汽輪機(jī)軸瓦振動原因分析

1、汽輪機(jī)軸瓦振動原因分析摘要】某電廠一期工程建設(shè) 2 臺 660MW 燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組，汽輪機(jī)型號 N660/24.2/566/566 型（合缸），上海 汽輪機(jī)有限公司根據(jù)德國西門子公司技術(shù)生產(chǎn)，為一次中間 再熱三缸四排汽凝汽式汽輪機(jī)。本文對 #2 汽輪機(jī) #1 軸瓦異 常振動原因及解決方案進(jìn)行介紹。關(guān)鍵詞】質(zhì)量不平衡；一倍頻振動；轉(zhuǎn)子配重1、設(shè)備概況華某電廠一期工程裝設(shè) 2臺 660MW 燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組，汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的N660/24.2/566/566 超界、一次中間再熱、單軸三缸四排汽、凝汽式汽輪機(jī)，高 中壓汽輪機(jī)（ HP-IP ）是具有沖動式調(diào)節(jié)級和反動式壓力級2 個支

2、的混合型式。本汽輪機(jī)軸承采用兩支承方式，每段轉(zhuǎn)子有 只軸承支承。汽輪機(jī)共有 6 個支持軸承，發(fā)電機(jī)共有持軸承，汽輪機(jī)軸承采用前緣帶進(jìn)油槽（LEG ）可傾瓦徑向 軸承，此型式軸承結(jié)構(gòu)具有良好的穩(wěn)定性。#2 機(jī)組于 2007 年 8 月投入運行。2、事件經(jīng)過 #2 機(jī)組投產(chǎn)后 #1 軸承振動略微偏大，至 2013 年春季機(jī)組調(diào)停前#1軸承振動值為 X : 95卩m、丫 : 105卩m，停機(jī)前聯(lián)系河南電力試驗研究院對振動進(jìn)行測量，依據(jù)測量數(shù)據(jù)在#2 機(jī)組檢修期間對高中壓轉(zhuǎn)子進(jìn)行配重，在 #1 瓦和#2瓦零 位（以飛錘位置定為零位） 反方向 20分別加配重塊 575 克、590 克。機(jī)組開機(jī)后振動情況

3、沒有好轉(zhuǎn)。在 #2 機(jī) 2014 年擴(kuò) 大性小修前660MW 負(fù)荷情況下振動值為 X : 109卩m、丫 :102卩m。汽輪發(fā)電機(jī)組軸承振動的大小直接關(guān)系到機(jī)組能否安全運行，異常振動已成為機(jī)組穩(wěn)定運行的重要隱患。3、原因分析為分析 #2 汽輪機(jī) #1 軸承振動，邀請當(dāng)?shù)仉娏υ囼炑芯吭骸⑽靼矡峁ぱ芯吭旱扔嘘P(guān)專家及本單位專業(yè)技術(shù)人員召開 專題分析會，通過分析一致認(rèn)為：高中壓轉(zhuǎn)子存在一階質(zhì) 量不平衡。#1軸承對轉(zhuǎn)子約束能力較差。機(jī)組停機(jī)前，為測定轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡，特邀請當(dāng)?shù)仉娏?2 機(jī)試驗研究院對振動進(jìn)行測量，對振動波動圖分析發(fā)現(xiàn)振動幅 值在一倍頻區(qū)域， 由此也驗證了轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡是造成#1 軸承異常

4、振動的主要原因。汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不平衡產(chǎn)生的原因有三個：原始不平衡。轉(zhuǎn)動過程中的部件飛脫、松動。轉(zhuǎn)子的熱 彎曲。根據(jù)其他電廠分析經(jīng)驗，原始不平衡是主要原因。現(xiàn) 對這些不同形式的不平衡振動特征分別介紹。一）原始質(zhì)量不平衡原始質(zhì)量不平衡指的是轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動之前在轉(zhuǎn)子上已經(jīng)存在的不平衡。它們通常是在加工制造過程中產(chǎn)生的，或是在檢修時更換轉(zhuǎn)動部件造成的。這種不平衡的特點除了振幅和相位的常規(guī)特征外，它的最顯著持征是“穩(wěn)定”，這個穩(wěn)定是指在一定的轉(zhuǎn)速下振動特征穩(wěn)定，振幅和相位受機(jī)組參數(shù)影響不大。 在#2 機(jī)擴(kuò)大性小修前所測的數(shù)據(jù)中，在機(jī)組額定轉(zhuǎn)速，工況相差不大時，振幅波動約20%，一倍頻振動相位在10

