300MW供熱機(jī)組軸承振動與高壓調(diào)節(jié)汽閥開度的關(guān)系

PAGEPAGE1關(guān)于300MW供熱機(jī)組軸承振動與高壓調(diào)節(jié)汽閥開度的關(guān)系摘要本文介紹了唐電一期300MW汽輪機(jī)組在180MW和280MW時軸承振動與高壓調(diào)節(jié)汽閥開度的關(guān)系，分析了#1、#2軸承產(chǎn)生振動的原因及降低#1、#2軸承振動的對策。在該機(jī)組正常運(yùn)行中盡量使負(fù)荷避開180MW和280MW的負(fù)荷點(diǎn)，減小#1和#2軸承的振動，使機(jī)組安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。關(guān)鍵詞300MW機(jī)組軸承振動高壓調(diào)節(jié)汽閥噴嘴PAGEPAGE6汽輪機(jī)軸承振動的大小，關(guān)系到機(jī)組能否安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。一旦發(fā)生軸瓦燒損事故，可能造成軸瓦烏金燒熔、轉(zhuǎn)子軸頸損壞并將造成汽輪機(jī)動靜部分發(fā)生接觸摩擦，嚴(yán)重時更造成汽輪機(jī)設(shè)備損壞。因此《300MW機(jī)組集控運(yùn)行規(guī)程》規(guī)定：機(jī)組運(yùn)行中軸承振動不超過0.03mm或相對軸振不超過0.08mm，超過時應(yīng)設(shè)法消除，當(dāng)相對軸振大于0.25mm應(yīng)立即打閘停機(jī)。當(dāng)軸承振動變化±0.015mm或相對軸振變化±0.05mm，應(yīng)查明原因設(shè)法消除，當(dāng)軸承振動突然增加了0.05mm，應(yīng)立即打閘停機(jī)。唐山熱電有限公司1號汽輪機(jī)是東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的C300/220-16.7/0.3/537/537型亞臨界一次中間再熱兩缸兩排汽抽汽凝汽式汽輪機(jī)。其軸系示意圖如圖1所示。1號汽輪機(jī)組在大修前，在負(fù)荷280MW（純凝汽工況）的時候，#2軸承的振動明顯比其它負(fù)荷點(diǎn)都大,#2軸承瓦振在14～24μm之間擺動，有時還要比這大些；在180MW（純凝汽工況）的時候，#1軸承x方向軸振在72～88μm之間擺動，y方向軸振在59～68μm之間擺動。在其它負(fù)荷點(diǎn)時#1、#2軸承振動明顯的小很多。雖然#1、#2軸承振動允許長期運(yùn)行，但它的不正常增大也應(yīng)引起我們的高度重視。低壓轉(zhuǎn)子低壓轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子HPIPLP#1#2#3#4#5#6危急遮斷器主油泵推力軸承聯(lián)軸器聯(lián)軸器高中壓轉(zhuǎn)子圖11號汽輪發(fā)電機(jī)組軸系示意圖1分析#1機(jī)大修前引起#1、#2軸承振動的因素1號汽輪機(jī)組共有6個支持軸承和1個獨(dú)立結(jié)構(gòu)的推力軸承。其中#1、#2軸承為可傾瓦結(jié)構(gòu)，每個可傾瓦軸承由5塊能在支點(diǎn)上自由傾斜的弧形瓦塊組成，瓦塊在工作時可隨著轉(zhuǎn)速、載荷及軸承溫度的不同而自由擺動，在軸頸四周形成多油楔，若忽略瓦塊的慣性，油膜剪切摩擦阻力等影響，每個瓦塊作用到軸頸上的油膜作用力總是通過軸頸中心的。