汽輪機軸振抑制方法研究

劉紅革，張永光，翁振宇

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱 150046）

0 引言

汽輪發電機組軸振超標問題是運行中常見故障。某電廠2010 年投產的2 號機組，由于在軸系裝配過程未能很好地對中，因此1 瓦軸振超標運行3 年。在這3 年中曾經進行過揭缸檢修，但軸系未進行重新找中處理，軸振動大的問題沒有得到徹底解決，一直困擾著機組的安全運行。

為徹底消除2 號汽輪機組1 號瓦軸振超標問題，在2013 年6 月決定再次進行停機檢修，首先基于所測試到的振動響應，分析軸振超標的原因；進而根據誘發軸振超標的各種因素制定具有針對性的振動控制方案；最終對高、中壓缸進行揭缸檢修，消除1 號軸振超標問題，確保機組安全穩定運行。

1 振動測試與分析

首先要對2 號機組在第一次開缸前、第一次開缸后及加減負荷時的振動響應進行測試，進而分析振動原因。

表1～表3 中1 表示1 號軸承，2 表示2 號軸承，X 表示垂直方向，Y 表示水平方向。

表1為2 號汽輪機組在第一次大修前的振動數據，從表1 中可以看出機組運行時，1 號軸承軸振X 向80～90 μm，Y 向100～120 μm，1號軸承振動超標。一倍頻振動所占比重較大，考慮為不平衡引起的振動，而且伴隨有較大的2 倍頻分量在測試2 號軸承瓦溫度時發現其溫度為95℃，遠高于1 號軸承瓦溫，軸承載荷不均勻，這些都是不對中激振的典型故障特征。

表1 2012 年開缸檢修前振動數據

表2 2012 年開缸檢修后振動數據

表3 2012 年大修后變負荷運行振動數據

根據表2 數據可知，第一次開缸檢修后，不但沒有解決1 號軸承振動超標問題，且振動幅度更大。一倍頻分量在X 方向略微減小，而在Y 方向上有明顯升高，且相位角發生了明顯變化。而二倍頻分量振幅升高較大，且在第一次開缸檢修后并未對轉子進行重新找中，因此考慮為第一次開缸檢修中加劇了系統的不對中問題。另外，在與通頻對比中發現，一倍頻和二倍頻振動能量在通頻振動中所占比重減小，因此會存在其他較大振幅的高頻振動分量，可能是由于高中壓缸內部動、靜發生輕微彈性碰摩或機械部件松動引起的。

通過分析表3 可知，當機組發生變負荷運行時，軸振會發生突變現象。系統振動與負荷產生關聯是系統發生非線性振動的典型現象，考慮為轉靜碰摩、部件松動等非線性誘因。

2 振動控制措施

圖1 開缸后軸承標高

表4 軸承揚度

通過上述振動分析結論，制定了一些具有針對性的振動控制措施：1）通過TDM 系統調取數據，現場加裝平衡塊；2）揭高、中壓缸，復測汽封及通流間隙并調整到圖紙要求，消除碰摩；3）如高中、低壓轉子中心不正確，重找中心，達到圖紙要求；4）如中心沒問題，則是軸承問題，重點檢查2 號軸承，使之達到圖紙安裝要求。

圖2 對輪結構

表5 高中壓轉子與低壓轉子對輪中心mm

根據電廠#2 機組2013 年6 月進行大修計劃工作安排，經過分析計算，對高中壓轉子動平衡塊位置進行調整，將發電廠動平衡孔上平衡塊拆下，加載到制造廠動平衡孔，已保證機組能夠長期安全穩定運行。

表6 低壓轉子與發電機轉子對輪中心mm

2.1 調端（1 瓦側）的調整

將2012 年10月27 日1 瓦側4 塊M22 平衡螺塞，每塊約為100 g，全部拆下，原加載具體位置如圖3 所示的逆時針49°。

新加載位置：在制造廠動平衡孔加載5 塊M22 平衡螺塞，每塊約為100 g，共計500 g，具體位置如圖4 所示的逆時針90°（質量中心）。

圖3 原加載位置

2.2 電端（2 瓦側）的調整

將2012 年10 月27 日2 瓦側4 塊M22 平衡螺塞，每塊約為100 g，全部拆下，原加載具體位置如圖5 中的逆時針229°。

新加載位置：在制造廠動平衡槽加載371 g 平衡塊,具體位置如圖6 中的逆時針270°（質量中心）。

圖4 新加載位置

圖5 原加載位置

圖6 新加載位置

3 結語

經振動響應分析可知系統中存在不平衡、不對中及轉靜碰摩等激振因素。通過重新加載平衡塊的方法消除了由于不平衡激勵引起的軸振超標問題。開高中壓缸，將轉靜間隙調整到設計要求，從而消除了轉靜碰摩引發的振動。調整軸承標高，對轉子重新找中，消除由于不對中引起的振動問題。按照本文方法對轉子進行調控，該機組軸振已經達標，可以安全穩定運行。