汽轮机轴瓦振动分析.pdf

第1 5 卷 华 中 电 力 2 0 0 2 年第1 期 3 0 0 MW 汽轮机组轴瓦振动问题的 探讨及处理 李江海 陈齐伟 王俊启 仨 九峡华 阳发电有限责任公司 河南 三门蛱4 7 2 1 4 3 1 摘要 介绍三门峡 电厂 2 3 0 0 MW 汽轮机 4号瓦振动 问题 分析认为 低压特子在额 定转速 下存在 阶不平 衡 4 号 瓦轴承座 刚度不足 运行 中动静部分的碰磨是激起 4号瓦振动超标的主要 因素 经采取相应措施处 理后 4号 瓦振动 情 况 良好 关键词 汽轮机 4号瓦 振动 分析处理 中国分类号 T K 2 6 3 6 4 文献标识 码 A文章编号 1 0 W O 6 5 1 9 2 0 0 2 0 1 0 0 4 5 3 3 Di s e u s s i o n a n d T r e a t me n t o n Vi b r a t i o n o f Ro t o r Be a r i n g 0 f 3 0 0 MW S t e a m T u r b i n e L f n i t L I J i a n g h a i C H E N Q i a o w e i WA N G J u n q i S a l m e r t x a Hu a y gP o u r e r G e n e r a t i o n C O L T D S a n m e r z i a 4 7 2 1 4 3 C h i n a Ab s t r a c t I n t h i s p a p e r t h e p r o b l e m o f No 4 r o t o r b e a ti n g v i b r a t i o n o f 2 x 3 0 0 MW s t e a m t u r b i n e i n S a n me n x i a Th e r ma l P o w e r P l a n t wa s i n t r ed n c e d An a l y s i s i n d i c a t e s d mt t h e L P rot o r r e t a i n e d s e c o n d s t e p u n b a l a n c e a t r a t e d s p e e d t h e ri g i d i t y o f No 4 b e a r i n g b l o c k h a s n t e n o u g h a n d t h e k n o c k a t t ri t i o n e x i s t e d b e t w e e n t h e s t a t o r a n d t h e r o t o r d u rin g o p e r a t i o n Af t e r c o r r e s p o n d e n t d i s p o s i t i o n t h e p r o b l e m of No 4 r o t o r h e a r i n g s v i b r a t i o n W a s s o l v e d K a y wO r a s S t C 3 T N t u r b i n e n o 4 r o t o r b e a r i n g v i b r a t i o n a n a l y z e a n d d i s p o s e 0 前言 三门蛱华阳发 电有限责任公司一期工程安装 2台 3 0 0 M W 汽轮发电机组 汽轮机为东方汽轮机 厂制造的亚临界 中间再热 两缸两排汽 凝汽式汽 轮机 型号为 N 3 0 0 1 6 7 5 3 7 5 3 7 3型 汽轮机转 子由 4个椭圆轴承支撑 3 4号轴承座于低压缸 上 发电机由东方电机厂制造 型号为 Q F S N 一 3 0 0 2 2 0 0 发电机转子 由两只端盖式椭 圆轴承支承 整个 轴系布置如 图 1 所示 1 2号机 分别于 1 9 9 5年 5 月 1 9 9 7年元月移交试生产 原设计 中对轴系振动 的监测包括 l 8号瓦垂直方向的轴承振动 瓦振 1 3 6号瓦上分别代表 4 5 和 1 3 5 方 向 从 机头方 向看 上 的 X Y 向轴振 圈 1 3 0 0MW 汽轮发电机组轴 系布 置图 收稿 日期 2 0 0 一1 0 