5、20范圍內(nèi)變化，這種振動可以視為是穩(wěn)定的。對于新機(jī)組，原始不平衡在第一次升速就會顯現(xiàn)出來，在對 轉(zhuǎn)子進(jìn)行任何處理之前的升降速振動數(shù)據(jù)中，特征重復(fù)性很 好。二）轉(zhuǎn)動部件飛脫和松動汽輪發(fā)電機(jī)組振動發(fā)生轉(zhuǎn)動部件飛脫可能有葉片，松動的部件可能有護(hù)環(huán)、轉(zhuǎn)子線圈、聯(lián)軸器等。飛脫時產(chǎn)生的一倍頻振動是突發(fā)性的，在數(shù)秒鐘內(nèi)以某瓦振或軸振為主，振幅迅速增大到一個固定值。相鄰軸承 振動也會增大，但變化的量值不及前者大。這種故障一般發(fā) 生在機(jī)組帶有某一負(fù)荷的情況。三）轉(zhuǎn)子熱彎曲轉(zhuǎn)子熱彎曲引起的質(zhì)量不平衡的主要特征是一倍頻振動隨時間的變化。隨機(jī)組參數(shù)的提高和高參數(shù)下運行時間的倍頻振幅逐漸增大，相位也隨之緩慢變化，一定時

6、間后這種變化趨緩，最終基本不變。轉(zhuǎn)子的熱彎曲一般來自原材質(zhì)熱應(yīng)力。這種熱彎曲狀態(tài)是固有的、可重復(fù)的，因而可以用平衡的方法處理。只要沒 有使轉(zhuǎn)子發(fā)生永久塑性變形，這類熱彎曲都是可以恢復(fù)的， 引起熱彎曲的根源消除后，一倍頻振動大的現(xiàn)象也會隨之自 行消失。#2機(jī)組運行期間 DCS數(shù)據(jù)顯示轉(zhuǎn)子偏心均w 0.02mm ,根據(jù)機(jī)組檢修記錄，大修后轉(zhuǎn)子彎曲為0.02mm，小于廠家設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)w 0.03mm。對#2機(jī)檢查時也未發(fā)現(xiàn)各轉(zhuǎn)動部件有松動現(xiàn)象，就地用聽針對各軸承檢查各軸振運行聲音正常， 軸封處亦無摩擦聲。 #2 汽輪機(jī) #1 軸振在初期投產(chǎn)后振動值為X : 81卩m、丫 ： 83卩m,較其他軸承振動略微

7、有偏大情況，在未進(jìn)行高中壓轉(zhuǎn)子配重前，#2 機(jī)#1 軸承在升速過程中和正常運行期間振動數(shù)據(jù)均具有較好的重復(fù)性。綜合以上分析， 高中壓轉(zhuǎn)子原始質(zhì)量不平衡是造成 #2 汽輪機(jī)#1 軸承振動的主要原因。4、解決方案根據(jù)機(jī)組停機(jī)前，當(dāng)?shù)仉娏υ囼炑芯吭簩φ駝訙y量數(shù)據(jù)，同時結(jié)合我公司 #2 汽輪機(jī)高中壓轉(zhuǎn)子當(dāng)前配重情況， 邀 請西安熱工研究院專家教授對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并制定出配重 方案。在#2機(jī)擴(kuò)大性小修期間， 對#2汽輪機(jī)#1軸承進(jìn)行檢查，可傾瓦外觀良好，鎢金無磨損，瓦枕墊鐵接觸較好，調(diào)整瓦 頂間隙左側(cè)0.71mm，右側(cè)0.71mm，符合廠家設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 0.710.81mm 要求，瓦枕緊力 0.17mm ，

8、為廠家設(shè)計上限。同時對 汽輪機(jī) #2 軸承瓦頂間隙、瓦枕緊力數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查、調(diào)整，可 傾瓦宏觀檢查正常，墊鐵接觸良好，瓦枕下部墊鐵接觸較輕 微。將 #2 軸承下部墊鐵左、右側(cè)各撤出 0.07mm 墊片，軸承 頂部間隙：左側(cè) 0.81mm ，右側(cè) 0.82mm 。符合廠家設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)0.760.86mm要求。為調(diào)整瓦枕緊力，將軸承上部左側(cè)墊鐵撤出0.10mm墊片，復(fù)測瓦枕緊力：左側(cè)0.19mm，右側(cè) 0.17mm，為廠家設(shè)計緊力上限。依據(jù)配置方案對 #2 汽輪機(jī) #1、#2 瓦進(jìn)行配重， #1 瓦配重情況： 288g/330.25 ， 288g/341.5， 200g/37。 #2 瓦配 重情況： 200g/319，288g/330.25，288g/4，288g/308。檢修后 #2 機(jī)啟動時無異常振動，過臨界時 #1 軸承振動 X：58卩m、丫 : 59卩m，機(jī)組并網(wǎng)后運行正常，#1軸承振動X :50卩m、丫 ： 54卩m，達(dá)到優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)。5、結(jié)束語轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡是汽輪發(fā)電機(jī)組最常見的振動故障，它約占了故障總數(shù)的 80%。隨著制造廠加工、裝配精度以及電廠檢修質(zhì)量的不斷提高，這類故障的發(fā)生正在逐漸減少。即 便如此，質(zhì)量不平衡目前仍是現(xiàn)場機(jī)組振動的主要故障，及 時配合電科院在