某厂机瓦间歇性振动浅析

1、目录摘要 1关键词 1一、机组概述 1二、现象描述 3三、原因分析 8四、运行中采取的措施 8五、机组 C 级检修期间采取措施 9六、处理结果及原因总结 11七、遗留问题及下步打算 11某厂#1 机#2瓦间歇性振动浅析 摘 要 本文主要阐述了某厂 1 号汽轮发电机组出现间歇性振动现象后的分 析、运行措施的调整验证及停机后的处理过程，并进行总结及遗留问题处理方 向。 关键词 汽轮机 间歇性振动一、机组概述 某厂#1机组为北京北重汽轮电机有限公司生产的亚临界中间再热单轴三缸 双排汽冲动凝汽式汽轮机，型号为 N330-17.75/540/540 ；配以 T255-460 水、 氢、氢冷发电机。该机组

2、的高、中、低压缸均为双层缸，采用薄壁大圆弧过渡窄法兰结构和 上缸猫爪支撑结构，无法兰螺栓加热装置。其中高压缸及中压缸采用模块化设 计并由制造厂整装出厂；汽轮机前轴承箱、高 /中压轴承箱和中 / 低压轴承箱为落地式结构，低压前、后轴承箱为缸体式结构。高中压缸利用跨过高中压轴承座的两根拉杆刚性连接，高压缸前猫爪与推力轴承座也用两根拉杆刚性相连。该机组由高压转子、中压转子、低压转子、发电机转子及 8 个支持轴承组 成（不包括机尾稳定轴承） ，在高、中压缸之间的 2#、3#径向支持轴承间设置推力轴承。各段转子刚性联轴器联接，径向支持主轴承形式均为上瓦不开径向 沟槽的椭圆轴承，双油楔，各轴承的失稳转速均

3、在 4000rpm 以上。轴系振动测 量为涡流式，每个轴瓦处安装 2 个振动元件（ x,y 方向），2 个振动元件与大轴垂直平分线上分面成 45夹角。轴系结构简图如图 1 所示图 1 机组轴系结构简图滑销系统中一对横销与一对纵销在中压缸后轴承座中心线形成高、中压缸 的绝对膨胀死点。整个汽轮发电机转子以推力盘相对死点为基准，高压转子向前膨胀，中、低压转子向后膨胀。滑销系统如图 2 所示图 2 机组滑销系统结构简图该机组设计临界转速避开工作转速的最小幅度为 15.33%，在额定转速下稳 定运行时，轴承箱盖双振幅振动不大于 0.025mm，轴颈上双振幅振动值不大于 0.076mm。各转子轴系在通过临

4、界转速时各轴承振动值不大于 0.1mm，轴振动双1 / 13振幅相对振动值小于 0.2mm。轴系扭振频率及轴系临界转速如下表：轴系扭振频率（ Hz）：高压中压（前）中压 （ 后 ）低压（前）低压（后）发电机 （ 前 ）发电机 （ 后）23.729.847.9118.3178.2201215.8轴系临界转速 （r/min） ：名称高压转子中压转子低压转子发电机转子一阶转速：2400244018001400二阶转速：4400440044003600该机组于 2005年 12月27日第一次并网， 2006年1月20日通过 168小 时试运并投入商业运营， 于2006年4月进行了首次为期 9天的 D级

5、检修，2006 年 11月进行了为期 18天的首次 C级检修， 2007年 5月进行了自机组投产后的 第二次 C级检修，自机组投运至 2007年 5月 30日，共发生非计划停运 6次， 分别是 2006年1月25日,一次调频试验发电机跳闸， 2006年3月 12日,因环 境温度突降，造成 #1机组主、再热及调节级压力表管冻， 1 机组减负荷，锅 炉 MFT；2006年 5月 19日,因 3台电泵润滑油冷却器调节阀气源总门关闭而停 机；2006年8月 24日,因B电泵暖泵门泄漏，申请进行停机 48小时机组消缺。 2007年 2月28日，发生“污闪”事故停机； 2007年 5月8日，#2瓦振动大保

