300MW機組振動分析與防范

牛志成

摘 要：我公司一期安裝2×300MW國產引進型機組，經過增容改造為330MW機組，通過兩臺機組的試運調試，發現這兩臺機組都存在振動大的問題，突出表現為4、6、7瓦振動較大，甚至造成無法過臨界，降速過臨界振動加劇。在試運中通過不斷地探索與總結，發現了該類型機組振動的一些原因，另據資料表明，國內同類型機組都存在類似問題，本文在收集有關資料并結合現場運行經驗的基礎上，對我廠及同類型機組振動情況、原因作了一些分析，提出了在工作中如何防范330MW汽輪機組振動的措施，供參考。

關鍵詞：汽輪機組；振動原因；防范

中圖分類號：TK267 文獻標識碼：A

一、現狀分析

我廠#5、#6機為上海汽輪機廠生產的亞臨界、中間再熱、單軸、雙缸、雙排汽反動式凝汽機組。該機組參數為：型號N300-16.7/518/538，額定出力300MW，進汽壓力為16.7MPa，進汽溫度538℃，再熱汽溫538℃。該類型機組已經3次完善化改進，我廠為第十七、十八臺，屬第三次改進（D156型）機組，所配發電機為上海電機廠生產的引進西屋技術水平，水、氫、氫冷發電機。

我廠#5、#6機組自投產以來振動一直偏大，集中表現為在中速暖機結束過臨界時#6、7瓦振動嚴重超限，定速后#7瓦振動仍達15～20絲左右，有時甚至連臨界也過不去，被迫打閘停機。正常運行中#7瓦振動波動較大，特別是在密封油溫及發電機風溫變化較大時對#7瓦振動影響較大。在停機過臨界時#6、7瓦振動仍嚴重超限達30絲左右。#4瓦振動也較大，對真空、油溫等的變化較為敏感。

據了解，上汽廠引進型300MW機組已投產多臺，從投產試運情況看，絕大多數機組都有過較大振動發生，例如：石橫某電廠：1號機，6瓦軸振178μm，大于報警值0.125μm，且5、7瓦都有振動；2號機7瓦軸振145μm，大于報警值0.125μm，且5、6瓦都有振動。上海某電廠：#11機，投用時7號瓦軸振200μm，進行平衡處理后3瓦垂直和水平方向軸承座振動，4號瓦3個方向的軸承座振動及6號瓦垂直和水平方向軸承座振動均達不到考核標準。

二、原因分析

對上汽廠所產引進西屋公司300MW汽輪機及配用上海電機廠引進西屋公司水、氫、氫發電機所組成的機組，其振動原因一般有以下幾個方面：

1.由于#6、#7瓦之間對輪緊力變化引起振動。由于#7軸承位于主勵與副勵之間，與#6軸承之間有一對輪相聯，此對輪聯接質量對振動有直接影響，對輪螺栓緊力在長期運行中有可能變化，從而影響#7瓦中心的變化，使得#7瓦振動增加。#7瓦外側是副勵，它直接懸空，并且付勵磁機是永磁鋼結構，長期運行中有可能造成磁場不對稱，這也是#7瓦容易產生振動的原因。

2.密封瓦引起的碰磨振動：該類型發電機對氫氣的密封采用雙流環式密封瓦結構，在正常情況下密封瓦靠壓力油形成油膜，既起了密封作用，又對轉子起了部分支撐作用，增加了轉子剛度，但是該類型密封瓦為了減少氫氣泄漏及保證氫氣純度，密封瓦與轉子間隙保持較小，這個間隙一旦破壞將引起碰磨振動。而機組軸系在升至額定轉速時要通過多個臨界轉速，其中發電機轉子有兩個臨界轉速，在升速過程中容易引起密封瓦的碰磨，從而引起振動。

3.機組勵磁機臨界轉速接近工作轉速。該類型機組勵磁機一階臨界設計為2450轉左右，而實際均在2700轉左右，而該機組為引進美國西屋技術，美國采用3600轉工作轉速，臨界轉速與工作轉速有足夠的避開量，而我國采用3000轉工作轉速，這樣實際一階臨界轉速滿足不了避開工作轉速±10%的要求，因此在工作轉速下易產生振動。

