1000MW汽輪發電機組軸瓦振動故障及治理措施

謝小強

【摘 要】針對電廠機組汽輪機沖轉期間發生的瓦振故障，分析了振動原因以及治理措施，總結了超超臨界百萬千瓦機組汽輪機運行過程中瓦振的影響因素及治理措施。

【關鍵詞】超超臨界 振動 動平衡 接觸面

【中圖分類號】TK267 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0062-02

1、軸系結構

本文介紹該汽輪機發電機組選用由上海汽輪機廠制造的N1000-26.25/600/600 （TC4F）型超超臨界、一次中間再熱式、單軸、四缸四排汽、單背壓、八級回熱抽汽、反動凝汽式汽輪機，機組軸系主要由高壓轉子、中壓轉子、低壓轉子、發電機轉子及集電環轉子組成，各轉子之間均采用剛性聯軸節連接，汽輪機機組的4個缸的轉子由5個徑向橢圓軸承支撐，而發電機與勵磁機轉子由3個徑向橢圓軸承支撐，其軸系布置如圖1所示。

該機組配有1套由 VM600構成的TSI系統，可連續采集機組軸系各軸承處軸振、瓦振、 轉速、軸向位移等參數。

2、4號瓦振動處理概況

機組自4月12日首次沖轉，至3000r/min時，4號瓦振為 9.3、8.6mm/s，隨后瓦振逐漸爬升，2h后振動爬升至11.8mm/s（跳閘值）而跳閘。經停機處理后，由于安裝不善，第2 次于4月27 日再次開機，剛到3 000r/min，4號瓦振為7.1、7.9mm/s，定速3 000 r/min時，4號軸振、瓦振急劇爬升，僅30min瓦振就達到10. 8、11. 6mm/s，機組被迫停機。再次處理后，機組于5月8日沖轉至3 000 r/min，4號軸振、瓦振較修前有明顯的好轉。機組空負荷定速運行近4 h，4號瓦振已爬升至8.0mm/s，之后定速階段，4號瓦振基本穩定，帶負荷后，基本穩定在8.5～10.6mm/s。因此，總體機組的振動水平仍偏大。第4次停機處理后，機組于7月9日沖轉至3 000 r/min，4號軸振、瓦振較修前有很大幅度的降低。機組在3 000 r/min及滿負荷運行時，4號瓦振動最高315mm/s、3.8mm/s、30.6μm。整個軸系的振動情況都非常理想，全部都達到優秀標準。

3、振動處理過程及特征分析

3.1第一次處理情況

機組自4月12日首次沖轉，至3 000r/min時，4號瓦振為9.3、8.6mm/s，隨后瓦振逐漸爬升，2h后，振動爬升至11.8 mm/s而跳閘。停機后，4號瓦檢查發現了以下幾個問題。

①上軸承蓋與上軸承之間間隙檢查，A排側0.19～0.45mm，B排側0.17～0.50mm。標準為0.20 +0.05mm。

②上瓦打開，發現有2處凹槽缺陷。一處靠近中分面200mm，電端10mm，長度約5mm，深度約2mm，寬度約4mm，此缺陷較大；另一外距中分面140mm，電端104mm，長度約4mm，深度約2mm，寬度約2mm，此處較小。

③檢查側隙C1、C2間隙，0.05mm不入。裝復時調整至設計值0.15

+0.02mm。

④軸承上部間隙為0.72～0.74 mm，正常。側隙分別為0. 45～0.55，與設計比，偏小0.05～0.10mm。

⑤軸承底部調整塊有一貫穿的劃痕跡，寬度約2mm，深約0.5mm。軸承支座也有貫穿的劃痕跡。

各部分螺栓緊固情況良好。軸承座油檔檢查，電機端基本無磨擦痕跡，汽機端有輕微磨擦痕跡，應屬于正常現象。轉子對輪同心度及晃動度檢查，基本正常。

4號瓦檢查結果表明小問題很多，能在現場調整處理主要是瓦蓋間隙、瓦蓋 C1、C2間隙。軸承底部和軸承支座貫穿劃痕要返廠處理，需要較長的工期，鑒于當時電廠的運行狀態，開機不是很方便，為了驗證是否僅僅由于間隙調整不到位而引起振動爬升，確定僅將幾個間隙值調整到設計值，并在低壓轉子A加重0.83kg，加重位置為逆轉向200°。軸承底部調整塊貫穿的劃痕跡未作處理，安裝單位在瓦檢修的過程中使貫穿的劃痕程度有所加重。于4月27日再次開機，剛到3 000r/min，4號瓦振為7.1、7.9 mm/s，定速3 000 r/min時，4號軸振、瓦振急劇爬升，僅30min瓦振就達到10.8、11.6 mm/s，機組被迫停機。

這次開機的情況表明，僅將間隙調整好，對瓦振動未有改善，4號軸振動經過加重處理有下降，瓦振較未處理前惡化，而這次僅是貫穿痕跡惡化，就導致瓦振惡化，因此必須處理貫穿痕跡。

3. 2第二階段處理情況

4號瓦振原因分析及檢修方案

經與廠家多次溝通，拿到軸瓦支承墊塊與軸承支架接觸面安裝詳細要求。該軸承的支承墊塊為圓球形，而軸承支架為圓柱形，兩者接觸理論上為線接觸，經研磨后，此處將形成類似橄欖球形狀的接觸面，接觸面中部寬度約20mm。對照此次劃傷部位，正好就是在接觸部位。且接觸面情況也不好，形成類似兩頭接觸，而中間脫空的形式（此類情況應嚴格控制出現）。因此，原因判斷為接觸面不良。根據以上分析確定檢修方案如下。

①返回原加工廠處理軸承底部調整塊，返回原加工廠加工軸承支座，要求全部恢復到出廠狀態。

②現場對底部調整塊和軸承支座進行研磨確保接觸面符合安裝要求。

③裝復過程中再發現軸承支架與主軸的垂直度不好，去除1個定位螺栓，用百分表監視旋轉1.3mm后，調整垂直度良好，并保證了軸承底部接觸面合格。

④根據電試院的檢測數據，調整 4號瓦平衡塊角度為逆轉向150°。

4號瓦再次處理好以后，機組于5月8日沖轉至3000r/min，4號軸振、瓦振都已跟6號機組相同水平，且較修前有明顯的好轉。機組空負荷定速運行近4 h，4號瓦振爬升至810、8.5 mm /s，之后定速階段，4號瓦振基本穩定。

額定轉速運行近4 h情況表明，這次檢修處理已使 4號瓦振和軸振得到明顯的改善，機組已經能在空負荷階段長時間運行。但 4號軸振、瓦振仍然存在爬升現象，瓦振仍存在較小幅值的突升、突降階躍現象。4號軸振、瓦振都以1X倍頻分量為主，爬升也以 1X倍頻分量為主，爬升過程相位基本不變，說明機組發生了強迫振動。

機組于5月11日并網帶初負荷 90MW，4號瓦振達到 9.4、10.2mm/s，2h后，4號瓦振已爬升至10.8、11.5 mm /s，在110 MW穩定運行近20 min，4號瓦振在10.8、11. 4mm /s上下波動，3號軸振和瓦振也爬升較為明顯。軸振為CRT顯示的X、Y方向均方根值，可知機組其他各瓦振動極不穩定，存在著并網帶負荷后機組振動緩慢變化的現象，給機組振動診斷及處理帶來一定的難度。

3. 3 第三階段處理情況

機組于6月23日停油泵、停盤車開始檢修。主要檢修情況如下：

①測量低—低對輪同心度，測量位置在對輪中部。結果良好。

②加裝平衡塊。