S109FA機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)后停機(jī)過程3X異常波動(dòng)分析

摘要：福建晉江天然氣發(fā)電有限公司電廠4臺機(jī)組為美國GE公司生產(chǎn)的S109FA燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，其中汽輪機(jī)型號為#158（D10優(yōu)化型），為三壓、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、沖動(dòng)式無抽汽純凝式機(jī)組。由于機(jī)組常用于電網(wǎng)調(diào)峰，故啟動(dòng)次數(shù)較多，經(jīng)常出現(xiàn)機(jī)組振動(dòng)異常事件。為此，對機(jī)組振動(dòng)異常事件進(jìn)行了分析對比，提出了運(yùn)行改進(jìn)措施，為解決同類型機(jī)組的振動(dòng)異常問題提供了參考。

關(guān)鍵詞：S109FA機(jī)組;冷態(tài)啟動(dòng);3X異常波動(dòng)分析

1 S109FA機(jī)組軸系介紹

S109FA機(jī)組軸系由燃?xì)廨啓C(jī)、高中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子組成，勵(lì)磁機(jī)尾端懸臂布置。軸系共有8個(gè)軸承，#1～#5軸承為可傾瓦軸承，#6～#8軸承為橢圓軸承。S109FA機(jī)組軸系的相對膨脹死點(diǎn)只有1個(gè)，布置在#1瓦推力軸承處，燃機(jī)側(cè)轉(zhuǎn)子往排氣擴(kuò)壓段膨脹，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子往發(fā)電側(cè)膨脹軸系布置如圖1所示。

2 振動(dòng)波動(dòng)事件分析

2019年9月9日，#4機(jī)組啟動(dòng)后，機(jī)組運(yùn)行約19 h，在停機(jī)過程中至解列前3X振動(dòng)值出現(xiàn)上漲且波動(dòng)（穩(wěn)定運(yùn)行期間3X振動(dòng)值約0.103 mm），波動(dòng)幅值約0.04 mm，振動(dòng)最大值0.184 mm，停機(jī)降速的二階3X振動(dòng)值為0.151 mm（轉(zhuǎn)速2 030 r/min），一階3X振動(dòng)值為0.199 mm（轉(zhuǎn)速1 005 r/min）。對比以往停機(jī)時(shí)的3X振動(dòng)值，振動(dòng)幅值增大0.04 mm。

2019年10月4日，機(jī)組運(yùn)行約16 h，滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間約15 h，在停機(jī)過程中退汽后至解列前3X振動(dòng)值出現(xiàn)上漲且波動(dòng)（穩(wěn)定運(yùn)行期間3X振動(dòng)值約0.103 mm），波動(dòng)幅值約0.02～0.03 mm，停機(jī)降速的二階3X振動(dòng)值為0.147 mm（轉(zhuǎn)速2 013 r/min），一階3X振動(dòng)值為0.203 mm（轉(zhuǎn)速998 r/min）。對比以往#4機(jī)組出現(xiàn)3X振動(dòng)值的波動(dòng)情況，對#4機(jī)組3X振動(dòng)此次發(fā)生幅值較大的波動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行縱向?qū)Ρ取?4機(jī)組冷、熱態(tài)運(yùn)行期間振動(dòng)及溫度數(shù)據(jù)比較如表1所示。

由表1可以看出，#4機(jī)組冷、熱態(tài)機(jī)組啟動(dòng)#3瓦金屬溫度變化趨勢截然相反，出現(xiàn)該現(xiàn)象的根本原因是GE軸系設(shè)計(jì)及各軸承的標(biāo)高設(shè)定不同。

