300MW亞臨界機組汽輪機軸系振動分析

侯江敏

摘 要：汽輪機是將蒸汽的能量轉換成為機械功的旋轉式動力機械，又稱蒸汽透平，主要用作發電用的原動機，也可直接驅動各種泵、風機、壓縮機和船舶螺旋槳等，還可以利用汽輪機的排汽或中間抽汽滿足生產和生活上的供熱需要。300MW亞臨界機組汽輪機是中國從美國引進的一種具有單機功率大、效率高、壽命長的汽輪機組，300MW亞臨界機組汽輪機的應用很好的推動了我國工業的發展。然而在300MW亞臨界機組汽輪機使用當中，經常會出現軸系振動問題，基于此，本文對300MW亞臨界機組汽輪機軸系振動原因和改善辦法進行分析，以供參考。

關鍵詞：300MW亞臨界汽輪機；軸系振動；原因；蒸汽機

300MW機組型式是亞臨界中間一次再熱自然循環汽包爐，通風方式為平衡通風，主汽溫調節方式為二級噴水減溫，燃燒方式為正壓直吹四角切圓，點火用油為輕柴油，點火方式為#1爐小油槍、#2爐等離子。再熱汽溫調節方式：擺動燃燒器擺角和噴水減溫。300MW亞臨界機組汽輪機軸系在運行過程中，或多或少都會存在振動現象，局部區域出現動、靜間隙消失。本文就300MW亞臨界機組汽輪機軸系振動相關內容進行研究，希望能為同行貢獻自己的綿薄之力。

一、300MW亞臨界機組汽輪機軸系結構

機組軸系由高、中壓轉子、低壓轉子、發電機轉子和勵磁機轉子組成，各轉子之間分別用剛性聯軸器連接（見圖1）。高中壓轉子1號及2號軸承為落地式，低壓轉子3號及4號軸承安裝在排汽缸上，發電機轉子5號及6號軸承為端蓋式軸承，7號及8號軸承與勵磁機安裝在臺板上；低壓轉子3號及4號軸瓦、發電機轉子5號及6號瓦和勵磁機轉子7號及8號軸瓦都為橢圓瓦，分別支撐在6個軸承上。

該機組安裝時低壓轉子保持水平，高中、壓轉子前端和發電機轉子后端向上翹起，各軸頸的標高和轉角以及聯軸器張口等還要考慮冷、熱態的差別和凝汽器與低壓外缸連接方式的影響。轉子靜撓度曲線見圖2。

二、300MW亞臨界機組汽輪機軸系振動原因

其一，轉子振動。低壓轉子不穩定振動和振動幅值增大主要表現在4號軸承上，3號軸承和4號軸承處軸振變化均很小，瓦振變化比軸振變化大，從而出現轉子振動現象；其二，勵磁機軸振動。經過跟蹤和測量發現，軸振動能夠在一定時間內較為穩定，但是隨著300MW亞臨界機組汽輪機運行時間和參數變化，其振動幅度會有所升高。300MW亞臨界機組汽輪機軸承振動相位可以增加10°，1號軸振動相位最小幅度為143°，最大幅度為206°，6號軸振動相位幅度振動范圍在30°到35°之間。因為發電機轉子比較短，因此即使發電機轉子本體發生改變，6號和5號軸振動相位都不會發生太大變化，但是如果發電機振動幅度增大較多時，很有可能使6號和5號軸振動差距較大，從而出現勵磁機軸振動現象。

三、緩解300MW亞臨界機組汽輪機軸系振動的對策

（一）維持300MW亞臨界機組汽輪機凝汽器最佳真空。讓300MW亞臨界機組汽輪機凝汽器維持最佳真空可以從以下幾個方向進行：其一，保證汽輪機組的密封性。相關工作人員要定期檢查汽輪機組密封性，最好選在對汽輪機大修的階段進行檢查和維護工作，避免凝汽器出現泄漏的情況；其二，對循環水品質進行控制。應該避免凝汽器內出現水垢，以此保證銅管內的熱交換效率；其三，凝結水位保持在合理的位置，水位抬高就會使凝汽器里面的真空下降，最終使冷卻面積不足。

（二）加強汽輪機的運行管理。300MW亞臨界機組汽輪機在運行過程中可以采用定-滑-定的運行方式。實際上就是在高負荷區域下，為了保持機組的高效率，那么就應該改變通流面積（一般采用噴嘴調節）來實現。在極低負荷下，為了保持給水泵軸臨界轉速、燃燒、水循環工況能夠得到穩定，應該使用低水平的定壓調節。而在中間負荷區，就應該根據實際情況來加減負荷（一般采用鍋爐調整壓力），使得汽門的開關處于滑壓運行狀態。為了提高給水溫度和投入率，減少加熱器端差，對加熱器水位進行合理地調整，應該在高負荷運行時適當提高汽輪機的主汽溫度、主汽壓力。低速暖機后，肯定機組一切正常，可逐漸開大主汽門將轉速升至1400 RPM，保持在40～80 min內。

四、結語

引起機組振動的原因很多，情況也比較復雜，在處理振動問題時，一定要仔細分析各方面因素，找到引起機組振動的真正原因，對癥下藥，不能遇到振動就用動平衡的方法來解決，以免在轉子上增加額外的不平衡重量。

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