#1、#2軸承的可傾瓦結(jié)構(gòu)使其具有較高的穩(wěn)定性，能承受各個方向的徑向載荷，基本上消除了油膜振蕩的可能性。1號汽輪機(jī)油為L—TSA32，能保證300MW機(jī)組正常運(yùn)行時軸瓦的潤滑、冷卻。油溫的高低是造成軸瓦振動的一個因素，油溫過高會使油的粘度大大降低，破壞油楔的形成；油溫過低會使油的粘度增大，使油分布不勻，不勻流動將增加摩擦。1號機(jī)主油泵出口壓力1.891MPa，潤滑油壓0.15MPa，油壓能滿足要求；油溫41±0.2℃，油質(zhì)在化學(xué)定期檢驗(yàn)中均合格。證明#1、#2軸承的振動不是由油質(zhì)引起，是由周圍的振動源引起。為了保證軸承工作的安全可靠，支持軸承和推力瓦塊、支持軸承端部回油槽和推力軸承回油口均裝有Pt電阻溫度計，機(jī)組#1～#6軸承還配備軸承振動監(jiān)視和軸振動監(jiān)視設(shè)備，用以監(jiān)測軸系振動情況。此外，中低壓軸承箱內(nèi)裝有2支軸向位移傳感器，用以測量軸系軸向位移，前箱內(nèi)裝有高靈敏度電渦流傳感器，對轉(zhuǎn)子偏心進(jìn)行非接觸式連續(xù)監(jiān)測。經(jīng)觀察，正常運(yùn)行中發(fā)電機(jī)勵磁電流的增減，汽輪機(jī)真空的高低對#1、#2軸承的振動未造成明顯的影響。1號汽輪機(jī)組在280MW（純凝汽工況）時，主汽流量850t/h，=1\*ROMANI、=2\*ROMANII號高壓調(diào)節(jié)汽閥全開，=3\*ROMANIII號高壓調(diào)節(jié)汽閥開度在20%～21.2%之間，=4\*ROMANIV號高壓調(diào)節(jié)汽閥全關(guān)。在180MW（純凝汽工況）時，主汽流量545t/h，=1\*ROMANI、=2\*ROMANII號高壓調(diào)節(jié)汽閥開度在35.2%，=3\*ROMANIII、=4\*ROMANIV號高壓調(diào)節(jié)汽閥全關(guān)。1號汽輪機(jī)組在280MW（純凝汽工況）時，在系統(tǒng)周波變化，鍋爐燃燒工況不穩(wěn)等因素影響下造成主汽壓小幅波動，=3\*ROMANIII號高壓調(diào)節(jié)汽閥行程也變化，當(dāng)=3\*ROMANIII號高壓調(diào)節(jié)汽閥開度避開20%～21.2%范圍時，#2軸承w方向瓦振明顯減小。同樣，在180MW（純凝汽工況）的時候，=1\*ROMANI、=2\*ROMANII號高壓調(diào)節(jié)汽閥開度在40%以上且=3\*ROMANIII號高壓調(diào)節(jié)汽閥剛開啟時，#1軸承x、y方向軸振明顯減小。另外，1號機(jī)組為調(diào)峰機(jī)組，調(diào)峰運(yùn)行中采用定—滑—定方式，機(jī)組在250MW以上負(fù)荷時采用定壓運(yùn)行，在250～182MW負(fù)荷時采用滑壓運(yùn)行，在182MW以下負(fù)荷時采用定壓運(yùn)行。在機(jī)組漲負(fù)荷過程中，因風(fēng)量的增加，燃料的增加瞬時跟不上負(fù)荷上漲的要求，造成主汽壓力偏低。此時為滿足汽輪機(jī)做功的需要，將高壓調(diào)節(jié)汽閥開度增大，待鍋爐燃燒穩(wěn)定后，高壓調(diào)節(jié)汽閥又開至正常負(fù)荷下對應(yīng)的開度。