某電廠350MW超臨界汽輪機調(diào)試問題匯總

王 銳

（京能十堰熱電有限公司，湖北十堰442000）

0 引言

某電廠1、2號汽輪機由東方汽輪機有限公司生產(chǎn)，為超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸雙排汽、濕冷、雙抽汽、凝汽式汽輪機。作為三缸兩排汽、單軸布置的抽汽凝汽式機組，汽輪機高壓部分設(shè)計為雙層缸；低壓缸為對稱分流式三層缸結(jié)構(gòu)，軸承座在低壓外缸上。汽輪機、發(fā)電機組成一個軸系，整個軸系支承在8個軸承上，汽輪機6個支持軸承（1、2、3、4號為可傾瓦軸承，5、6號為橢圓軸承，均為單側(cè)進(jìn)油，另一側(cè)開有排油孔，上瓦開周向槽）分別裝在前軸承箱、高中壓軸承箱、中低壓軸承箱和低壓后軸承箱上，還有一個獨立結(jié)構(gòu)的推力軸承，推力軸承分為工作推力瓦和定位推力瓦，承受軸向推力，成為軸系的相對死點。機組正常運行時，軸向推力向后，由位于轉(zhuǎn)子推力盤后端（電機側(cè)）的工作推力瓦承受。

1 1號汽輪機潤滑油壓及密封油真空油箱油位周期性波動

1.1 波動現(xiàn)象

2018年11月29日，1號機組啟動定速3 000 r/min后，主油泵入口油壓0.2 MPa，主油泵出口油壓1.55 MPa，潤滑油壓0.294 MPa。停交流輔助油泵，停啟動油泵后，主油泵入口油壓0.14 MPa，主油泵出口油壓1.5 MPa，潤滑油壓在0.159～0.187 MPa波動。關(guān)閉潤滑油供密封油手動總門后，潤滑油壓周期性波動現(xiàn)象消失，開啟手動門后油壓開始波動，此現(xiàn)象從投產(chǎn)一直持續(xù)到機組2019年10月C修結(jié)束。

1.2 原因分析

通過調(diào)取DCS曲線發(fā)現(xiàn)，密封油真空油箱油位和潤滑油壓呈現(xiàn)同步周期性波動，正常情況下密封油真空油箱油位在浮球閥作用下是保持不變的，正是由于油位的波動引起了潤滑油供密封油供油量周期性變化，導(dǎo)致主機潤滑油壓周期性波動。

（1）真空油箱油位是由其內(nèi)部浮球閥控制的，浮球閥調(diào)節(jié)失靈必然會導(dǎo)致油位周期性波動。

（2）1號機由于真空油箱油位偏高，油箱內(nèi)存在大量泡沫，通過油面鏡無法直觀判斷浮球閥是否有卡澀現(xiàn)象。通過對照2 號機真空油箱油位發(fā)現(xiàn)，2 號機真空油箱油位維持在430 mm，而1號機組在480 mm左右，真空油箱油位越高，油箱內(nèi)油氣分離空間越小，油中水分不能及時析出，進(jìn)而在油面上產(chǎn)生大量氣泡，致使真空油箱出現(xiàn)虛假油位，浮球閥調(diào)節(jié)失真，動作延遲，無法維持密封油供油量穩(wěn)定，時大時小，引起潤滑油壓波動。

1.3 處理措施

（1）關(guān)小潤滑油供密封油手動門，密切監(jiān)視密封油系統(tǒng)運行狀況。

在浮球閥是否卡澀尚未定論條件下，可以通過關(guān)小潤滑油供密封油手動門，將潤滑油和密封油這兩個系統(tǒng)的相關(guān)性降低來減小這種波動，但這存在一定的風(fēng)險，需要監(jiān)盤人員密切監(jiān)視密封油系統(tǒng)運行情況。

（2）利用機組檢修機會，對浮球閥的調(diào)節(jié)狀況進(jìn)行試驗。

C修期間通過對浮球閥調(diào)節(jié)狀況進(jìn)行試驗，發(fā)現(xiàn)浮球閥在油箱油位較高時調(diào)節(jié)線性明顯變差，需重新對浮球閥調(diào)節(jié)范圍進(jìn)行整定。

（3）對密封油真空油箱的油位進(jìn)行調(diào)整，保證足夠的油氣分離空間，同時保證真空油箱的真空度在廠家要求的范圍內(nèi)。

C修期間，將真空油箱油位由480 mm降至430 mm，油氣分離空間增大，在保證油箱負(fù)壓的條件下，油箱內(nèi)部泡沫明顯減少，這對浮球閥的正常調(diào)節(jié)也是非常有利的。

2019年10月1號機組C修期間，對真空油箱浮球閥進(jìn)行重新整定，使真空油箱油位由480 mm調(diào)整至430 mm。2019-10-16，1號機組啟動，3 000 r/min定速后潤滑油壓、真空油箱油位波動現(xiàn)象消失，潤滑油壓穩(wěn)定在0.17 MPa，潤滑油供密封油手動總門全開。

1.4 總結(jié)

