韶關(guān)發(fā)電廠#10機軸承振動原因分析及處理 [ 日期2005-07-01 ]

1、韶關(guān)發(fā)電廠#10機軸承振動原因分析及處理    日期：2005-07-01     來自：廣東韶關(guān)發(fā)電廠        韶關(guān)發(fā)電廠#10機在今年3月18日分別發(fā)生兩次滿負荷運行時由于#1瓦軸振保護動作跳機的故障。通過對跳機時的異常振動和DCS記錄曲線進行分析、軸承解體檢查，查找并確定振動跳機的原因，制定處理方案。處理后啟機，在升速過程、升負荷及滿負荷單閥、順序閥運行各種工況下，機組振動均正常，瓦溫正常，但在做第二組高壓汽門活動試驗時，發(fā)現(xiàn)1瓦軸振快速增大。經(jīng)分析確定

2、為軸系失穩(wěn)，留待適當(dāng)機會進行處理。關(guān)鍵詞：軸承振動  原因分析  處理       1根據(jù)DCS記錄對振動原因的初步分析       #10機組為東方汽輪機廠生產(chǎn)的300MW高中壓合缸機組，#1#4軸承均采用橢圓軸承。2001年3月投運以來，運行基本穩(wěn)定。2002年12月2003年1月，進行第一次檢查性大修。近期發(fā)現(xiàn)在做第二組高壓汽門活動試驗時，#1瓦軸振有瞬間增大的現(xiàn)象。廠里正欲利用今年3月份小修進行詳細測試檢查時

3、，機組發(fā)生了振動跳機。      DCS記錄顯示，3月18日上午10:39:05，機組負荷294.93MW，順序閥進汽，#1軸振X向突增到260微米，Y向增大到238微米，軸振保護動作跳機。      跳機時#2瓦軸振2Y約145微米，2X約45微米，#3、#4瓦軸振同時略有增大；跳機時#2瓦瓦振顯著增加，由正常的8微米突增到92微米，#1瓦增加的幅度小，由正常的8微米增到35微米，其余各瓦振有增加，幅度不大。     

4、60;記錄曲線顯示，在#1瓦軸振保護動作前的27s，即10:38:38，瓦振、軸振開始出現(xiàn)爬升，持續(xù)19s后，振動開始突增，8s后，軸振保護動作跳機。      運行人員反映當(dāng)時運行上沒有任何操作，DCS記錄表明，跳機前膨脹、差脹正常，#1#4瓦溫分別為72、84、66、58，潤滑油溫39，油壓在此之前呈現(xiàn)緩慢增加趨勢。      第二次跳機發(fā)生在同日下午16:17:59，進汽方式已改變?yōu)閱伍y，負荷293MW。跳機時1X、1Y分別為332微米和310微米，比第一次跳機時大，其

5、余各軸振略有增加；#1、#2瓦瓦振分別為54和79微米。      振動增大開始于16:17:39，15s后#1瓦軸振開始急劇增加，5s后軸振保護動作跳機。      與第一次跳機情況類似，運行上沒有任何操作，高壓缸膨脹、差脹正常，#1#4瓦溫分別為70、83、69、60，潤滑油溫41.6。      DCS曲線表明，兩次跳機前主蒸汽溫度、壓力十分穩(wěn)定，但再熱汽壓有微量增加的趨勢。由于缺少跳機時#1、2瓦振、軸振的頻

6、譜記錄和間隙電壓數(shù)據(jù)，尚無法對當(dāng)時異常振動的性質(zhì)給出準確定論，但從兩次跳機前振動發(fā)展的速率看，高中壓轉(zhuǎn)子的這種振動應(yīng)該是軸系失穩(wěn)。這里，首先可以排除TSI監(jiān)測系統(tǒng)故障，因為振動異常同時出現(xiàn)在幾乎所有的振動測點，各測點最大振動量值不同，而且上下午分別發(fā)生兩次，3300系統(tǒng)如果存在故障只可能一塊板卡的兩個通道同時發(fā)生問題，不可能出現(xiàn)18日這樣的情況。這也就是說，當(dāng)時#10機組的跳機確實是振動過大造成的。      一般情況，運行機組振動出現(xiàn)突發(fā)性增大有三個可能的原因，轉(zhuǎn)動部件飛脫、軸系失穩(wěn)、動靜碰磨。   &

7、#160;  如果發(fā)生葉片、圍帶等轉(zhuǎn)動部件飛脫，振動會階躍增加到一個固定值，其后不會恢復(fù)。#10機的問題顯然不在于此，因為如是這樣，第二次啟機剛到3000rpm就會出現(xiàn)振動異常。      機組正常運行中發(fā)生動靜碰磨也會引起振動增大，多數(shù)情況振動緩慢增大，少數(shù)情況振動急劇增大，這時通常伴隨有運行操作或膨脹、差脹的異常；調(diào)門開度的變化也會造成軸頸和轉(zhuǎn)子位置變化，進而引起碰磨。      第三種引起突發(fā)性振動的原因是軸系失穩(wěn)，有兩種失穩(wěn)形式，一種是油膜振蕩，另

