封有碰撞摩擦。

在冷態沖轉過程中，#3軸承出現過幾次振動過大而被迫打閘的事件。#3機組在2011年5月20日冷態啟動，汽輪機沖轉至700 r/min低速暖機30 min后升速，升速至1 500 r/min時，#3，#4軸承振動過大，手動停機;惰走過程中，#3，#4軸承振動仍偏大，且低轉速時能聽到軸封處有輕微摩擦聲，手動打閘后重新盤車4 h，700 r/min轉速下暖機90 min后沖轉至1500 r/min，振動正常。暖機后參數見表2。

表1 沖轉過程中各軸承最大振動幅值

表2 700 r/min暖機后參數

#3機組未設高壓缸排汽逆止門，啟動時再熱蒸汽溫度無法控制，且再熱管道沒有暖管。在投軸封時，中壓缸已被加熱到170℃;在沖轉時，中壓進汽管內壁金屬溫度為95℃，而且再熱蒸汽管道長，暖管不充分，有可能出現再熱蒸汽受冷凝結、中壓缸進汽帶水，使中壓缸局部冷卻收縮而造成動、靜摩擦。

可適當延長700 r/min轉速下的暖機時間，由上面2次沖轉可以看出，當中壓進汽金屬溫度由166℃升至177℃，與中壓排汽室內壁溫度差降至25℃以下時再進行升速，振動得到有效控制。

3 解決對策

#3機組冷態啟動時，嚴格按照冷態啟動曲線進行主蒸汽、再熱蒸汽參數控制。

(1)系統采用一級大旁路，再熱器溫度無法控制。利用高壓缸倒暖蒸汽對再熱管道進行暖管，在暖管結束后可適當保留一部分蒸汽繼續對管道進行加熱。暖管操作方法:

1)高壓缸倒暖管道暖管，暖管時把再熱器冷段、熱段管道上所有疏水門全開。

2)暖管充分后，開啟高壓缸倒暖閥至10%位置，使高壓缸預暖蒸汽從再熱器冷段管道進入高壓缸和再熱器。

3)高壓缸倒暖閥調整開度，待調節級后高壓內缸內壁溫度達到150℃后，進行悶缸。

4)悶缸時把再熱器冷段疏水門關閉后投自動，用再熱器熱段管道疏水及中壓主汽門前疏水對中壓主汽門前管道進行暖管。

5)在悶缸結束進行排汽泄壓到0.1 MPa時，關閉VV閥，關小導管疏水門，關再熱器冷段管道疏水門后投自動，打開中壓主汽門前管道及閥座疏水，對再熱器管道繼續進行暖管。

當調節級后內壁溫度高于150℃，中壓主汽門前溫度在120℃以下時，可按上面方法對再熱器管道進行暖管。

(2)延長700 r/min轉速下暖機時間，保證90 min以上中速暖機。

(3)沖轉后，可在再熱器壁溫允許的情況下，快速提高再熱蒸汽溫度。

［1］葉紹義.1000 MW超超臨界機組汽輪機振動原因分析及解決對策［C］//600/1 000 MW超超臨界機組技術交流2009年年會論文集.上海:中國動力工程學會，2009.

［2］王新宇，賈金祥，邊廣平，等.200 MW機組首次啟動振動大的原因分析和處理［J］.內蒙古電力技術，2002(20):29－31.

［3］胡念蘇.汽輪機設備及其系統［M］.北京:中國電力出版社，2003.