2 0 作者简介 李江海f 9 6 4 一 男 河南林州 高级工程师 总工程师 1 低压缸及低压轴承箱 的布置 低压缸为焊接双层缸结构 内缸下半水平中分 面法兰四角各有一只猫爪搭在外缸上 支持整个内 缸包括所有隔板的重量 为便于运输 低压外缸沿轴 向分为三段 用垂直法兰螺栓联接 现场组装后再密 封焊接 长 宽外形尺寸 8 3 7 2 x 7 2 7 2 m m 包括撑角 低压外缸四周的支承 台板放 在成矩形布置 的基架 上 承受整个低压部分的重量 盘车箱通过垂直法兰 螺栓联接在低压后轴承箱上 盘车箱台板 与低压外 缸台板连为一体 轴承箱布置在低压外缸下半的两 端 以外伸粱的形式 悬 在低压缸内 靠筋板加固 2 4号 瓦振动 的历史 机组 自投产后 4号 轴承曾多次出现季节性 突 发性瓦振超标现象 原设计 中 4号 瓦没有轴振 监 视 且大多发生在 l 1月份至第二年 3月份气候比 较寒冷的季节 截止 2 0 0 0年 9月份 虽然 l号机组 经 过 1 9 9 6年 1 9 9 8年两 次 大 修 2号机 组经 过 1 9 9 9年一次大修和多次小修 但 4号瓦振动不稳 45 维普资讯 2 0 0 2 年第1 期 华 中 电 力 第1 5 卷 定增长 出现振动随机超标的问题一直未得到彻底 解决 在机组运行期间为查明影响 4号瓦振动的因 素 多次进行 了变负荷 变润滑油温 变真空 低压 缸排汽温度 变凝汽器热井水位 变发 电机冷却风 温 两台循环水泵切换 等一系列针对性试验 结果 表明调整低压缸排汽温度 凝汽器真空 是抑制 4号 瓦随机振动扩散的唯一见效措施 两 台机 4号 瓦振 动 的 特征 也 并不 完全 相 同 2 号机 4号瓦振动相对 1号机较为稳定 通过调整凝 汽器真空 低压缸排汽温度 冬季 4号瓦的振动能 基本维持在 O o 4 0 0 4 9 n l t l l 夏季振动基本上维持 在 O 1 5 0 0 2 5 mm 1 不再进一步发散 l 号机 4号瓦的振动问题 比较突出 且有不断 恶化 的趋 势 1 9 9 5年 1 1 月 1 0日瓦振 首次 突破 O 0 3 mm 达 O 0 3 5m m 当时负荷 1 9 2Mw 这个冬季 4号瓦瓦振最大达 O o 4 8m m 当时负荷为 2 5 0Mw 以后的每年冬季都存在 4号瓦振动大的问题 具体数值见表 1 表 1历年来 l 1 月份至次年 3月份 1号机 4号 瓦垂直方 向上的瓦振情况 进入 2 0 0 0年 l 号机 4号瓦振动进一步恶化 振动的随机性更为明显 运行中瓦振一直有上升趋 势 为控制 4号瓦的振动 低缸的排汽温度不断上 调 到 2 0 0 0年 3月 2 0日 2 7 2Mw 工况的低缸排汽 温度 已达 5 3 3 5 3 5 3月 2 6日4号 瓦振 动高达 0 0 7 81 1 1 1 I I 且长时问持续不降 同时伴有异音存在 停机后对 4号瓦轴承座进行了加固处理 对盘车箱 磨损严重的涡轮轴瓦和碎裂的涡杆推力轴承等缺 陷进行了处理 对盘车箱罩壳加固 4号瓦标高抬 高 O 1 0 mm 发电机转子配重等 经这次处理后的 4 号瓦振动问题虽然没有从根本上解决 在 2 0 0 0年 9 月小修前的 6月 2日再次困 4号瓦振动达0 0 9 4 r n m 而打闸停机 但在抑制 4号瓦振动 的过程中低缸 排汽温度基本上没有再高于 4 5 直到 2 0 0 0年 9 1 0月份小修 中 对低压缸再次 加固 和对低压转子配重后 1 号机 4号瓦振动问 题才得 以较好解决 在 2 0 0 0年 1 1 月至 2 0 0 1年元 月的 2号机大修 中 对 2号机做 了同样处理 处理 后的 2台机组的 4号瓦振动情况有了根本性好转 46 3 振动原 因分析 4号瓦的振动以基频成份为主 谐波分量小 呈正弦波形 振动相位 随振幅增 加呈减少趋 势变 化 4号 轴承振 动增 大时 4号瓦轴 振 n 号机 在 1 9 9 9年大修 中 2号 机 1 9 9 8年大修中增加 4号 瓦轴振 3号瓦轴振 3 号 瓦瓦振有 同步增长趋势 相临的 5导瓦振动有减小 的变化趋势 探讨 引起 4 号瓦振动 的原因 认为有 以 F儿个方而 1 低压缸刚性不足 结果造成任何轻微的扰 动都可能激起 4号瓦振动的上涨 表现为无规律性 的随机振动一 运行 中的低压缸振动最大达 0 3 0 11 1 1 1 1 说明低压缸存在 4号 瓦振动的共振点 