8、一種是汽流激振。      汽流激振的主要特征：一是振動的增大受運行參數(shù)的影響明顯，如負荷，振幅的增大呈突發(fā)性；二是應(yīng)該出現(xiàn)較大量值的低頻分量，頻率為轉(zhuǎn)子的第一階固有頻率；油膜振蕩可以發(fā)生在變轉(zhuǎn)速情況下，也可以發(fā)生在定速運行時。      區(qū)別碰磨和失穩(wěn)的關(guān)鍵判據(jù)是大振動的頻率成分，但#10機組缺少這樣的數(shù)據(jù)。      對振動原因可以排除轉(zhuǎn)子熱彎曲和中心孔進油。結(jié)合上述DCS記錄，同時考慮到：(1) 當(dāng)時

9、運行沒有任何操作，外界沒有撓動；(2) 機組跳機后隨轉(zhuǎn)速下降時#1瓦軸振迅速減?。?3) 過去該機組沒有發(fā)生過動靜碰磨；(4) 大振動發(fā)生在高壓轉(zhuǎn)子；(5) #1、#2瓦為橢圓瓦；      初步判斷#1、#2瓦的大振動是高中壓轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了失穩(wěn)。至于這種失穩(wěn)是汽流激振，還是油膜振蕩，或是兩種的混合形式，尚無法定論。如果運行上確實沒有調(diào)整高調(diào)門開度，可以排除汽流激振，則是單純的油膜振蕩型的軸系失穩(wěn)。       2對軸瓦解體檢查的

10、分析意見3月27日停盤車和油泵，首先檢查了#1、2瓦，各測量數(shù)據(jù)如下：#1軸承04年3月28日測量值      為保證測量準確，將#1、#2瓦下瓦均翻出與上瓦拼合測量垂直和水平間隙，所得值與壓鉛絲和塞尺測得的頂隙、側(cè)隙吻合。上述數(shù)據(jù)中，#2瓦頂隙偏大，左側(cè)隙偏小，其余數(shù)據(jù)基本正常。各瓦烏金瓦面磨損狀況：#1瓦 上瓦：完全無磨痕；下瓦：在垂直正下方瓦面有較輕微磨損，張角約45°；#2瓦   上瓦：完全無磨痕；      下瓦：有

11、較嚴重磨損，垂直下方的大量烏金順轉(zhuǎn)向向左方轉(zhuǎn)移，在軸瓦的左側(cè)間隙中堆積，堆積層最厚處約0.30mm，由于軸頸的旋轉(zhuǎn)，形成了與軸頸嚴格吻合的圓筒型連續(xù)烏金瓦面。這個新形成的瓦面寬度約為#2瓦整個烏金面寬度的2/3強，它完全改變了原有的橢圓型瓦面型線。按穩(wěn)定性的優(yōu)劣，各種類型軸承的排列順序為：可傾瓦 多油葉瓦 橢圓瓦 三油楔瓦 圓筒瓦      圓筒瓦的穩(wěn)定性為最劣，橢圓瓦的穩(wěn)定性較好，但比可傾瓦差。      從#2瓦下瓦烏金的磨損遷移狀

12、況看，#2瓦已經(jīng)由原來的橢圓瓦變成了圓筒瓦，使得穩(wěn)定性降低。聯(lián)系到#10機組運行情況，之所以發(fā)生這種變化有兩個可能的原因：一是因為#2瓦軸封漏氣嚴重，使得#2瓦標高受溫度影響上抬，負荷過重造成瓦面磨損；二是因為油中帶水，油粘度降低，潤滑性能變差，油膜減薄，造成瓦面磨損。運行中#2瓦瓦溫最高，說明這個瓦相對鄰?fù)哓摵芍?。瓦面烏金的變化有個時間效應(yīng)，因而，#10機組剛投運時穩(wěn)定性沒有問題，只是在運行到今天才出現(xiàn)。同時，失穩(wěn)的發(fā)生也是有一個從量變到質(zhì)變的過程，瓦面的形狀逐漸變化到一定的臨界程度，才會發(fā)生明顯故障。在這之前做汽門活動試驗時出現(xiàn)的大振動實際上已經(jīng)是本次故障的前兆。  &