例如：在漲負(fù)荷過程中，主汽流量725t/h時，由于主汽壓力偏低，=1\*ROMANI、=2\*ROMANII號高壓調(diào)節(jié)汽閥全開，=3\*ROMANIII號高壓調(diào)節(jié)汽閥開度在21%時，#2瓦振已達(dá)19.8μm,當(dāng)=3\*ROMANIII號高壓調(diào)節(jié)汽閥開度避開20%～21.2%時，#2瓦振又減小了。正常運(yùn)行主汽流量725t/h時=3\*ROMANIII號高壓調(diào)節(jié)汽閥開度在15%左右。1號汽輪機(jī)組在300MW（純凝汽工況）時#1、#2軸承的振動都比280MW和180MW時小。說明=3\*ROMANIII號高壓調(diào)節(jié)汽閥開度直接影響#1、#2軸承振動，而正常負(fù)荷下主汽流量的大小對其影響不是很大。2分析#1、#2軸承產(chǎn)生振動的原因1號汽輪機(jī)正常運(yùn)行中除承受靜應(yīng)力外，還受級中汽流不均勻產(chǎn)生的激振力作用。造成流場不均的原因有2類:1類是葉柵尾跡擾動，1類是結(jié)構(gòu)擾動。汽流繞流葉柵時由于附面層的存在，葉柵表面汽流速度近于零，附面層以外汽流速度為主流區(qū)速度，當(dāng)汽流流出葉柵時，在出口邊形成尾跡，尾跡區(qū)內(nèi)汽流壓力和速度與主流的壓力和速度相差很大，兩部分汽流互相拉扯后，葉柵的汽流逐漸均勻化，均勻后的汽流速度低于原來的主流速度。所以，在動、靜葉柵間隙中汽流的速度和壓力沿圓周向分布是不均勻的。部分進(jìn)汽、抽汽口，進(jìn)、排汽管以及葉柵節(jié)距有偏差等原因引起汽流流場不均勻的，都將對葉片產(chǎn)生周期性激振力。1號汽輪機(jī)正常運(yùn)行中采用噴嘴配汽，高壓部分4個調(diào)節(jié)汽閥，對應(yīng)于4組噴嘴，4組噴嘴汽道數(shù)均為37只。當(dāng)=1\*ROMANI、=2\*ROMANII號高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿開啟到39.2mm時，=3\*ROMANIII號高壓調(diào)節(jié)汽閥開啟，當(dāng)=3\*ROMANIII號高壓調(diào)節(jié)汽閥閥桿開啟到39.2mm時，=4\*ROMANIV號高壓調(diào)節(jié)汽閥開啟。中壓調(diào)節(jié)閥采用節(jié)流調(diào)節(jié)方式，中壓調(diào)節(jié)閥在流量在30%以下起調(diào)節(jié)作用，以維持再熱器內(nèi)必要的最低壓力，流量大于30%時一直全開，僅由高壓調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)負(fù)荷。采用噴嘴配汽方式，每兩個噴嘴組之間被不通汽的弧段隔開，且沿圓周向不一定對稱，葉片經(jīng)過高壓調(diào)節(jié)汽閥開啟的噴嘴弧段時，受到Fm作用，葉片經(jīng)過不通汽的弧段時，F(xiàn)m=0，或通汽量小的弧段時，F(xiàn)m較小。同時，不進(jìn)汽的的動葉弧段成為漏汽的通道。這些將引起低頻激振力。部分進(jìn)汽的動葉通道不是連續(xù)地通過工作蒸汽，當(dāng)旋轉(zhuǎn)著的動葉通過無噴嘴的“死區(qū)”弧段時，動葉片像鼓風(fēng)機(jī)一樣將“死區(qū)”中基本處于靜止?fàn)顟B(tài)的蒸汽由一側(cè)鼓到另一側(cè)耗功，與不工作蒸汽產(chǎn)生摩擦，使汽輪機(jī)產(chǎn)生振動。分析認(rèn)為①=3\*ROMANIII號高壓調(diào)節(jié)汽閥對應(yīng)的噴嘴有可能部分結(jié)垢或異物堵塞。