600MW機組汽輪機振動故障分析

摘 要：進入到新世紀以來，隨著我國市場經濟水平的迅速提升，我國的各行各業都取得了非常快速的發展，作為反應汽輪機組運行過程中安全性的最重要的指標，汽輪機轉子振動是會受到很多因素的影響的，并且當其出現故障時，要想對其原因進行查明也是較為困難的。本文便是針對大機組的汽輪機由于聯軸器外罩以及護板等脫落而導致的機組停機和振動過大等問題，對發電廠的安全性造成了嚴重的影響，文中就我國上海汽輪機廠所生產和制造的600MW的汽輪機出現的幾類振動故障進行了分析，并簡述了其發生的原因和應采取的對策。

關鍵詞：600MW機組汽輪機；振動故障；產生原因

1 某發電廠3號機組軸的振動故障分析

1.1 振動故障經過的描述

在2010年4月22日時機組的負荷為550MW，繼續增加負荷后，3號機組的5號軸瓦的軸出現了振動的問題，在X方向上軸振動時從24um開始發生波動的，幅度在16-40um的范圍內，而在Y方向上，振動時從45um是開始發生波動的，幅度在35-90um的范圍內。并且隨著所受負荷的不斷變化，5號軸瓦的軸振動情況是不斷間歇波動的，嚴重的影響了機組的穩定性和安全性，因此暫停機組的運行。

1.2 振動故障的原因分析

在2010年5月8好對3號機組開機檢查，將其軸承蓋打開，我們發現低壓轉子以及中壓轉子聯軸器罩殼的兩側板均脫落，并且調速板的側板掉落在了軸承座的內部，而發電機端的側板套則是隨著轉子進行轉動的，產生了4處磨痕。在這4處磨痕中，最嚴重的為發電機端聯軸器的凸臺磨痕，磨痕的寬度約為60mm，而深度也達到了10mm，并且從調速端到發電機端是逐漸變淺的。在發電機端外緣處和螺栓調速側的磨痕都是較淺的，軸頸和聯軸器的連接處也有磨痕存在。

聯軸器的罩殼側板為什么會脫落呢？這主要是由于聯軸器罩殼3mm厚側板和中間的上、下兩個半圓形拱板的焊接方式都是采用點焊，剛度較差，側板也容易出現變形，一旦出現了觸碰和摩擦，側板就很容易脫落。結合振動故障的具體特點，我們認為導致5號軸瓦軸出現振動故障的根本原因就是低壓轉子和中壓轉子聯軸器罩殼側板出現了不規則的碰磨。

1.3 振動故障的解決對策

1.3.1 在側板厚度不變的前提下，汽輪機低壓轉子以及中壓轉子聯軸器罩殼的側本與上、下兩個半圓形的拱板之間不再采用點焊的方式，建議選擇雙面滿焊。

1.2.2 及時的更換低壓轉子和中壓轉子的聯軸器罩殼，適當的擴大預留的間隙，建議分別加大4mm，同時選擇更加合理的設計安裝值。

1.2.3 在整個機組的運行的過程中，我們發現是會碰磨5號軸瓦的，由于出現過振動增大的現象，隨后這種現場又消失了，可見聯軸器的凸臺的整圈都受到了磨損，磨掉部位對轉子的強度并沒有產生過大的影響，轉子振動也未受到影響。在進行了相關的計算后，我們認為雖然低壓轉子和中壓轉子的聯軸器受到了磨損，但是軸頸的強度還是可以滿足機組的安全運行的，所以我們只需要繼續進行打磨，逐步消除毛刺就可以了。

在采取了上述的對策后，機組的運行狀況恢復正常，負荷為600MW時，其振動在48um左右，并且看不到波動的現象，5號軸瓦的金屬溫度約為55攝氏度，運行性能良好。

2 某發電公司的1號機組的振動故障分析

2.1 3-7號軸瓦的振動故障

2.1.1 擋板結構。通常情況下，在汽輪機組的轉子軸系中應有5個聯軸器的螺栓是有擋板的，這5個聯軸器螺栓分別是低壓轉子發電機聯軸器靠近低壓轉子的一側，低壓轉子發電機聯軸器靠近發電機的一側，I、II低壓轉子發電機聯軸器靠近II低壓轉子的一側，低、中聯軸器靠近低壓轉子的一側以及I、II低壓轉子發電機聯軸器靠近I低壓轉子的一側。聯軸器的螺栓擋板一般會分為兩個半扇形，寬度約為165mm，厚度為5mm，材料一般選用1Cr13，在每一個擋板上都均勻的分布著12個直徑為mm的孔，每個螺栓的長度為40mm，直徑為10mm，擋板將這12個固定在了聯軸器的螺栓上，從而避免了聯軸器螺栓出現高速旋轉鼓風的問題。在2快擋板上，也均勻的分布了12個半圓形的排氣孔，擋板內的氣體就能夠被排出。擋板與轉子的間隙應為0.5mm，與頂部的間隙為不超過0.3mm，擰緊螺栓的力矩為40Nm。

