余熱電站機組循環(huán)水管道下沉導致振動增大的原因分析及處理

曲賀

余熱電站機組循環(huán)水管道下沉導致振動增大的原因分析及處理

Causes and Treatment for Circulating Water Pipe Sinkingof Waste Heat Power Station Leading to Vibration Increase

曲賀

針對余熱電站機組運行中出現(xiàn)的振動值逐漸增大現(xiàn)象，根據(jù)幾項結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)隨振動增大而變化，結(jié)合操作系統(tǒng)的運行參數(shù)曲線追溯，做出分析判斷，找出導致機組振動值增大的原因，并提出解決該缺陷的處理方法。對余熱電站機組的安全運行，具有一定的指導意義。

汽輪機振動；逐漸增大；后汽缸導板間隙；循環(huán)水管道下沉；伸縮蝶閥

1　概述

余熱電站的一些機組在投入運行的幾個月后，其軸承的振動值隨著運行時間的延續(xù)而逐漸增加，其他運行參數(shù)（如軸瓦溫度、轉(zhuǎn)子軸向位移等）通常變化不大。較為嚴重的是，其振動值變化速度增加得很快，甚至迅速增大至接近聯(lián)鎖保護的設定值，只得停機檢查和處理。

振動值發(fā)生上述變化時，應檢查其排汽缸、凝汽器等設備結(jié)構(gòu)是否伴隨有位移、接觸面出現(xiàn)間隙等變化。

如果檢查結(jié)果和上述振動變化相符，則可以認為機組振動值增大應當是與凝汽器連接的循環(huán)水管道下沉造成的。

2　循環(huán)水管道出現(xiàn)下沉的判斷

2.1汽缸或凝汽器結(jié)構(gòu)變化

機組運行時，可以通過各項檢查分析判斷，以下是經(jīng)常出現(xiàn)的變化：

（1）汽缸與后導板的一側(cè)或兩側(cè)其接觸面出現(xiàn)間隙。

用塞尺檢查，后汽缸托架與導板結(jié)合面之間出現(xiàn)局部間隙。例如，對出現(xiàn)問題的某機組檢查發(fā)現(xiàn)，其單側(cè)導板的局部間隙達到0.35mm，停機后檢查達到0.70mm，不接觸面積＞50%。

（2）前汽缸貓爪橫銷的一側(cè)與墊塊之間的結(jié)合面出現(xiàn)間隙。

機組運行中的某個時期，隨著振動值的逐漸增大，前汽缸一側(cè)貓爪橫銷的墊塊開始緩慢向外退出，說明此時前汽缸一側(cè)貓爪橫銷與墊塊開始出現(xiàn)間隙。此時用塞尺檢查，即可以確認。

（3）后汽缸或凝汽器相對基礎等固定結(jié)構(gòu)出現(xiàn)位移。

此項檢查可在基礎與后汽缸相近的位置設置便于測量的探針式支架作為固定測點，定期測量并將各時間的記錄比較。同時還可以定期測量并記錄和比較凝汽器各角支撐彈簧的高度變化。

機組停機后或檢修時，則檢查的項目很多，判斷也容易得多。

3　循環(huán)水管道下沉的方式和下沉導致機組振動值增大的原因分析

3.1循環(huán)水管道沿管道垂直方向的下沉

因基礎墊層不實，地埋的水平循環(huán)水管道受重力的作用垂直下沉。例如，某余熱機組循環(huán)水管道的電動蝶閥伸縮節(jié)出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，割開伸縮蝶閥附近的四根垂直管道后，管道下沉高度約為150mm，循環(huán)水管道沿管道垂直方向下沉（圖1）。

由圖1可以看出，循環(huán)水管道的下沉，直接對管道連接凝汽器即排汽缸的一端施加下沉方向的外力。例如，某余熱機組循環(huán)水管道布置在機組左側(cè)，根據(jù)凝汽器左端支撐彈簧高度壓縮變形相應的減小，可以很清晰地解釋其后汽缸右側(cè)托架與導板結(jié)合面產(chǎn)生間隙的原因。

3.2循環(huán)水管道沿管道軸線的傾斜變形

地埋的水平循環(huán)水管道受重力的作用，以某支點為支撐，出現(xiàn)傾斜下沉。例如，某余熱機組凝汽器的循環(huán)水進出水管道，其四件垂直安裝的電動伸縮蝶閥，在其連接的伸縮節(jié)法蘭處，出現(xiàn)不垂直軸向的左側(cè)向上的傾斜，且四件伸縮節(jié)法蘭的傾斜方向是一致的。四件伸縮節(jié)法蘭在對面180°兩點的距離，即h2-h1≥10～20mm。循環(huán)水電動蝶閥伸縮節(jié)法蘭處的傾斜變形（圖2）。

圖1　循環(huán)水管道沿管道垂直方向下沉

由圖2可以看出，循環(huán)水管道電動蝶閥伸縮節(jié)法蘭處的傾斜變形使得伸縮節(jié)法蘭處已無壓縮余量，這使凝汽器即排汽缸受到向上方向的外力。與上例相同，某余熱機組循環(huán)水管道布置在機組右側(cè)，根據(jù)電動蝶閥伸縮節(jié)法蘭處左側(cè)向上的傾斜變形，就可以解釋其后汽缸右側(cè)托架受到向上的外力、與導板結(jié)合面產(chǎn)生間隙的原因。