2 和玲态比较 4号瓦轴承座存在有较大的不 均匀变形 据现场测试 4 5号瓦热态的相对标高 冷态相比轴 瓦两侧平均变化达 O 3 5 6I l l l l 两侧差值 达 0 2 4 9 II I I I I 这种不均匀变形会造成低压转子 发 电机中心的变化 会导致转 子与静子碰磨引发振动 3 运行中低压转子 与发电机的巾心的确存往 有跑偏现象 3次大修复查低压转子发电机中心 结果 表明 中心偏差高达 O 5 0mm 说明轴系在运 行中低压转子一发 电机对轮不对 中也是影 响 4号 瓦振动 的重要因素 f 4 从两台机 3次大修中均发现低压 内缸有裂 纹 出现 低压轴封和隔板汽封存 在碰磨现象 说明 运行 中的低压内缸可能存在有较大的内应 这个 内应力甚至造成运行 中低压转子 隔板的相对M 隙的改变 最终造成动静部分的碰磨 r 5 虽然 3 4号轴承漫计成 自位能力相刘较好 的椭圆轴承 但实际运行 中的 4号 的自位能力并 小很好 转子在轴瓦中的接触存在有较普遍的偏斜 现象 造成运行 中的低压转子稳定 羞 甚至可能 存在 别劲 现象 6 1运行 中的盘 车箱底座 脱 开 台板 间 隙达 O 1 9 m m 玲态用塞尺检查 O 0 2 mm不人 盘车箱处 于一种 无约束 的脱空状态 这种脱奄状态降低 J 4号瓦轴承座的稳定性 降低了 4号 瓦的抗 振能 力 甚至会 放大 4号瓦的振动 7 4号瓦与 5号瓦问跨距达 2 7 m 盘 婿轮 与罩壳的碰摩 历 次揭盘车箱 中多次发现这 问 题 会激起 4号 瓦的振动 8 低压转子存在激发 4号 瓦产生突发性振动 的高速动不平衡量 转子 出厂时 由于当时条件 的 限制 只进行了低速动平衡 而未能在工作转速下 维普资讯 第 卷 竺 竺 兰 竺 兰 进行高速动平衡 造成轴系本身存在有一定的局限 性 增加 4号瓦轴振监视后 发现两台机 4号 瓦 Y 向轴 振 均高 达 1 2 0 1 2 4 m f 9 1号机 4号瓦振动情况较之 2号机更差 可能与 1号发电机转子本身存在有较大的不平衡 量有关 这个不平衡量产生的激振力对 4号瓦的振 动是个不良因素 4 处理措施 针对 1号机 4号瓦 的振动 在机组运行中曾先 后采用 了在 4号瓦轴承箱的正 七方加压千斤顶 调 整盘车箱体的压销间隙 在翘起的盘车箱体下塞垫 片 用 2只 5 t 葫芦向下拉盘车箱体 在盘车箱体的 左右加装顶丝等措施来消除盘车箱体对 4号瓦振 动的影响 这些工作对抑制运行 中机组 4号瓦振动 的进一步恶化曾起到 了一些积极作用 但没有 根 本上解决问题 对盘车齿轮罩壳加 固 避免热变形后 的罩壳与 转子 的碰磨 针对 1 号发电机转子存在有不平衡量的情况 先后在发电机 6号瓦端 励磁侧 芯环处两次配重 以改善发电机的振动状况 同时也可排除发 电机转 子对轴系振动的影响 用 祝 l 9 1 8和 西1 3 3 l 8钢 管对低压缸 轴承 座加固 以增加 4号瓦的剐度 加固方案见 图 2 一 一 2 1 9 1 8 三 图 2 低压 缸轴 承座 加固示 意圄 在低压转子末级平衡槽反对称位置加平衡块 1 号机配重 2 x 3 3 0 g 2号机配重 2 x 3 6 0曲 以降低 激振力 在2号机大修中 将原来的M 4 8 3 低一发对 轮螺栓的径部由 q 4 3 5加粗到 垂4 6 螺纹加大到 M5 2 3 以增大螺栓的连接紧力 2号机大修中 为减少低压缸轴封漏真空 同 时也为 了减少转子与轴封碰磨激发起 4号瓦的振 动 将 2号机低压轴封改为铜汽封 5 效果分析及 建议 1 号机于 2 0 0 0年 l 0月小修后并网 2号机 于 2 0 0 1年元月大修后并 网 运行中的 4号瓦轴振与 瓦振 双幅值均 在 良好 范围 瓦振 0 0 2 iT I i T I 轴 振 0 0 8I T I iT I 且 比较稳定 不需要再频繁调整凝 汽 器真空 表 2处理后的 4号 瓦振 动情况 u m 在条件允许的情况下 低压转子在试验台上进 行高速动平衡 对已安装的机组 现场配重也可 达到平衡的 目的 6结论 转子本身存在的高速动不平衡量 揭缸后 的检 查表 明 转子 未发生弯 曲 弯曲值 0 0 2m m 是 激 起 4号瓦季节性振动的主要因素 从多年来 的调整 试验和历次大 小修发现的 情况看 4号瓦轴承座刚度的不足 运行中动静 部 分的碰磨是激起 4号瓦振动的重要因素 7 结束语 在处 理 1号机 4号