淺析河曲電廠600MW機組#2汽輪發電機振動

李洪達

摘 要：汽輪機組作為發電廠的重要組成部分，如果機組振動異常，將會對汽輪發電機組軸系的正常運行造成很大的影響。以河曲電廠600 MV機組#2汽輪機軸承異常振動為例，進行機組振動的測試、運行方式的調整和揭缸檢查，對該機組振動原因進行性質定位，并提出應對措施，可為今后600 MW機組軸系檢修、調整提供參考。

關鍵詞：汽輪發電機；軸承振動；600 MW機組；電機振動

中圖分類號：TM311 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）04-0023-02

汽輪機軸承振動異常是我國各電廠常見的隱患，且其原因很難確定。汽輪發電機組是火力發電廠最主要的設備之一，但由于運行周期長，汽輪發電機組主要構件長期損耗等原因，汽輪發電機組軸承振動大等故障時有發生，嚴重影響了汽輪發電機組的運行周期。機組異常振動，是汽輪發電機組最復雜的一種故障。由于振動受到多種因素的影響，與本體有關的任何一個零件或介質都可能會是軸系振動異常的原因，例如潤滑油溫度周期性變化、油質變壞、汽輪機真空變化、安裝過程和設計制造等。因此，加強對汽輪機軸承振動異常的研究，并分析問題產生的原因，有針對性地進行技改，為維護部門提供參考是十分必要的。

1 河曲電廠#2機組振動異常事件

2004-12-27T23：15，河曲電廠#2機組N600-16.7/538/538型汽輪發電機組投入試運行。第一次3 000 r/min定速運行時，#7軸振動為73.6 μm。定速運行1.5 h后，#7軸承振動增大至120 μm，最大時可達140.3 μm；#8軸承振動增大至100 μm，最大時可達118.6 μm。隨后，逐漸降至#7為112 μm，#8為90.4 μm。

2004-12-28T22：00第一次并網后，#7軸振動為77.6 μm；2005-01-04T10：55 #2機組第一次達滿負荷時#7軸振動為72 μm，#6軸承振動為81 μm；2005-01-12，168次試運行結束后，#2機#7軸振動為54.6 μm，#6軸承振動為64.7 μm；但在168次試運行結束，機組從600 MW減負荷后，發現#7軸振動與#6軸承振動變化的幅度比較大，一般低負荷時#6軸承振動在75～90 μm，#7軸振動在80μm左右；2005-02-21，#6軸承振動達100 μm（滿量程），就地進行實際測量，#6軸承垂直振動為85 μm。

從2005年機組投入運行以來，曲線#2機就存在#7軸振動呈X方向和#6軸承振動大的現象。針對振動大這一現象，和其他單位進行交流，得知機組軸振動<125 μm不超標，只需要注意監視即可。

2 振動

2.1 振動值和軸承振動標準

正常運行時，汽輪發電機的振動值和軸承振動的標準，如表1、表2、表3所示。

2.2 振動的危害

2.2.1 機組熱經濟性下降

汽輪機汽封間隙的大小與汽輪機熱經濟性有密切關系。而汽封間隙能否保持較小數值，在很大程度上決定于機組的振動情況，過大振動會使汽封間隙磨大，使機組經濟性降低。

2.2.2 設備磨損或損壞

當機組發生過大振動時，危急遮斷器或機組的其他保護儀表的正常工作將直接受到影響，嚴重時會引起這些部件的誤動作，直接造成停機事故。發電機定子鐵芯和端部線圈振動過大，會使鐵芯過熱損壞，使繞組與繞組間或繞組對地短路。對水冷發電機轉子，振動過大會引起水管斷裂、冷卻水泄漏等事故。

2.2.3 打閘停機情況

當發生下列情況之一時，應立即打閘停機：①在機組啟動過程中，且在中速暖機之前，軸承振動超過0.03 mm時；②通過臨界轉速時，軸承振動超過0.1 mm時（嚴禁強行通過臨界轉速或降速暖機）③機組運行中要求軸承振動不超過0.03 mm，否則應設法消除；當軸承振動變化±0.015 mm，應查明原因設法消除；當軸承振動突然增大0.05 m時，應立即停機。

3 維修處理方法

針對#2機軸承振動大的問題，要求工作人員在檢修過程中認真落實電科院設計的改造方案，對汽輪發電機組整個軸系進行徹底、全面的檢查，及時發現并解決問題，同時加強與其他電廠的學習、交流，把重點工作放在轉子的校驗和軸承的裝配上。