4.發電機風溫對振動的影響。該類型機組發電機定子采用氫氣冷卻，氫氣在發電機內密閉循環，氫氣又用氫冷器進行冷卻，氫氣冷卻器布置于發電機四角，總共8組冷卻器，但由于各角冷卻器調節依靠手動截門來調節，發電機四角風溫差別較大，尤其在開機時偏差更大，因發電機四角風溫偏差造成5、6瓦中心相對變化，引起機組振動增大。而發電機的振動又影響勵磁機的振動，并且由于勵磁機質量較小，勵磁機振動變化更為明顯，這一現象突出表現在7瓦振動上。

5.運行中軸承標高變化的影響造成振動增大。該類型機組3、4號瓦座坐落在下排汽缸上，當抽吸真空時，在支撐剛度不足的情況下，支撐標高發生變化，這種標高的變化引起靠背輪中心的變化，這樣導致了熱態中心的變化，繼而引起振動的發生。另外凝汽器真空的變化使得低壓缸排汽溫度發生變化，也使得#3、4軸承座中心發生變化，使得機組振動增加。

6.機組轉子平衡不平衡引起振動。機組各單轉子，制造廠在出廠時已進行動平衡，但由于條件限制無法進行軸系平衡，現場聯成軸系后，往往出現新的不平衡，我廠#5、#6機在試運中都進行了多次動平衡才使振動控制在報警值以內。

7.安裝質量不合格引起振動。在安裝時對輪中心調整不當，對輪螺栓緊力不夠，軸承標高調整不正確等均能引起振動。

三、振動的預防

綜上所述，應從以下幾方面防止汽輪機組振動。

1.首先，應加強安裝、檢修質量。在安裝和調試期間應對各轉子在制造廠動平衡情況，殘余不平衡大小，勵磁機改進情況及平衡情況做到心中有數。安裝時嚴格控制安裝工藝，嚴格按照制造廠要求調整標高和對中工作。

2.調整好沖轉參數。汽輪機轉子是轉子在轉動時靠軸承內形成契形油膜產生的油壓而浮動在軸承上，潤滑油對轉子有潤滑和冷卻作用，而潤滑溫對油膜的厚度有直接影響，油溫越高油膜越薄，油溫越低油膜越厚。因此調整好潤滑油溫可降低機組振動。

3.密封油溫的變化也會引起振動的變化。在密封瓦溫度不超限的情況下，盡量維持油溫上限，以保持密封環與氫氣溫差在5℃以下。此外真空的高低也會引起振動的改變。因為真空的變化會引起排汽缸溫度的變化，從而引起凝汽器膨脹的變化，凝汽器又與低壓缸相聯，由此影響了機組中心的變化，使機組振動變化。開機時應調整好適當的真空，不易過高過低，以振動最小為宜。我廠#5、6機一般在-72kPa～-75kPa左右。

4.發電機風溫應調平衡。因發電機氫冷器位于發電機四個角，四角風溫不同會使#5、6瓦中心相對改變而使機組振動增加。我廠#5、6機對風溫變化特別敏感，這在實際工作中已引起了足夠重視。

5.沖轉時主、再熱汽溫選擇合適，使機組熱應力減小。冷態啟動前應充分暖管疏水，按壓力低，溫度高的原則選取參數，并保證有56℃以上過熱度。熱態啟動應選擇壓力高溫度高的參數。

6.在啟動過程中對于振動問題應慎重，不得硬闖臨界或盲目加負荷，查明原因后方可確定。

7.沖轉后應注意檢查機組的動靜有無摩擦，中速曖機時應注意汽缸各部膨脹是否充分，均勻，滑銷系統有無卡澀，暖機時間應充分，密切監視各軸瓦油膜壓力變化。在停機時若惰走過臨界振動過大時，應提前將機組真空適當破壞加速過臨界。在增減負荷過程中注意控制變負荷速度，保證汽缸各部膨脹均勻，在增減勵磁時注意觀察對機組振動的影響。

結語

目前我廠在運行方面經過試運取得了不少經驗，對機組性能有了深入了解，參數調整也有了把握，并經過多次大小修處理，振動情況有了較大改善，只有#7瓦振動在10絲左右，但已低于報警值。

參考文獻

[1]高壓汽輪機運行手冊[Z].1992.

[2]調試資料[R].1996.