②=3\*ROMANIII號高壓調(diào)節(jié)汽閥對應(yīng)的噴嘴與調(diào)節(jié)級葉片之間的間隙較大，=3\*ROMANIII號高壓調(diào)節(jié)汽閥部分開啟進(jìn)汽或不進(jìn)汽時，從周圍高壓區(qū)向其漏汽比較大，造成整個調(diào)節(jié)級進(jìn)汽量的不均。=3\*GB3③在=3\*ROMANIII號高壓調(diào)節(jié)汽閥將開啟前或開度20%～21.2%時，=1\*ROMANI、=2\*ROMANII號高壓調(diào)節(jié)汽閥噴嘴組后的動葉中汽流速度達(dá)到或超過臨界速度，使動葉受到的激振力和鼓風(fēng)損失都增大，汽動載荷不均勻。造成了#1、#2軸承振動的增大。3降低#1、#2軸承振動的對策汽輪機(jī)在初溫和背壓不變而初壓Po改變時，對于中間再熱機(jī)組，只影響高壓缸的理想比焓降，對全機(jī)功率的變化影響較小。Po降低使主汽流量減小，而引起功率減?。ㄕ{(diào)門開關(guān)不變）?！鱌i=(△himac*ηi*?D+D*ηi*?△himac+D*△himac*?ηi)*△Po/3.6*?Po（式1）式1表明Po降低使△himac減小而引起功率減小量；Po降低使全機(jī)相對內(nèi)效率ηi變化而引起的功率變量；在初壓Po變化不大時，全機(jī)相對內(nèi)效率ηi可以認(rèn)為不變。因此，為發(fā)目標(biāo)負(fù)荷，Po降低，高壓調(diào)節(jié)汽閥開大，使主汽流量不變。初溫to不變，初壓Po降低，一般不會給機(jī)組正常帶來危險。1號汽輪機(jī)組在280MW（純凝汽工況）時定壓運(yùn)行，初壓Po稍微降低，=3\*ROMANIII號高壓調(diào)節(jié)汽閥開大，主汽流量基本不變，各級葉片受力基本不變，軸向推力也基本不變，監(jiān)視段壓力也不會造成超壓，不會給1號汽輪機(jī)組的正常運(yùn)行帶來危險。初壓Po稍微降低，對低壓缸末級葉片及機(jī)組真空均影響不大。建議在280MW（純凝汽工況）時適當(dāng)將主汽壓力由16.6MPa降低至16.4MPa，使=3\*ROMANIII號高壓調(diào)節(jié)汽閥開度增大，避開20%～21.2%的范圍；或改變一下機(jī)組負(fù)荷的上下限，使負(fù)荷避開280MW的負(fù)荷點(diǎn)，減小#2軸承的振動，在負(fù)荷變化后再將主汽壓力設(shè)置正常或?qū)C(jī)組負(fù)荷的上下限改至正常。1號汽輪機(jī)組在180MW（純凝汽工況）時滑壓運(yùn)行，建議在保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的情況下改變一下機(jī)組負(fù)荷的上下限，使負(fù)荷避開180MW的負(fù)荷點(diǎn)，減小#1軸承的振動，在負(fù)荷變化后再將機(jī)組負(fù)荷的上下限改至正常。另外，1號汽輪機(jī)組整個軸系的軸承振動都比剛投產(chǎn)時大了。建議利用1號汽輪機(jī)組檢修的機(jī)會對所有軸承及高壓內(nèi)缸調(diào)節(jié)級噴嘴進(jìn)行全面的檢查，消除機(jī)組的不安全因素。4#1機(jī)大修后#1、#2軸承振動的變化2008年#1機(jī)大修啟動后，#1瓦軸振明顯增大，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全運(yùn)行，為降低機(jī)組振動、摸索振動變化的規(guī)律，進(jìn)行了多次試驗(yàn)，將順序閥進(jìn)汽方式由原來的＃1、＃2、＃3、＃4高調(diào)門開啟順序改變?yōu)椋?