3.1 校驗汽輪機發電機轉子

汽輪發電機組轉子校驗主要分為轉子各部位的端面跳動和徑向跳動，尤其是對輪跑偏的校正和測量，是轉子校驗的最重要內容之一。600 MW汽輪發電機組的對輪直徑相對較大，除了高、中壓對輪直徑為900 mm外，其余對輪直徑都接近1 100 mm，因而消除對輪的跑偏對軸系的穩定極為關鍵。檢查低壓轉子，主要是檢查末級葉片的拉筋是否有斷裂。如果有斷裂情況，一定要及時補焊；否則，會由于松拉筋沿葉片周向竄動，引起低壓轉子的振動，甚至引起振動的角度不斷發生變化，嚴重影響汽輪發電機組軸系運行的穩定性。

3.2 軸承的裝配

軸承枕水平墊的裝配是600 MW汽輪機橢圓型軸承維修中最關鍵的一環，600 MW汽輪機橢圓型軸承（3，4，5，6號軸承）的水平、高低主要依靠軸承枕的水平墊、垂直墊來調整。目前，調整墊與軸瓦及軸承箱的配合面有0.04～0.06 mm的間隙，但是這種設計無法滿足軸瓦左右、上下位置的可靠性和穩定性。將3，4號瓦的水平瓦墊按東方汽輪機廠的設計要求，研磨后進行一次轉子對輪中心的測量，然后取出3，4號瓦瓦枕水平和垂直墊進行清掃，回裝后再測量一次轉子對輪中心，發現對輪上下差并沒有產生變化，而對輪左右差卻發生了明顯的變化，這說明水平瓦枕墊片沒有很好地限制瓦枕的左右移動。

3.3 調整運行方式

通過對#2機組一年的運行狀況進行分析，發現#7軸振動的變化趨勢與多種因素有關，例如發電機負荷、發電機冷熱氫溫度、機組潤滑油溫度（軸承金屬溫度）、真空（低壓缸排汽溫度）、軸承油膜壓力和低壓缸軸封供汽溫度，等等。

#1機組#7軸承出現的幾次振動的主要原因是潤滑油溫度高至45.7 ℃、機組性能試驗負荷260 MW、機組啟動時低壓噴水不足、排汽缸溫度高循環水入口溫度低至5 ℃以下等。因此，為防止因#7軸振動大，而造成設備損壞，所以需要加強對#1機組#7軸振動的監視。在對負荷調度時，要以安全為主、經濟為輔，統觀全局，盡可能達至合理調度，以下提出幾點運行方式的調整方法。

3.3.1 調整凝汽器入口循環水溫度

盡可能調整凝汽器入口循環水溫度，控制在10 ℃以上。根據#1機組的情況，冷卻塔入口旁的路門開度大，雖然能夠提高循環水入口溫度，但是會造成主機冷油器冷卻水量不足、潤滑油溫度升高。因此要根據環境溫度的變化，及時調整冷卻塔再循環門的開關和旁路門的開度，必要時啟動冷油器冷卻水泵調整潤滑油溫度。

3.3.2 調整負荷

合理調度#2機組負荷，在條件允許的情況下，使#2機組負荷盡可能避免在300～450 MW之間和580 MW以上。

3.3.3 調整潤滑油溫

及時調整潤滑油溫度，控制在40 ℃，發電機冷氫溫度在35～46 ℃之間，熱氫溫度要小于65 ℃，發電機定子冷卻水入口溫度40～45 ℃之間。

4 結束語

汽輪發電機組異常振動是電廠運行中不可避免的隱患。在處理此類隱患時，不能急于對汽輪發電機組解體檢查，要先分析故障模式特點，待確定故障點后，根據設備風險評估和檢修記錄等資料，檢查故障點零部件是否損壞。

通過分析#2機組相關運行參數和檢修記錄，發現#2機振動大與轉子熱變形無直接關系，與汽流激振現象也無關；與運行維護關系不大，雖然經過運行方式調整，但效果不大；也不存在摩擦振動。經過有關單位溝通后發現，振動大的部位都是#7軸振動與#6軸承振動，主要原因就是在機組設計、制造方面存在問題，制造工藝、鍛造工藝、裝配工藝或其他原因造成轉子質量不平衡，存在質量偏心，而機組在高速運轉時微小的質量不均勻也會引起大的振動。

參考文獻

[1]沈士一，莊賀慶，康松.汽輪機原理[M].北京：中國電力出版社，1992.

〔編輯：李玨〕

Abstract： Steam turbine as an important part of power plant， if the vibration is unusual， will be for the normal operation of the steam turbine generator shaft have a big impact. To meander bearing of 600 MV unit # 2 turbine abnormal vibration， for example， to adjust the vibration test， the operation mode and check with the lift cylinder， the nature of the location and causes of the vibration， and put forward the countermeasures， for shaft system of 600 MW in the future maintenance and adjustment to provide the reference.

Key words： steam turbine generator； bearing vibration； 600 MW unit； motor vibration