從近期機(jī)組啟動(dòng)數(shù)據(jù)來看（表1），機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)后#3瓦瓦溫均出現(xiàn)下降，#3軸承振動(dòng)值在滿負(fù)荷運(yùn)行較長時(shí)間后出現(xiàn)上升，上漲幅值約0.03 mm。S109FA機(jī)組在機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下發(fā)生#3號軸承振動(dòng)值上升，原因有兩個(gè)方面：一是由于燃機(jī)透平間有熱氣泄漏造成燃機(jī)透平間空間溫度升高，燃機(jī)前后支腳膨脹增大，燃機(jī)整體抬升;二是可能來自環(huán)境溫度的突然下降或者BT風(fēng)機(jī)出力出現(xiàn)異常，燃機(jī)膨脹出現(xiàn)改變，左右或前后支撐腳膨脹出現(xiàn)偏差。這兩種情況下的振動(dòng)一般在燃機(jī)啟動(dòng)初始階段不明顯，隨著機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間達(dá)到一定時(shí)間時(shí)，振動(dòng)值開始上升，此時(shí)燃機(jī)透平間內(nèi)環(huán)境溫度達(dá)到最大且燃機(jī)充分膨脹。

2019年9月9日，#4機(jī)組滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行小時(shí)數(shù)達(dá)到12 h且機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)達(dá)到19 h，同時(shí)#1、#3瓦瓦溫出現(xiàn)緩慢上漲（約5～7 ℃）和下降（約7～9 ℃）的情況，從瓦溫反映出軸承的負(fù)載分配情況來看，#1瓦出現(xiàn)重載、#3瓦逐漸輕載有失穩(wěn)現(xiàn)象，事后從振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)查閱發(fā)現(xiàn)以及從振動(dòng)頻譜圖中看出，軸振3X波動(dòng)時(shí)存在6 Hz左右的低頻分量，且此低頻分量是引起振動(dòng)峰值大的原因。對比2019年10月4日#4機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)后停機(jī)現(xiàn)象，和2019年9月9日一致，但振動(dòng)幅值明顯較小。通過縱向?qū)Ρ龋l(fā)現(xiàn)#3機(jī)組出現(xiàn)的3X波動(dòng)情況和#4機(jī)組基本相似。

3 S109FA機(jī)組3X振動(dòng)值波動(dòng)大的干預(yù)措施

（1）考慮到GE公司的S109FA機(jī)組軸系特點(diǎn)，機(jī)組避免長時(shí)間滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行，如果機(jī)組長時(shí)間滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行小時(shí)數(shù)超過6 h，應(yīng)向省調(diào)申請部分負(fù)荷運(yùn)行一段時(shí)間。

（2）定期對燃機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行查漏，避免高溫氣體泄漏，導(dǎo)致燃機(jī)支腿膨脹過量，特別是前支腿。

（3）滿負(fù)荷運(yùn)行或長時(shí)間運(yùn)行時(shí)，避免直接降負(fù)荷停機(jī)，應(yīng)向省調(diào)溝通，停機(jī)階段在280 MW負(fù)荷保持一段時(shí)間，待燃機(jī)膨脹量變小后再進(jìn)行停機(jī)操作。

（4）應(yīng)用振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，便于查找振動(dòng)分量源頭，以便采取措施。

（5）#3軸振3X振動(dòng)值波動(dòng)大處理：1）啟動(dòng)第二臺VG風(fēng)機(jī)，觀察振動(dòng)趨勢;2）波動(dòng)峰值達(dá)0.19 mm時(shí)，將自動(dòng)停機(jī)保護(hù)定值提高至0.228 6 mm，同時(shí)啟動(dòng)第二臺BT風(fēng)機(jī)。

4 結(jié)語

GE公司的S109FA燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，作為電網(wǎng)調(diào)峰的主力負(fù)荷，冷態(tài)啟動(dòng)的次數(shù)較多且經(jīng)常引起振動(dòng)異常。本文針對該機(jī)組多次冷態(tài)啟動(dòng)后停機(jī)過程出現(xiàn)3X振動(dòng)值異常波動(dòng)的情況，進(jìn)行了分析及縱向?qū)Ρ龋贸龅南嚓P(guān)結(jié)論可為解決相關(guān)機(jī)組今后出現(xiàn)類似問題提供參考。

[參考文獻(xiàn)]

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收稿日期：2020-05-06

作者簡介：吳詠康（1987—），男，福建邵武人，工程師，從事燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組運(yùn)行工作。