13、#160;   發(fā)生失穩(wěn)時整個軸段做低頻渦動，支撐這個軸段的兩個軸承都會有所表現(xiàn)，時間上是同時出現(xiàn)大振動，難于以此判斷是那個軸承的問題。#10機組雖然保護動作是#1軸振，但同時#2瓦振也增大，起因在#2瓦是完全可能的。      上述分析僅是建立在DCS記錄和軸瓦檢查結(jié)果上，由于缺少詳細的振動測試數(shù)據(jù)，所得結(jié)論尚有待于啟機后再核實。廣義上考慮，當(dāng)然還不能完全排除碰磨和汽流激振的可能。既便是碰磨，當(dāng)前也還缺少揭高缸的足夠理由；如果是汽流激振，目前最可行的處理方法也是提高軸承的穩(wěn)定性以抑制汽流激振力。因此，將

14、提高#1、#2瓦的穩(wěn)定性作為本次處理的方向應(yīng)該是正確的。       3處理方案       根據(jù)上述分析，本次處理的方向是針對提高高中壓轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性，結(jié)合軸瓦檢查結(jié)果，決定采取下列措施：(1) 修刮#2瓦下瓦，上瓦中分面磨削，要求處理后的頂隙、側(cè)隙在標準值之內(nèi)；(2) 上抬#1瓦0.050.08mm，單側(cè)墊塊下加墊0.030.05mm；此項的目的是增大#1瓦比壓，提高穩(wěn)定性，同時可以降低#2瓦負荷；(3) #2瓦標高不做調(diào)整

15、；中低壓對輪不解；(4) #3瓦側(cè)隙偏小不做處理。       4處理方案的實施       各瓦處理情況如下：（1）#1瓦瓦枕下方實際加墊0.05mm，左側(cè)加墊0.03mm；下瓦面輕微修刮；最終測量結(jié)果：#1軸承處理后04年3月31日測量值（mm）#3瓦下瓦瓦面有正常磨損，僅做了一般修刮。側(cè)隙小于標準值，考慮到本次大振動發(fā)生在高中壓轉(zhuǎn)子，故未做處理。最終回裝結(jié)果：#3軸承處理后04年4月1日測量值    

16、   5處理后的振動測試和分析（1）升速過程振動#10機組經(jīng)上述處理后于4月4日19:35沖轉(zhuǎn)，1250rpm和2000rpm兩次暖機，23:30到3000rpm。在升速過程、過臨界、到定速，各軸承瓦振、軸振正常。（2）定速及帶負荷振動3000rpm及升負荷各測點振動如下表。4月7日10:42  202MW，開始汽門活動試驗， 11:30，試驗完成，升負荷各種工況下汽機各瓦瓦溫如下：（單位：）（3）閥切換的振動情況4月6日11:09，280MW，開始單閥切順序閥，11:20，切換完成，升負荷。切換過程1X的振動變化如下圖。在切換過程中

17、，1X振動基本沒有變化；1Y有波動，但最終呈下降趨勢。單閥切順序閥過程1X、1Y振動（4）汽門活動試驗的振動情況4月6日11:00，進行了汽門活動試驗，首先做第一組，關(guān)閉#2、#3高調(diào)門，開啟#1、#4高調(diào)門，各測點振動正常。然后進行第二組試驗，關(guān)閉#1、#4高調(diào)門，開啟#2、#3高調(diào)門，開啟過程，1X、1Y振動突增，試驗兩次，均中途中止，為避免發(fā)生跳機，決定不再進行。各測點振動正常。將單閥切換為順序閥，切換過程1X的振動變化如下圖。記錄數(shù)據(jù)表明如下特征：(1) 隨#2、#3調(diào)門從25%開啟（#1、#4調(diào)門同時關(guān)?。?，#1瓦兩個方向軸振上升，增大的成分是一倍頻；(2) #2

18、、#3調(diào)門開啟到約40%，#1瓦兩個方向軸振突增，增大的成分是半頻25Hz；(3) 立即關(guān)小#2、#3調(diào)門，開大#1、#4調(diào)門，#1瓦軸振迅速減?。?4) 上述#1瓦軸振增大和突增過程，#1瓦兩個軸振探頭的間隙電壓發(fā)生規(guī)律性變化，#1軸頸向左方偏下移動。第二組第一次試驗1X振動變化第二組第二次試驗1X振動變化第二組第二次試驗1X瀑布圖第二組第二次試驗1X頻譜這些特征表明，進行第二組試驗時，#2、#3調(diào)門進汽而#1、#4調(diào)門不進汽，汽流作用使得1軸頸發(fā)生位移，移向1軸承油膜不穩(wěn)定區(qū)域，激發(fā)起油膜半速渦動，造成突發(fā)性振動。       6進一步的處理意見和建議       本次對10機組的振動處理，解決了滿負荷順序閥運行1軸振突發(fā)性振動的故障