某600MW亞臨界空冷機組沖轉定速過程分析

郭爽，王羽，王燕東

某600MW亞臨界空冷機組沖轉定速過程分析

郭爽1，王羽2，王燕東1

（1.白音華金山發電有限公司，內蒙古026200；2.華電電力科學研究院，遼寧沈陽110000）

針對某電廠一臺600MW亞臨界汽輪發電機組首次啟動成功，但第2、3次由于振動大而啟動失敗的問題，通過對機組啟動的運行參數及振動數據進行分析，認為振動大的主要原因是在熱態啟動過程中，轉子發生彎曲。通過盤車消除轉子彎曲以及制定針對性的啟動措施，使機組再次成功啟動，對其他機組啟動方式具有借鑒意義。

汽輪機；彎曲；振動大；啟動失敗

0 引言

近年來，節能減排作為國家能源發展的主要目標之一，為了提高汽輪機組的熱經濟性，減小動靜間隙帶來的漏汽損失是最為直接的手段之一。因此汽輪機在設計、安裝、檢修等過程中，動靜間隙會設置的盡量小。但是如果動靜間隙過小，通常會使汽輪機發生動靜碰磨，從而導致振動過大，嚴重時會影響機組的正常啟動以及安全運行[1-2]。

1 機組簡介

某廠機組為亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、直接空冷凝汽式機組，額定功率600M W，工作轉速3000r/m in，轉子旋轉方向由汽輪機側向發電機側看為順時針。該汽輪機組高中壓轉子一階臨界轉速1593r/m in。軸系共4個轉子，9個軸承，軸承具體分布情況如圖1所示。

圖1 軸承分布圖

2 啟機過程

2.1 第一次啟動

2016年10月24日23點30分機組開始啟動，啟動前主汽溫度為313℃，主汽壓力3M Pa，再熱溫度270℃，再熱壓力0.2M Pa，調節級蒸汽溫度46.5℃，調節級金屬溫度47.6℃，絕對膨脹5.5m m，高中壓缸脹差0.9m m，低壓缸脹差8.6m m，偏心43μm。在600r/m in經過40m in暖機，2000r/m in經過2.5h暖機，機組在25日3點20分定速至3000r/m in，此時振動數據見表1（通頻振動）。

表1 機組3000r/m in振動數據μm

由于凝泵堵塞，10月25日3點41分機組發生跳機。

2.2 第二次啟動

10月25日4點38分，處理好缺陷。進行了第二次沖轉（此時轉速已降至90r/m in）。沖轉前主汽溫度為393℃，主汽壓力10M Pa，再熱溫度365℃，再熱壓力0.9M Pa，調節級蒸汽溫度249℃，調節級金屬溫度257℃，絕對膨脹12.3m m，高中壓缸脹差3.6m m，低壓缸脹差12.7m m，軸系振動值正常。啟動過程直接升速，中間轉速沒有停留，當轉速達到1506r/m in時，1瓦和2瓦軸振動過大，超過跳機值導致機組發生跳機。表2給出了跳機時各瓦軸振動數據。

表2 機組1506r/m in振動數據μm

其中2X方向伯德圖如圖2所示。

2.3 第三次啟動

第二次機組發生跳機后，1瓦處偏心值達到129μm，遠超第一次啟動前的43μm，此時汽輪機轉子已發生彎曲，在盤車7小時后，偏心值恢復至38μm。14點20分，機組進行第三次啟動。沖轉前主汽溫度為313℃，主汽壓力3.5M Pa，再熱溫度324℃，再熱壓力0.4M Pa，調節級蒸汽溫度227℃，調節級金屬溫度226℃，絕對膨脹13.6m m，高中壓缸脹差2.2m m，低壓缸脹差12.6m m，偏心38μm。在600r/m in暖機20m in，期間振動幾乎沒有變化，因此機組繼續沖轉，轉速達1387r/m in時，振動超過跳機值發生跳機。表3給出了跳機時各瓦軸振動數據，圖3給出了2X振動伯德圖。

