汽輪機啟動過程中振動異常分析及處理

徐仟

摘 要：中國石化金陵石化分公司熱電運行部#1機組自投用以來，冷態啟動后均存在振動異常，本文就2019年，對本單位#1機組在冷態啟動過程中出現的汽輪機振動偏大的原因進行了分析，并提出了相關解決辦法，從而滿足機組平穩啟動的要求，確保機組安全啟動運行。

關鍵詞：汽輪機;振動;優化;冷態啟動

汽輪機是火力發電廠的核心設備，是發電系統中關鍵的組成部分，主要部件有氣缸、轉子、聯軸器等，為高速旋轉機械。該機組的正常運行除了能確保電力生產單位正常供電外，還能保障從業人員的人身安全。因此，加強機組的振動故障監測和診斷，對保障汽輪機的安全使用有著重要意義。但因汽輪機工作的環境較為復雜，加上人為操作因素的影響，汽輪機運行時出現振動異常的發生率不斷上升。在啟動過程中發生振動異常危險的同時，還嚴重威脅其使用的安全性。下文將對汽輪機冷態啟動過程中振動異常情況的原因及解決方案進行分析和探索。

1 1機組汽輪機簡介及現狀

中國石化金陵石化分公司熱電運行部汽輪機裝置包含一臺CC100-8.83/4.12/1.47型汽輪機組、兩臺CC60-8.83/4.12/1.47型汽輪機組、中、低壓供熱管線、給水除氧系統、空調系統及其他輔助設備。本文研究對象為CC60-8.83/4.12/1.47型單缸、沖動、抽汽凝汽式汽輪機，具有兩級調整抽汽，由上海汽輪機廠制造。汽輪機轉子為整段套裝組合結構，汽輪機轉子與發電機轉子用剛性聯軸器聯接。汽輪機通過臨界轉速時，振動最大允許值0.15mm。

2019年12月4日，#1機組在冷態啟動升速沖轉過程中出現汽輪機1X、1Y振動上升幅度較大的現象，接近振動最大允許值0.15mm。同時機組的脹差增長幅度也較大，嚴重威脅汽輪機安全運行。具體參數趨勢變化見圖1、2。

為了控制振動持續大幅波動，操作人員降低轉速，增加低轉速暖機時長，提高汽輪機缸體膨脹，降低汽缸與轉子之間的脹差。同時調節機組真空度，控制進汽量;調整軸封汽壓力和溫度，防止轉子加熱過快，脹差增大。在采取了上述措施后，振動緩慢下降，基本穩定。

2? 1機組汽輪機啟動振動異常原因分析

分析此次輪機冷態啟動過程中振動異常情況，主要的原因有以下幾點：

（1）高中壓缸脹差過大。在機組冷態啟動暖機的過程中高壓缸脹差過大，導致動靜間隙變小，造成部分摩擦，使得振動值升高。根本原因是因為汽溫過高。根據規程要求，沖轉暖機過程中需要保持主汽溫度在400℃以上，并且有大于50℃的過熱度。但實際操作中在沖轉暖機過程中，主汽溫度一度上升至525℃，超過規定值125℃，而汽輪機轉子的熱容量比汽缸要小得多，汽溫過高使得轉子膨脹過快，速度大大超過汽缸的膨脹速度，所以脹差變大。

（2）因為軸封供氣是直接和汽輪機大軸接觸，所以它的溫度變化將直接影響轉子的伸縮。軸封供汽壓力和溫度過高，易加快轉子膨脹，造成脹差增大，進而引起振動增大。

（3）真空較高，按規程要求，凝汽器真空在-0.05～-0.07MPa。而實際真空過高，同轉速下進汽量較少，氣缸加熱較少，轉子快速膨脹，其膨脹的速度遠超過汽缸，故脹差增大。

3? 1機組汽輪機啟動振動異常處理方法

分析此次汽輪機冷態啟動振動異常，可以了解造成振動故障的主要因素：一是暖機時長少;二是脹差過大。汽輪機的轉子、氣缸等部件在動態與靜態交變過程中有較大區別，如熱交換條件、軸向形成的膨脹等因素。而其中的軸向形成的膨脹主要是指發生相對膨脹情況，又稱為脹差。脹差的大小變化導致了機組軸向動靜間隙的動態變化。所以為全面預防軸向間隙的摩擦，一是要增加脹差的監測力度;二是需要提高操作人員思想認識和技能水平。從技術和人員入手，在充分認識到監控脹差的重要及必要性后，不斷降低直至消除脹差對機組正常運轉的影響。在汽輪機冷態啟動過程中，需要高度監控高、低速階段過程中的操作，即在低速階段要完成聽音、提高在高速階段汽輪機振動故障的注意力。其次，由于氣缸溫度相對較低，在汽輪機沖轉定速以后，要充分考慮轉子與氣缸之間的實際脹差，進而可以有效的控制進汽量以及進汽溫度。

為有效處理機組發動時出現的脹差過大現象，需要做到：一是嚴格確認主蒸汽的溫度，如存在過高現象，應及時將主蒸汽的溫度降低至合適范圍;二是嚴格控制流量變化速度，作為補充主蒸汽溫度控制的手段，達到更好控制脹差的目的。三是要實時調節軸封供氣壓及溫度，可以在一定程度上控制脹差。四是在汽輪機啟動過程中，當機組維持一定轉速時，改變凝汽器真空則改變了汽缸進汽量，可以在一定范圍內調整脹差。

參考文獻

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