1030MW机组#5瓦振动异常情况分析

华能金陵电厂1030MW汽轮机发生#5瓦振动大的问题，严重影响机组的安全性。通过对振动根本原因的分析并采取有效措施，降低了机组的振动。保证了设备的可靠运行，同时积累了一定的经验。

【关键词】汽轮机 振动 碰磨

1 概况

1.1 机组概况

汽轮机是上海汽轮机有限公司引进德国西门子技术生产的1030MW超超临界汽轮发电机组，型号为N1030-26.25/600/600（TC4F），额定功率1030MW，最大出力1065.932MW。型式为超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式、八级回热抽汽。机组膨胀系统体现西门子独特的技术风格：绝对死点及相对死点均在高中压之间的推力轴承处，因此动静叶片的相对间隙变化最小。中、低压各汽缸之间有推拉装置，汽缸在轴承座上用耐磨、滑动性能良好的低摩擦合金介质支撑。

机组四根转子分别由五只径向轴承来支承，除高压转子由两个径向轴承支承外，其余三根转子，即中压转子和两根低压转子均只有一只径向轴承支承。这种支承方式不仅结构比较紧凑，主要还在于减少基础变形对于轴承荷载和轴系对中的影响，使得转子能平稳运行。

整个高压缸静子件和整个中压缸静子件由它们的猫爪支承在汽缸前后的二个轴承座上。而低压部份静子件中，外缸重量与其它静子件的支承方式是分离的，即外缸的重量完全由与它焊在一起的凝汽器颈部承担，其它低压部件的重量通过低压内缸的猫爪由其前后的轴承座来支承。所有轴承座与低压缸猫爪之间的滑动支承面均采用低摩擦合金。它的优点是具有良好的摩擦性能，不需要，有利于机组膨胀顺畅。

1.2 机组振动概况

2014年3月30日14：00 ，#1机组负荷830MW，就地检查发现#1汽轮机#5瓦振动大，DCS画面上瓦振5X在1.9―2.3mm/s波动，5Y在2.6―3.4mm/s波动（汽轮机瓦振保护动作值11.8mm/s），轴振在0.046mm―0.052mm波动（径向振动），DCS画面显示振动值变化不大，DCS画面显示振动值变化不大，就地实测#5瓦径向水平和垂直两个方向上振动值不大，垂直0.057mm，水平0.01mm，但轴向振动值较大，最大值可达0.4mm。

2 振动原因分析

由于#1汽轮机5瓦轴向振动大，径向振动无明显变化，且DCS振动监视是径向振动，轴向振动DCS上无监测，根据径向振动相关数据分析，轴振、瓦振、1倍频、2倍频和0.5倍频的振幅和相位均无明显变化，单从数据上很难判断出振动的原因。采用排除法进行排除。

2.1 汽流激振现象与故障排除

汽流激振有两个主要特征：一是应该出现较大量值的低频分量；二是振动的增大受运行参数的影响明显，且增大应该呈突发性，如负荷；三是调节汽门的开度到一定值，振动发生，跨过后振动消失，且重复性好。其原因主要是由于叶片受不均衡的气体来流冲击就会发生汽流激振；对于大型机组，由于末级较长，气体在叶片膨胀末端产生流道紊乱也可能发生汽流激振现象；轴封也可能发生汽流激振现象。针对汽轮机组汽流激振的特征，其故障分析要通过长时间的记录每次机组振动的数据，连同机组满负荷时的数据记录，做出成组曲线，观察曲线的变化趋势和范围。本机组整个振动过程对机组的负荷由600MW调整至900MW机组的#5瓦振动在0.4mm左右，无明显的变化；对汽门的开度进行不同程度的调整，机组#5瓦振动值也无较明显的变化；通过改变升降负荷速率，振动值均无较明显的改善，低频分量也无较大的变化；听棒对低压缸内部听音，也无较明显的汽流轰鸣音。基本可以排除由汽流激振引起的机组振动。

2.2 #5瓦轴承座刚性不均引起振动特征原因及排除

轴承座刚性不足引起振动主要特征是沿着轴承座垂直方向，振动振幅值偏差较大，振动衰减不均匀，存在跳跃性，主要原因是地脚螺丝松动；轴承座与台板接触不良；基础台板与基础接触不良，降低了轴承箱的水平与轴向的刚性，引起轴承的振动。就地测量#5轴承基础和轴承座振动差值不大，基础垂直0.01mm，轴向0.01mm；轴承座垂直0.05mm，轴向0.09mm，用力矩扳手对轴承地脚螺栓进行紧固，未发现有松动的螺栓；另由于本台机组在2009年底投产，至今未发生机组#5瓦的振动大现象，说明#5瓦轴承的刚度安装期间较好，在机组运行期间很难发生轴承座与台板接触不良；基础台板与基础接触不良的情况，由此可以排除由轴承座的刚度不足引起机组振动。