、＃3、＃2、＃1的開啟順序。在機(jī)組升負(fù)荷試驗(yàn)過程中，額定參數(shù)下＃2調(diào)門開度超過20％時，＃1瓦軸振迅速上升至0.17mm以上，通過查看振動監(jiān)測系統(tǒng)分析，振動突然增大的主要原因?yàn)?.5倍頻振動幅值突然增大到0.1mm以上，0.5倍頻振動主要由汽流激振引起。由熱控人員強(qiáng)制逐漸關(guān)閉＃2調(diào)門逐漸開啟＃1調(diào)門，模擬＃4、＃3、＃1、＃2的進(jìn)汽方式，隨著＃1調(diào)門逐漸開大，＃1瓦振動值由0.12mm逐漸升高至0.14mm，主要是1倍頻（工頻）振動幅值上升所致。為防止高負(fù)荷時＃2調(diào)門開度過大引起振動增大，將＃2調(diào)門的最大開度限制為15％，同時修改了＃1調(diào)門的參數(shù)，當(dāng)綜合閥位開度達(dá)75.7％時開始開啟＃1調(diào)門（較原來開啟時間有所提前），正常蒸汽參數(shù)下額定負(fù)荷時＃1、＃2調(diào)門開度基本一致（此時汽輪機(jī)軸系受到汽流的沖擊力較為平衡），＃1瓦振動穩(wěn)定在0.12～0.13mm之間。通過分析得出結(jié)論，＃1瓦振動突增的主要是因?yàn)?.5倍頻振動幅值突然增大引起，1倍頻振動值增大比較平緩不會引起振動突增。當(dāng)＃2調(diào)門開啟至15％而＃1調(diào)門未開或開度較小時，容易引發(fā)0.5倍頻振動幅值突增，機(jī)組負(fù)荷在280MW左右時為較危險工況，運(yùn)行中應(yīng)盡量避開這一負(fù)荷點(diǎn)（額定蒸汽參數(shù)下振動應(yīng)該較為平穩(wěn)，主蒸汽壓力波動時應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視振動情況）。機(jī)組在高負(fù)荷工況下進(jìn)行降負(fù)荷操作時，應(yīng)緩慢進(jìn)行，盡量保持汽壓穩(wěn)定，防止汽壓升高造成＃2調(diào)門實(shí)際進(jìn)汽量增大（降負(fù)荷時＃1調(diào)門已逐漸關(guān)?。瑥亩鹫駝油辉?，同時對＃1瓦振動加強(qiáng)監(jiān)視。機(jī)組在單閥狀態(tài)下，由于圓周均勻進(jìn)汽，軸系受力均衡，振動較為平穩(wěn)，不會發(fā)生振動突增的異常。附1：2008年1號機(jī)大修后調(diào)門開度曲線附2：最近2次1號機(jī)軸振突增時運(yùn)行工況和處理1、2008年11月20日10:58#1機(jī)#1瓦軸振X210um,Y132um(當(dāng)時看到最大X214um),#2瓦軸振X128um,Y58um，#3瓦軸振X63um,Y42um，#4瓦軸振X35um,Y24um。當(dāng)時電負(fù)荷253MW，折算電負(fù)荷282MW，熱網(wǎng)疏水母管流量244t/h。立即降電負(fù)荷至248MW，軸振立刻降至X93um恢復(fù)正常值。軸振突增時調(diào)門開度Ⅰ：5.9，Ⅱ：15，Ⅲ：86，Ⅳ：86。當(dāng)調(diào)門開度Ⅰ減至3.8時，軸振開始降低。2、2008年12月12日21:48#1機(jī)#1瓦軸振X243um,Y153um,#2瓦軸振X141um,Y58um，#3瓦軸振X61um,Y37um，#4瓦軸振X44um,Y28um。當(dāng)時電負(fù)荷237MW，折算電負(fù)荷282.6MW，熱網(wǎng)疏水母