国产600MW亚临界汽轮机组9瓦振动分析与解决方法

【摘要】大唐七台河发电有限责任公司（以下简称七台河电厂）二期工程3号机组为国产的600mw燃煤发电机组，汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产的亚临界、一次中间再热、单轴、三缸、四排汽、冷凝汽式汽轮机，型号为N600-16.7/537/537型。

【关键词】汽轮发电机组；振动诊断；轴瓦；动平衡

自2014年初以来，七台河电厂3号汽轮发电机组9瓦处轴振动出现不稳定现象，表现为振动随负荷及凝汽器真空的变化呈现波动现象，9瓦处Y方向轴振动波动至200?m，严重危害了机组的安全稳定运行。

七台河电厂3号机组在现场振动测试诊断过程中均带负荷运行，经过对3号机组的振动测试分析发现，3号机组9号轴承处转轴振动严重超标，经分析计算，确定3号机组9瓦轴振动超标的处理方向为：实施降低9号轴承标高、更换被偏磨的轴瓦、现场高速动平衡三步技术措施将3号机组9瓦处的轴振动降低至50?m以下，保证了机组的安全稳定运行。

0 前言

大唐七台河发电有限责任公司建成于2009年，共有4台汽轮发电机组，分为二期建设。一期工程装机为2×350MW容量的美国GE公司的进口机组；二期工程装机为2×600MW容量的机组汽轮机均为哈尔滨汽轮机厂生产，该厂在保证当地生产和生活电力供应的前提下，还为当地冬季供热采暖、节能减排等目标的实现做出了很大的贡献。汽轮发电机组是高速旋转机械，运行中不可避免地会出现振动，当振动超过限值时，就会影响机组的稳定运行，过大的振动将会导致轴承乌金疲劳损坏、通流部分严重摩擦导致转子弯曲、使设备部件承受大幅交变应力而造成转子、连接螺栓、管道、地基的损坏，有时还可能导致机组发生灾难性的毁机事故。因此，振动作为衡量机组可靠性的重要安全性指标尤为重要，它是机组设计制造、安装检修和运行维护水平的综合反映。振动故障在设备故障中占有很大的比重，是影响设备安全稳定运行的重要因素，它直接反映了设备的健康状况，是设备安全评估的重要指标。

七台河电厂3号机组在运行过程中存在9号轴承处轴振动波动的问题，应七台河电厂技术要求，大唐东北电力试验研究所有限公司振动专业分别于2014年8月28日和2015年1月4日对该公司的3号机组进行振动测试、诊断及处理，目的是解决该厂3号机组的振动波动及超标问题。

1 七台河3号汽轮机组技术规范

七台河电厂3号机组汽轮机主要技术参数如表1所示。

七台河电厂3号机组整个轴系由高中压转子、低压转子I、低压转子II、发电机转子、励磁机转子组成，高中压转子与低压转子，低压转子与发电机转子，主油泵轴与主轴均采用刚性连接的形式连接。汽轮机及发电机各转子均采用双支撑形式，励磁机转子单支撑，汽轮机的6个支撑轴承为4瓦块可倾瓦轴承。推力轴承为京士伯里自位式推力轴承，两侧的支承环内各安装6块可滑动的推力瓦块能够自动通过调整块的摇摆运动，使同侧的各瓦块承载均匀。

发电机转子采用端盖式轴承，椭圆轴瓦。

高中压为合缸结构，高压与中压通流部分反向布置。

高中压转子是高中压部分和在一起的一根30Cr1Mo1V耐热合金钢整缎结构，低压转子为30Cr2Ni4MoV合金钢整锻结构。每根转子的中部和前后各有一个动平衡面，每个平衡面各有32个平衡螺孔，可以实现不揭缸现场动平衡。发电机为氢冷却形式，两侧提供现场动平衡用燕尾槽，励磁机尾部提供现场配重燕尾槽。转子系统由安装在前轴承箱内的推力轴承定位，并有9个支撑轴承支撑。轴系结构图如图1所示。

图1 七台河电厂3号机组轴系结构图

3号机组各转子设计临界转速如表2所示，需要注意的是单转子临界转速与连接成轴系后临界转速会有所差别，单转子连成轴系后，转子自由端增加了约束，每根转子的刚度都会有所增加，轴系中相应转子的临界转速也会有不同程度的增加，因此，在对机组进行启动、停机过程中应注意机组各转子的实测临界转速与设计值的区别。

2 振动测试

对七台河电厂3号机组带负荷振动测试的时间为2014年8月29日0：00至2014年8月29日15：00，选取的振动测点为3X、3Y、4X、4Y、7X、7Y、8X、8Y、9X、9Y、3号轴承座垂直振动（简称3W）、4号轴承座垂直振动（简称4W）、7号轴承座垂直振动（简称7W）、8号轴承座垂直振动（简称8W）、9号轴承座垂直振动（简称9W）键相信号，共计16路信号。机组负荷在540MW下的各测点的振动值如表3所示、降低9瓦轴承标高及更换9瓦后启动至额定转速各测点的振动值如表4所示、9瓦振动趋势图如图2所示。

3 振动测试分析及措施

通过对3号机组的振动测试分析，同时结合机组启动及带负荷过程9瓦处X、Y轴振测点间隙电压的变化情况，发现在此过程中两方向的间隙电压变化很小，励磁机转子浮起量较小，导致励磁机转子与支撑瓦（9瓦）发生轻微摩擦，这是导致9瓦处转轴振动随机组负荷及真空变化出现波动的故障来源。

通过上述分析，决定采取措施如下：

（1）现场利用停机的机会将9号轴承标高降低1.4mm。

（2）机组9号轴承更换轴瓦及降低标高后，启动至额定转速后，振动仍旧超标，达到132?m，但振动比较稳定，振动以基频振动为主，呈现普通强迫振动的振动特征，决定对励磁机转子进行现场高速动平衡。经过分析计算，在励磁机转子外伸端加重110g/285°，机组启动后励磁机转子的振动值大幅下降至50?m以下。现场动平衡后的轴系各测点的振动值如表5所示、现场动平衡后9瓦振动bode图如图3所示。

4 结论及建议

通过对七台河电厂3号机组的振动测试测试分析，查明了机组励磁机转子振动波动及振动超标的故障来源，通过降低9号轴承标高、更换损坏轴瓦及现场高速动平衡三步技术措施，将3号机组励磁机转子的振动降低至50?m以下。根据国家标准《GB/T 11348.2-2012 旋转机械转轴径向振动的测量和评定 第2部分：50MW以上，额定转速1500rmin、1800rmin、3000rmin、3600rmin陆地安装的汽轮机和发电机》中对汽轮发电机组转轴振动水平规定、《电力工业技术管理法规》中规定的汽轮发电机组轴承座振动位移的要求，经过实施上述三步技术措施后，七台河3号机组的轴系各测点的振动水平达到国家标准要求的优良范围，机组可以不受时间限制的安全运行。

参考文献

[1] 寇胜利.汽轮发电机组的振动及现场平衡.中国电力出版社，2007，214-218

[2] 王凤良.大唐七台河发电有限责任公司3号机组振动测试分析及处理报告.大唐东北电力试验研究所有限公司，2015，7～10