2.1.2 振動故障經過的描述。在調試機組的過程中，汽輪機處于沖轉的狀態，其轉速約為1200r/min，半個小時后其轉速約為2450r/min，3個半小時后其轉速達到了2950r/min，又過了半個小時，成功的進行閥切換的操作，轉速也隨之達到了2977r/min，此時汽輪機的3-7號軸瓦的軸振動情況突然增大，由于機組的振動保護功能，所以機組停止了運行。隨后啟動了頂軸油泵，當轉速達到400r/min時，4號軸瓦是有摩擦聲的。

2.1.3 停機檢查。在將機組停機后，進行檢查時，我們發現4號軸瓦位置處的聯軸器螺栓擋板有兩個鏈接螺栓都斷裂了，而8號軸瓦位置處的聯軸器螺栓擋板有12個連接螺栓斷裂了，并且整個螺栓擋板大概掉下了四分之一。6號軸瓦和7號軸瓦位置處的聯軸器螺栓都沿著順時針方向翹起了，均有2個連接螺栓斷裂了，8號軸瓦和4號軸瓦位置處的聯軸器外罩也都出現了相應的損壞。

2.1.4 振動故障的原因分析

（1）由于聯軸器雙頭螺栓的露出部分的尺寸不符合相應的要求，所以環形擋板也就無法靠近到聯軸器的槽中，有一部分已經出槽了。擋板的損壞都是按照轉子的轉動方向翹起的，并且都是從接縫處開始的，所以接縫處翹起的原因應為安裝擋板時操作不當，導致其安裝不平；（2）雖然是有防松墊連接螺釘，但并不是每個都固定牢靠，所以擋板容易出槽。擋板的質量為8kg，如果其出槽，那么螺釘就會被拉斷，軸系的重量就會嚴重失衡，軸瓦的振動會劇烈上漲，同時出現了跳機的現象。

2.1.5 振動故障的解決對策。出現此類振動故障時，應立即全部更換已經損壞了的聯軸器螺栓擋板，安裝時應嚴格執行相應的檢修工藝標準，保證其安裝質量。

2.2 7-9號的軸瓦振動故障

2.2.1 振動故障的經過描述。在調試整個機組的過程中，進行超速試驗時，汽輪機的轉速為3000r/min，11分鐘后轉速達到了3134r/min，此時7-9號軸瓦的軸振動突然出現了劇烈振動的現象，由于機組自動的振動保護功能，因此機組停止了工作狀態。在此過程中，機組7-9號軸瓦的軸最大振動分別為341um、316um以及265um。

2.2.2 停機檢查。在機組自動停機后，對其進行檢查時，我們發現9號軸瓦位置處的聯軸器螺栓擋板大概掉下了四分之一，而8號軸瓦位置處的聯軸器螺栓擋板上有一個連接螺栓出現了斷裂，在其斷裂后，聯軸器螺栓孔和擋板螺栓孔出現了錯位的現象，并且軸上也產生了劃痕。斷裂的螺栓表面有粗糙的部分，也有光滑的部分，在機組運行的過程中，擋板出現顫動，并且當其疲勞強度超過了極限應力后，就出現了斷裂。

2.2.3 解決的對策。出現此類振動故障時，應立即將已經損壞的聯軸器螺栓擋板全部更換，為防止接縫處出現翹起的問題，應將2個聯軸器擋板焊成一個整圈的整體。

3 結束語

通過以上的論述，我們對600MW的汽輪機出現的幾類振動故障進行了詳細的分析和論述，我們歸納了所暴露出的幾大問題和應采取的對策：首先，出現了三次汽輪機軸振動的大停機故障，會對整個機組運行的穩定性和安全性造成嚴重的影響；所出現的三次振動故障，有一次為靜止部分，另兩次為轉子本身。由于轉子的運行狀況對于整個機組運行的安全性都是有著影響的，所以我們應更加重視汽輪機轉子的安裝操作，保證其安裝質量，做好對相關人員的教育和培訓工作，制定健全的轉子工藝標準，并且嚴格的遵照相應的規程和制度進行檢查和維修的工作。

參考文獻

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