圖2 2X伯德圖

表3 機組1387r/m in振動數據μm

圖3 2X伯德圖

2.4 第四次啟動

第三次機組發生跳機后，1瓦處偏心值超過傳感器量程，通過就地打表測得偏心值為700μm，另在2瓦處進行的就地偏心測量值在60μm左右，數據表明高中壓轉子已發生嚴重彎曲。通過兩天的盤車，1瓦處偏心值恢復至36μm，2瓦處偏心值穩定在10μm左右。10月27日16點10分，機組重新進行啟動。沖轉前主汽溫度為326℃，主汽壓力3.9M Pa，再熱溫度286℃，再熱壓力0.4M Pa，調節級蒸汽溫度200℃，調節級金屬溫度200℃，絕對膨脹12.9m m，高中壓缸脹差0.8m m，低壓缸脹差9.7m m，偏心36μm。在1000r/m in下，振動一切正常，從1000r/m in開始到臨界區之前，每隔100r/m in進行短暫停留來判斷機組是否發生碰磨，最終在17點轉速升至2000r/m in，經過1.5h暖機，機組在18點50分順利定速3000r/m in，機組振動一切正常，振動數據見表4。碰磨，引起轉子局部過熱，溫度不均導致轉子彎曲，又進一步加大碰磨程度，由此惡性循環使轉子無法通過臨界轉速。

第三次屬于溫態-1啟動，雖然經過七個小時的暖機，將偏心恢復至38μm，但對于由彎曲大引起振動跳機的轉子，即使偏心值回到正常值，有時轉子可能還存在彎曲。雖然600r/m in時振動不大，但升速中振動增長較快，此時已發生碰磨，沒有采取消除摩擦振動相應措施，選擇了繼續沖轉，最終仍沒有通過臨界轉速。

第四次屬于溫態-1啟動，對啟動參數進行了合理匹配，在非臨界區不同轉速下停留，觀察振動變化，進行摩擦啟動，及時消除了碰磨，最終使機組順利定速至3000r/m in，之后的超速試驗、嚴密性試驗也都順利進行[3-4]。

表4 機組3000r/m in振動數據μm

其中2X方向伯德圖如圖4所示。

圖4 2X伯德圖

3 啟機過程分析

雖然第一次沖轉定速到3000r/m in，但接下來的兩次啟動都無法過臨界，第四次經過調整順利啟動，現將每次啟動過程總結如下：

大修后，第一次為冷態啟動，機組運行參數正常，順利定速至3000r/m in，振動一切正常，而后由于凝泵堵塞發生了跳機。

第二次屬于溫態-2啟動，由于汽缸本體部件收縮不均，需要啟動參數合理匹配，否則溫態啟動易發生摩擦振動。從伯德圖可以看出振動隨轉速增長斜率較大，即振動增長過快，振動幅值已很高，此時已發生了動靜

4 結語

雖然第一次啟動，機組順利定速至3000r/m in，但在接下來的兩次啟動中均無法通過臨界轉速，通過運行參數和振動數據的分析，制定了啟動措施，在第四次啟動機組順利達到3000r/m in。通過分析啟動過程可以得以下結論：

（1）啟機過程要嚴格執行規程，還要特別注意汽缸蒸汽過熱度、脹差、上下缸溫差等與振動相關的參數，避免引起動靜碰磨導致振動增長。。

（2）對于大修后的機組，啟機過程可能會發生輕微碰磨，為使振動不發生發散，可通過在非臨界區不同轉速下短暫停留來判斷及避免發生碰磨。

（3）可通過轉子兩端進行偏心值測量，以便互相校驗，更能準確判斷轉子是否發生彎曲。

（4）對于溫態啟動機組，根據缸體金屬溫度選擇合理的啟動參數。

（5）啟機過程一定遵循“防止電力生產事故的二十五項重點要求”的規定，振動大時嚴禁沖臨界。

[1]王政先.某350M W機組首次沖轉定速過程分析[J].發電與空調,2016，37（4）：39-41.

[2]孫奉仲.大型汽輪機運行[M].1版.北京：中國電力出版社，2005.

[3]郭寶仁，常浩.汽輪發電機組振動診斷技術問答[M].1版.北京：中國電力出版社，2016.

[4]防止電力生產事故的二十五項重點要求[M].國家能源局，2014.

Process Analysis of a 600MW Subcritical Air-cooled Unit Speed Up to 3000r/min

GUO Shuang1，WANG Yu2，WANG Yan-dong1
（1.Baiyinhua Jinshan Power Generation Co.，Ltd，Inner Mongolia 026000，China；2.Huadian Electric Power Research Institute，Shenyang 110000，China）

For a 600M W subcritical Turbo-generator Unit,the firststart-up succeed,butthe second and the third start-up failed due to the vibration wastoo large.By analyzing the operating param eters and the vibration data,the resultthat the rotor w as bending was proposed.W hen the bending restored to norm althrough barring and then som e m easures were taken，the fourth start-up succeed.There isreference significance forotherunits’start-up.

steam turbine；bending；serious vibration；failed start-up

TM 621.3

B

2095-3429（2017）01-0048-03

2016-12-27

修回日期：2017-02-15

郭爽（1972-），男，內蒙古赤峰人，學士，工程師，主要從事發電廠運行管理工作。

D O I：10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.01.011