3.3循環(huán)水管道下沉導致機組振動值增大的原因分析

凝汽器運行中，受到蒸汽溫度等向下方向膨脹因素的影響，在凝汽器四角底座設置支撐彈簧進行補償，否則機組將會劇烈振動而無法運行。

循環(huán)水管道下沉后，因沒有拉伸的補償余量，凝汽器各端支撐彈簧變形不一致，后汽缸在外力的作用下產(chǎn)生位移，使汽缸某一側(cè)的托架與導板結(jié)合面之間出現(xiàn)間隙，間隙值不斷波動變化，產(chǎn)生機械振動。后汽缸導板兩側(cè)振動值測量比較，在后汽缸導板間隙大的一側(cè)顯示振動值也偏大，說明分析是正確的。

例如，某余熱機組運行中發(fā)現(xiàn)，其振動值逐漸增大，檢查后汽缸的一側(cè)托架與導板結(jié)合面之間的間隙也在逐漸增大，說明機組在這階段時間內(nèi)，其循環(huán)水管道正在下沉。

4　循環(huán)水管道下沉缺陷的處理

4.1密切注意監(jiān)測振動值變化趨勢

圖2　循環(huán)水電動蝶閥伸縮節(jié)法蘭處的傾斜變形

此方式適用于機組連續(xù)運行時間短，循環(huán)水管道基礎未完成下沉較快趨勢的機組。當振動值略超過規(guī)范值時，應密切注意監(jiān)測振動值的變化趨勢，只要不出現(xiàn)故障停機的狀況，即可保持運行。這時如果檢修處理，很有可能以后隨著循環(huán)水管道基礎的繼續(xù)變形，振動值繼續(xù)增大，不得不重新處理。

當振動值超過規(guī)范，接近聯(lián)鎖保護設置定值時，應停機檢修，消除外力。

4.2機組檢修時的處理

此方式適用于機組連續(xù)運行時間較長，循環(huán)水管道基礎已完成下沉趨勢的機組。

（1）機組進行揭缸，割開連接后汽缸與凝汽器的喉部排汽短節(jié)，即可以消除來自循環(huán)水管道下沉的外力。

（2）將汽輪機下缸吊開至零米層，翻缸。

（3）重新調(diào)整凝汽器彈簧，使其各支座的支撐彈簧的高度一致、凝汽器受力均勻。

（4）鑿開后汽缸兩側(cè)導板的基礎，松開固定導板的地腳螺栓，吊開導板。

（5）以導板為基準面，刮研處理，直至后汽缸托架與兩側(cè)導板的間隙完全消除。

（6）后汽缸就位，重新調(diào)整墊鐵，同時綜合調(diào)整汽缸橫向水平，汽封洼窩中心和前汽缸貓爪橫銷的間隙。注意在處理消除后汽缸兩側(cè)導板的間隙時，還應保證前軸承座與臺板滑動面不出現(xiàn)間隙。

（7）上述調(diào)整完成，緊固導板的地腳螺栓并復查后，點焊墊鐵，聯(lián)接后汽缸，導板基礎二次澆灌。

例如，某余熱機組連續(xù)運行時間約兩年左右，其振動值的增加已基本穩(wěn)定。因此可進行上述方式的處理。

5　幾點體會

（1）對埋入地下的循環(huán)水管道一定要有防止沉降的措施（管道敷設前一定要用三合土夯實管溝地面，如遇較差的濕陷性土質(zhì)管道必須設支座）。在調(diào)整后汽缸兩側(cè)導板的間隙時，應保證前軸承座與臺板滑動面不出現(xiàn)間隙。其處理方式比新裝機組汽缸水平的找正更麻煩，所以應對循環(huán)水管道安裝質(zhì)量給予足夠的重視。

（2）循環(huán)水管道下沉，首先導致3號瓦振動值增大，以及后汽缸與導板出現(xiàn)間隙處的振動值增大。這是因為，在四個軸瓦結(jié)構(gòu)的機組中，3號瓦是其薄弱處，即反映在3號瓦處的振動值最敏感。2號瓦的振動值雖然也在增加，但不如3號瓦振動值增加表現(xiàn)的明顯。

（3）循環(huán)水管道下沉經(jīng)處理后，循環(huán)水管道基礎如不做填實等處理，仍存在松動或空洞，會使得振動在循環(huán)水管道基礎的松動處得到釋放。由于循環(huán)水管道的自激頻率較低，所以在轉(zhuǎn)速較低時其影響尤為明顯。這可以解釋某余熱機組中速暖機時振動值較大，而到了機組3000r/min定速時振動值反而下降的現(xiàn)象。因此認為，如果循環(huán)水管道基礎得到填實，那么機組的振動值將會得到進一步改善。

［1］康松，楊建明,胥建群.汽輪機原理［M］.中國電力出版社，2000.

［2］寇勝利.汽輪發(fā)電機組的振動及現(xiàn)場平衡［M］.中國電力出版社，2007.

TQ172.622.22

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