（1）真空油箱油位維持在430 mm左右，過高、過低油位均不利于密封油系統(tǒng)正常運行。

（2）定期對浮球閥的動作情況進(jìn)行觀察，避免浮球閥卡澀引起油箱油位波動。

（3）保證真空油箱真空度在-90～95 kPa，以保證油氣分離效果，保證浮球閥調(diào)節(jié)正常、氫氣純度合格。

2 1號汽輪發(fā)電機組7瓦振動故障診斷

2.1 7瓦振動大現(xiàn)象

2018年12月6日，1號機組啟動后進(jìn)行勵磁調(diào)節(jié)器特性試驗時發(fā)現(xiàn)7、8瓦振動隨勵磁電流增大有上升趨勢，具體如表1所示。后續(xù)在長達(dá)7個月的運行過程中，7瓦振動一直伴隨機組負(fù)荷升高而增大，最高至130 μm，負(fù)荷降低后振動有所減小，但無法下降至原有值。

2019年10月1號機組C修完成后，加負(fù)荷至170 MW后7瓦振動升高至110 μm，其后一直維持在110 μm左右，與機組負(fù)荷變化相關(guān)性減弱。

表1 勵磁電流與發(fā)電機振動關(guān)系

2.2 原因分析

正常發(fā)電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的電磁力在轉(zhuǎn)子直徑方向是均衡的，不會引起轉(zhuǎn)子振動，但當(dāng)轉(zhuǎn)子線圈發(fā)生故障或者靜子空間氣隙不均勻時，轉(zhuǎn)子會產(chǎn)生不對稱電磁力，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子振動增大，一般不對稱電磁力的頻率與轉(zhuǎn)子工作頻率相符。1號機組7瓦振動根據(jù)發(fā)電機空載試驗、短路試驗數(shù)據(jù)，基本可以排除電磁力不對稱。通過調(diào)取TDM譜圖發(fā)現(xiàn)振動頻率以一倍頻為主，含有少量二倍頻，進(jìn)動方向為正進(jìn)動[1]。

發(fā)電機轉(zhuǎn)子一倍頻振動大一般有以下幾個原因：

（1）現(xiàn)場和制造廠平衡轉(zhuǎn)子的支撐條件存在差異。制造廠高速動平衡機上的軸承和軸承座與現(xiàn)場機組的實際情況不可能完全相同，甚至有較大差異[2]。

（2）單轉(zhuǎn)子和軸系的差別。轉(zhuǎn)子連成軸系以后，振動要受到相鄰軸承的影響，如果相鄰軸承轉(zhuǎn)子平衡狀況不好，必定會影響已經(jīng)平衡好的轉(zhuǎn)子的振動，另外還要受到聯(lián)軸器連接狀況和聯(lián)軸器本身狀況的影響，從各瓦軸心位置圖可以看出6、7瓦軸心位置偏離軸承中心較多，所以低壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器對中將是檢查的重點工作。

（3）發(fā)電機轉(zhuǎn)子的熱彎曲。熱彎曲是發(fā)電機轉(zhuǎn)子常見的質(zhì)量不平衡的一個來源，它的產(chǎn)生是由于轉(zhuǎn)子的通風(fēng)冷卻不均勻或電流作用，通風(fēng)不均是最重要、最常見的原因。此外，機組運行時，發(fā)電機內(nèi)部絕緣材料絕緣變化，槽楔裝配緊力不均勻，端部繞組絕緣配合不良及與中心環(huán)間隙不足，都可能引起發(fā)電機轉(zhuǎn)子熱彎曲，這些熱彎曲大部分是暫態(tài)彎曲，但也要引起足夠重視，否則長期振動超標(biāo)，必然威脅設(shè)備安全運行。

2.3 處理措施

7瓦振動一直未從根本上解決，建議從以下幾個方面著手：

（1）機組運行中密切監(jiān)視發(fā)電機冷熱風(fēng)溫、冷熱風(fēng)溫差，溫差大時及時對氫冷器各手動門開度進(jìn)行調(diào)整。

（2）定期測量發(fā)電機端蓋軸承振動、溫度，對發(fā)電機軸承剛度、形變進(jìn)行監(jiān)視。

（3）利用停機機會，對低壓缸、發(fā)電機對輪重新進(jìn)行連接，避免啟停機過程中（解列、并網(wǎng)、非同期合閘等）發(fā)電機扭矩發(fā)生變化引起7瓦振動增大。

（4）可通過動平衡來減小7瓦振動，但這可能導(dǎo)致沖轉(zhuǎn)或低負(fù)荷時7瓦振動增大，需謹(jǐn)慎對待[3]。

3 結(jié)語

汽輪發(fā)電機組的調(diào)試是一項漫長而艱巨的任務(wù)，本文對調(diào)試過程中出現(xiàn)的潤滑油壓及密封油真空油箱油位周期性波動和7瓦振動大的現(xiàn)象進(jìn)行了較為深入的分析，對其產(chǎn)生的機理、特征、診斷方法進(jìn)行了一定介紹，但鑒于汽輪機調(diào)試問題的復(fù)雜性，還需要廣大汽輪機工作者不斷積累經(jīng)驗，相互交流，共同進(jìn)步。隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，借助于各種測振技術(shù)和分析軟件，對振動頻譜進(jìn)行深入分析將是一個非常有利的消振工具，以此來更加全面地理解和消除振動故障，可以更好地保障機組安全穩(wěn)定運行。