2.3 #5瓦轴承本身问题分析

由数据分析5瓦5X、5Y方向轴振不存在低频量较大情况（5X在0.5―0.8μm波动、5Y在0.6―0.9μm波动），波动幅度较小，振动大时也无明显的异音，而且顶轴油压稳定，综上所述#5瓦本身存在问题的可能性不大，但也不能够完全排除轴瓦本身没有问题，需要在检修期间对轴瓦进行彻底检查。

2.4 中心不正引起振动分析

#5瓦DCS画面上瓦振5X在1.9―2.3mm/s波动，5Y在2.6―3.4mm/s波动，轴振在0.046mm―0.052mm波动（径向振动），波动较小，且1倍频和2倍频也无明显的变化，也无8字形轨迹；转子中心不正大多发生在机组安装或检修期间，未能够按照厂家规定的数据进行安装，所以大多发生在机组在机组安装或机组检修后启动期间发生振动，而本次#5瓦振动是在机组长周期运行期间发生的，且轴承载荷未发生较大变化，瓦温也无变化，所以中心不正造成机组振动可能性不大，但也不排除是由于轴承基础下沉造成转子中心不正原因，需要在机组检修期间对中心进行检查。

2.5 动静碰磨分析

对汽轮机降真空，高压凝汽器真空值在6.1 kpa至7.4 kpa，汽轮机振动有所缓解，能够控制5瓦轴向振动值由0.4mm降低到0.35mm左右，垂直振动不超过0.05mm，水平振动不超过0.02mm，就地轴瓦无异音。降低凝汽器真空值可缓解#5瓦的轴向振动，但不能够彻底解决振动问题，凝汽器真空对振动有影响，可初步判断内部可能有动静碰磨。

调取主机的相关参数曲线，对就地振动进行观察测量，严密监视DCS画面汽轮机各项参数，轴向位移、油系统、旁路系统、真空、排汽温度、轴封参数无明显变化，但在机组振动期间低胀由9.7mm突变到13.5mm，如图1所示，低胀的突变说明汽缸沿轴向产生3.8mm的轴向位移，汽轮机的膨胀存在问题，且缸胀突变造成动静间隙变小，进一步证明了泳才瞿サ目赡苄浴

查阅相关资料，与上汽厂核实，确认#1机组#2低压缸K1值（K1值为#2低压缸第二级后转子凸肩与第三级静叶间隙值，K1值如图2所示）安装时为3mm，K1值标准应为14mm，K1值较标准值偏小11mm，K1设计值偏小，且缸胀由9.7mm突变到13.5mm，汽缸沿轴向产生3.8mm的轴向位移，使动静间隙偏小，引起#2机组#5瓦轴向振动。

通过图2可以看出汽缸的膨胀会造成动静间隙减小，转子和汽缸的静叶的碰磨，引起机组的振动。

3 处理措施

3.1 机组运行期间临时措施

制定详细的轴瓦的固定方案，对轴瓦两侧进行支撑，束缚轴瓦的轴向振动。对轴瓦加固后，有效的控制了轴瓦的轴向振动，加固后#5瓦的轴向振动0.1mm以内。制定和完善机组降振方案，适当调整机组的真空值，加强对振动的监视和巡检工作。

3.2 机组检修期间处理措施

利用机组检修契机，对#2机组开低压缸，#2低压转子返厂对K1值车削掉10mm，如图二所示，保证了足够的动静间隙，在汽缸膨胀值达到标准时能够保证足够的安全间隙，彻底消除了动静碰磨造成机组振动增大的安全隐患；对#5瓦进行检查，未发现明显缺陷；对低压缸、发电机及励磁机中心值重新进行检查，发现汽轮机低发转子中心（#5瓦处）存在一定的偏斜，利用检修机会对轴系中心重新进行调整至合格范围。

机组启动后#5瓦轴向振动值在0.03mm以内，彻底消除了机组振动大的安全隐患，保证了机组的安全稳定运行。

作者简介

崔玉岭（1983-），男，内蒙古自治区锡林郭勒盟人。大学本科学历。毕业于长春工程学院，现为华能南京金陵电厂工程师。研究方向为电厂汽轮机改造检修。

作者单位

华能南京金陵电厂 江苏省南京市 210034