CC100汽轮机组振动故障的分析与研究

时间:2022-08-22 08:24:06

CC100汽轮机组振动故障的分析与研究

摘 要:汽轮机组的异常振是较为复杂的故障之一。汽轮机组振动严重时会危及汽轮机安全的稳定运行,为此分析了我厂#3汽轮机组振动的振源因素,并总结了处理措施。

关键词:汽轮机 转子不平衡 振动

中图分类号:TK263.6 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)03(c)-0-01

由于宏伟热电厂#3机组振动相对偏大,在机组启动过临界转速的时候,振动值很大超出了不合格的范围。曾经出现过机组启动过程中,振动值大,转速不能到达3000 r/min而定速的局面。严重影响宏伟热电厂#3机组汽轮机安全运行及经济效益。本文就将对宏伟热电厂#3号机组的振动原因进行分析,总结振动的表现形式及采取的解决办法。决不允许在强烈振动的情况下让机组继续运行。

1 汽轮机振动原因分析

宏伟热电厂#3机组是哈尔滨汽轮机厂生产的型号CC100-8.83/0.981/0.245型汽轮机。型式:高压、双缸、双排汽、双抽、冲动凝汽式汽轮机。 额定功率100 MW,最大功率(冷凝/抽汽),112.5/125 MW,转速3000 r/min,汽压8.83±0.49 Mpa,汽温:535(+5-10) ℃。

1.1 转子质量不平衡

当转子有质量不平衡故障时,将发生振动,主要特征有:是一个与转速同频的强迫振动,振动幅值随转速按振动理论中的共振曲线规律变化,在临界转速处达到最大值。振动波形近似为正弦波;转子的轴心轨迹为椭圆。

1.2 转子初始弯曲

有初始弯曲的转子具有与质量不平衡转子相似的振动特征,所不同的是初弯转子在转速较低时振动较明显。由于弯曲变形与转子同步旋转,产生横向激振力激起转子的同步横向振动,在临界转速附近发生共振。

1.3 转子热态不平衡

在机组的启动和停机过程中,横截面产生不均匀的温度分布,使转子发生瞬时热弯曲,产生较大的不平衡,使转子产生振动。它一般与负荷有关,改变负荷,振动相应地发生变化,但在时间上较负荷的变化滞后,随着盘车或机组的稳态运行,整机温度趋于均匀,振动会逐渐减少。

引起机组转子热变形可能的原因有,转子自身热应力、运行中气缸进水、进冷空气以及动静摩擦、中心孔进油、发电机转子冷却不均匀等。2010年我厂大修前,3#机组曾因转子中心孔进油,导致机组在临界转速区域内的长时间异常振动。其表现形式为: 汽缸膨胀受阻,使轴承支承刚度降低;转子热弯曲。3#机组异常振动,怀疑转子中心孔进油,揭缸、吊出转子、分解闷头、打开中心孔盖,利用压缩空气清扫中心孔,吹出0.6 kg油,从而减小了热弯曲发生的

几率。

1.4 转子部件脱落

当脱落的部件质量相当大时,会使转子出现严重的质量不平衡,从而使转子的振幅值突然增大。转子部件脱落的前后,振动的幅值和相位突然发生变化;部件脱落一段时间后,振动的幅值和相位趋于稳定。

2011年,我厂3#机组大修,高压缸大盖揭开后,发现高压缸调速级一动叶片断裂飞出,引起首级静叶片局部受损,转子动平衡遭到破坏,最终导致振动异常。现场检查发现:汽机首级叶片有一片齐根断裂,留在高压缸左侧首级隔板与调速喷嘴之间。此问题发现前3#机组运行中始终处于振动不稳定状态、机组启停困难、惰走时间缩短等问题。经过机组大修,更换了损坏的复速级叶片,机组振动减小至正常范围,现机组平稳运行,异常振动消失。

1.5 转子部件结垢

如果蒸汽的品质长期不合格,汽轮机的叶片表面将结垢,使转子平衡遭到破坏,振动增大。由于结垢需要相当长的时间,所以振动是随着年月逐渐增大的。幅度值和相位随时间发生极为缓慢的变化。

1.6 油膜振荡

油膜振荡是轴颈带动油高速流动时,高速油流反过来激励轴颈,使其发生强烈振动的一种自激振动现象。当转轴的临界转速比较低时,涡动频率可能与转轴的临界转速相等或接近,其涡动振幅将被共振放大,即产生强烈的振动,此时称为油膜振荡。其振动的主要频率成分为临界转速左右的频率。

1.7 间隙振荡

转子与静子的径向间隙变化出现偏差,这种偏差会产生一个作用于转子切向力,导致振动发生。间隙振荡与机组负荷有着显著的关系,当机组带到一定负荷时突然发生强烈的振动,当负荷减小时振动又突然

消失。

2 汽轮机振动的处理措施

针对上述原因,我厂根据生产现场的实际情况制定了以下处理方法。

2.1 振动故障分析及消振处理

2011年#3机组大修期间,针对#3汽轮机振动进行了研究探讨,由于转子在运行中出现了不平衡,经计算给转子加平衡块后,#3汽轮发电机的#4轴承振动也有了较好的改变。

2.2 修复断裂叶片做好动平衡

由于#3机组振动过大主要是由于叶片的断裂而引发的质量不平衡而引起的,经过机组多次现场动平衡,在转子上加装平衡块,使机组过临界时振动峰值小于报警值,工作转速时振动峰值达到振动标准值。通过现场动平衡,机组的振动问题得到了圆满解决。

2.3 防止转子中心孔进油

由于#3机组中心孔进油可能引起机组振动,应采取一定措施防止再次进油。转子中心孔探伤的涂油要清理干净,把堵头堵好;检查转子中心孔堵头上的排气孔;检查调速器小轴是否存在进油的隐

患等。

2.4 避免转子结垢措施

为了避免转子结垢而引发转子不平衡而产生振动,就要保证蒸汽品质和温度在标准质量范围内,并且定期分析蒸汽各参数指标,必要时还要停机检修。

3 结语

通过对我厂#3机组的振动分析研究表明,当转子的内在状态发生变化时,其振动形态也将随之发生改变。我们只要能抓住振动时表现出来的不同特点进行分析,就能找出振动的原因并解决。

参考文献

[1] 剪天聪.汽轮机原理[M].北京:水利电力出版社,1992.

[2] 施维新.汽轮机发电机组振动及事故[M].北京:中国电力出版社,1999.

[3] 赵瑞林.关于发电机组异常震动的分析[J].工业科技,2005(8).

[4] 李录平.汽轮机组故障诊断技术[M].北京:中国电力出版社,2001.

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