上汽1000MW汽輪機常見故障及應對策略

牛小川　鄧新國

摘 要：本文針對上汽1000MW汽輪機出現頻率較高的故障進行記錄分析，提出應對策略。

關鍵詞：上汽;1000MW汽輪機;常見故障

中圖分類號：TK323 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）06-0164-02

0引言

上汽1000MW機型有獨特的設計，記錄和研究它的常見故障是一件有意義的工作。

1 1號軸承振動超限

1.1概況及振動特點

該機包含4段大軸，采用單軸承支撐，有5個軸承。主蒸汽為兩側進汽，進汽端設在2號軸承，汽缸膨脹死點設在2號軸承，轉子相對于汽缸的膨脹死點也設在2號軸承。

軸承絕對振動采用振速表示法，保護跳閘值設為11.8mm/s;大軸相對振動值采用振幅表示法，未設置跳閘保護，但作為振動參考依據，其值不允許大于130μm。

該機型在運行幾年后一般是在某日起頻繁出現1瓦軸振報警（報警值≥83μm），居高不下，最高可超過130μm，有的機組甚至達到220μm。振動發生后與負荷高低無明顯的關系。軸承絕對振動有輕微升高，但無明顯增大。即使大軸相對振動超過130μm，軸承座絕對振動依然在3.0mm/s以下。主蒸汽溫度的變化對振動影響較大。振動數據以工頻（50Hz）為主，其它頻率所占比例不大。工頻分量占到90%以上，高頻和低頻占比之和低于10%[1]。

1.2 1號軸承振動原因分析

（1）該機型1號軸承為大軸的自由端，外連接有液壓盤車，有甩尾的可能（見圖1）。

（2）高壓缸較小，轉子重量輕，1號軸承載荷較輕，軸承壓比小，穩定性和抗擾動能力較差。長期低負荷運行時，此情況尤甚。

（3）一旦軸承剛度下降，高壓轉子受汽流擾動（如負荷變化、高加抽汽量變化以及主蒸汽溫度、高壓缸排汽變化等）影響，使大軸在1號軸承中輕微失穩，造成振動增大，軸承磨損。

1.3運行管控策略

（1）機組降負荷及重大操作，如吹灰、啟動制粉系統等，提前采取措施避免汽溫大幅擾動。

（2）反向調節兩側主蒸汽進汽溫度，改變進汽偏差方向及進汽口的熱膨脹偏向。

（3）監視振動變化，當振動頻繁超過130μm時，應考慮軸承損傷停機消缺，并做好準備工作。

1.4檢修消缺策略

（1）將1號軸承頂部間隙（標準：0.30-0.35mm）和按照標準下限調整。檢查檢查軸承烏金與轉子軸徑情況，是否出現損傷，必要時進行修刮。

（2）做好檢修記錄（如表1），對1號軸承檢查處理間隔建議不超過2年。

2頂軸油壓力低

汽輪機配有三臺50%容量的頂軸油泵，轉速低于540rpm時投用，頂起大軸，建立油膜。兩運一備方式，油壓應維持15MPa以上。頂軸油壓不足時盤車有損傷軸瓦的危險。

2.1運行管控策略

（1）啟動第三臺頂軸油泵，保持頂軸油壓，否則應停止盤車。輪流切換頂軸油泵，記錄頂軸油壓力，以排除某臺油泵故障。

（2）檢查是否誤碰1號軸承頂軸油進油手動門。由于盤車進油手動門與1號軸承進油手動門位置相鄰（如圖2），在調節盤車轉速時有誤碰的可能，使1號軸承進油量偏大，造成頂軸油壓力降低。

2.2檢修應對策略

（1）檢查各頂軸油管路逆止門是否失效[2]。

（2）測量大軸抬起高度，檢查頂軸油管至2號軸承進油口圓形密封墊圈是否受損。

（3）檢查頂軸油母管溢流閥是否動作正常。

3沖轉至3000rpm時潤滑油壓力低

汽輪機潤滑油系統配有兩臺交流油泵和一臺直流油泵。潤滑油經過板式冷油器或者冷油器旁路供給各軸承使用。冷的（流經冷油器）和熱的（流經旁路）潤滑油在油溫控制閥內按比例混合得出口需要的潤滑油溫度（50℃）。

汽輪機未升速前，潤滑油溫很難達到50℃，油流全部流經旁路而不走冷油器內部;汽輪機3000rpm后，潤滑油溫度迅速升高，冷油器充油啟用。這時候，因為板式冷油器的皮囊效應，會大量充油引起潤滑油壓力下降。由于此時油箱油溫還處于上升中，不夠高，溫控閥會使油流將在旁路和冷油器來回切換多次，引起潤滑油壓來回波動，嚴重影響機組運行安全[3]。

（1）運行應對策略：在機組啟動前，做低油壓試驗，保證備用油泵聯啟正常。在3000rpm時，備用潤滑油泵聯啟后，應保持其運行，直到潤滑油箱油溫穩定。

（2）檢修應對策略：潤滑油系統加裝蓄能器。

4熱態啟動“機組升速率過低”

熱態啟動時，溫度起點高，為保護高壓缸末級葉片，DEH中設置了高排溫度控制器。在高壓缸12級后設置三個溫度測點取平均值作為監控。由高壓轉子溫度計算出一個高排溫度限制值（圖3）。當溫度高于此限制值時，高排溫度控制器動作，關小中調門，開大高調門，以增加進汽量，降低高壓缸排汽溫度。

然而在汽輪機并網前，高調門的開度是有限制的。汽輪機升速時，SGC程控走步會停留在第31步，“S/UP DEVICE”（啟動裝置）的進程為67%，且固定不變。當“S/UP DEVICE”（啟動裝置）輸出值小于“SPD CTRL ACT”（轉速控制）輸出值時，通過小選器“MIN”的為前者（67%），導致高調門開至一定開度后無法繼續開啟，汽輪機實際轉速跟蹤不上設定值，當差距30r/min時，會出現“DEV TOO HIGH”（轉速偏差大）和“LOAD SETP-CTRL STOP”（負荷控制器閉鎖）報警，升速率降低。當升速率<100.8時，觸發“ACCL

4.1運行應對策略

（1）將主蒸汽流量從670t/h增加至960t/h，在進行汽輪機沖轉過程中，主蒸汽壓力維持高限穩定，保證高壓缸充足的進汽量。

（2）在沖轉升速過程中，關小或關閉主蒸汽暖管小旁路，以使主蒸汽盡可能的通過高壓缸。

4.2檢修應對策略

（1）短暫的退出高排溫度控制器，使中壓調門不關小，汽輪機快速沖轉至3000rpm。

（2）手動提高“S/UP DEVICE”輸出值，解除高壓調門開度小選限制，以增加高壓缸進汽量。

5真空降低

一般來說真空突然下降有以下原因：（1）真空破壞門誤開;（2）真空泵故障跳閘，備用泵未聯啟;（3）真空泵水箱液位低;（4）循環水中斷;（5）軸封供汽不足或中斷;（6）凝汽器水位過高;（7）低旁動作;（8）真空系統大量漏空。對于上汽1000MW汽輪機組，有其特殊的地方。

5.1軸封供汽壓力測點壞引起真空降低

軸封為自密封形式，高壓缸漏汽到軸封供汽母管，通向低壓缸兩端，實現密封。母管壓力由溢流閥控制在3.5kPa。有兩個測點，控制信號取其較大者。一旦出現某一測點故障，顯示偏大，主機軸封控制器將以該點為控制目標，降低軸封供汽壓力，造成機組真空大幅偏低。

應對策略：將主機軸封控制器由跟蹤供汽母管壓力測點1和2之間的較大者修改為較小者。

5.2軸封溢流調門全開造成真空下降

汽輪機軸封溢流調門為氣動型，失去儀用壓縮空氣時，該門將全開，軸封供汽母管壓力大幅下降。所以真空快速降低時應查看主機軸封溢流調節門開度及軸封母管壓力。

運行應對策略：立即開大軸封供汽旁路門，保證軸封供汽。檢修應對策略：軸封供汽母管溢流調門改為失氣保位形式，而不是失氣全開。

5.3真空泵補水切為凝結水時真空下降

真空泵設計了兩路補水水源。低壓水源為凝輸水（0.5MPa），高壓水源為凝結水（2.6MPa）。事例：將真空泵補水由凝輸水切為凝結水時，補水壓力突然升高，補水電磁閥內漏，造成真空泵分離器水位升高，溢流量小于漏水量，水位升高淹沒噴射器管路，導致真空降低。

運行應對策略：在由低壓補水切至高壓補水時，應關注分離器液位。檢修應對策略：增大溢流管徑并確保補水電磁閥不內漏。

6結論

綜上所述，發現問題時采取運行管控措施控制，后續使用檢修手段消除故障源頭。此兩項工作對維系電廠運行安全有積極影響。

參考文獻

[1] 曹華，樂聯敏.900MW機組1號瓦振動原因分析及處理[J].華東電力，2007（5）：35-39.

[2] 陳勝軍，劉金生.1000MW汽輪機頂軸油系統異常分析與處理[J].浙江電力，2008（5）：48-53.

[3] 俞立凡，吳勝法.板式換熱器換熱板片微變形特性淺析[J].華電技術，2009（11）：18-19.