6、 护跳机。二、现象描述：某厂#1机组自 2006年1月20日投运以来，轴系振动各参数正常，各瓦轴 振均在 40um以下，处于优良状态， 8月13日，出现第一次 #2瓦振幅升高 （超过 70um）又回落的现象，从上升到下降至正常值时间为 20分钟左右，从9月 13日 至 10 月 31 日停机进行首次 C 级检修期间，共发生振幅超过 70um的间歇振动 11 次，其中有 4 次振幅超过 76um，最大波动到 82.8um，每次波动过程时间不 等，长的时间约 30分钟，短的时间约 10 分钟左右（见图 3）。2 / 13在 #1 机组首次 C 级检修期间将高压缸进汽顺序由原来的左下和右下同时进汽左

7、上右上，更改为左下和右上同时进汽左上右下，同时对#2 瓦进行了翻瓦检查，未发现大的缺陷， 修后机组重新启动至带满负荷， 启动过程中， 除 7 号轴承处发生动静碰磨造成振动增大外 （后碰磨消失后振动恢复正常） ，其 它各瓦振动情况均良好。自 2006年 11月 17日#1机组 C图级3 检修后， 2瓦振动频次及幅值随着时间 的延长均有所增加，至 12 月 30 日，共发生幅值超过 76um 的振动波动次数达 24 次（顺序阀控制方式运行了 5 天发生 7 次，单阀控制下 39 天发生 17 次），9月 27日， #2瓦轴振 X、Y向振动趋势图10 月 2日，#2 瓦轴振 X、Y向振动趋势103.

8、6/121.1um ；12 月 13 日 13 ： 57 达 到平均每两天波动一次，此期间振幅最高的在自07年1月 1日投运 AGC后，到 07年 2月 27日，共发生幅值超过 76um的振动波动次数达 43 次（顺序阀控制方式运行了 12天发生 13 次波动，单阀控3 / 13 制下 46天发生 30次），平均每天波动一次， ，此期间振幅最高的在 2月 25日 21：50 达到 91.4/104um ；2007年2月 28日， #1机组发生“污闪”事故，停运约 17小时，至 3月 4日，5天内，虽有间歇性波动，但振幅均未超过 76um，自 3月6日以后，#2 瓦轴振基本上每天波动 （振幅大于

9、 76um）2-3 次，3月 24日后，每天波动在 6-7 次（趋势及频谱图见图 4）；3月 30日至 4月 9日，虽因脱硫调试机组负荷基本 稳定在满负荷运行，但间歇性振动频次依然是每天发生 4-7 次，每次波动在 15-30 分钟，在 4 月 7 日 2X/2Y 增大到 120/136um，4 月 9 日 2X/2Y 最大到 125.7/160 um，同时 1X/1Y最大到 73/105 um。至 5月13日（停机进行机组投 产后的第二次 C级检修），逐步增加到每天波动 6-8 次，振幅幅值逐步超过 160um， 同时，#1 和#3瓦振幅有时突升较大，最高达到 120um左右，但有时幅值却变

10、化 不大，5 月 8 日 22：52 达到 150/180 um，机组保护动作跳机， 惰走中振动正常， 00:42 并网，启机后到 5月 13日停机， 2瓦振动基本上每天波动一次（振幅超 过 150um的），最高达到 166um,有两次振幅超过 140um 持续时间较长，达 2 小 时左右。（相关趋势图、频谱图、级联图、轴心位移图及瀑布图见图5）。2007年3月11日及2007年3月13日机组#2瓦振动趋势图及3月 11日频谱图4 / 132007年3月11日及2007年 3月 13日机组#2瓦振动趋势图及3月13日频谱图2007年 5月 3日5月 7 日，对应负荷下 1X/1Y 、2X/2Y

11、 历史趋势图图45 / 132007年5月8 日2瓦振动大跳机， 2X/2Y 趋势及频谱图2007年 5月7日一天内，对应负荷下 1X/1Y 、2X/2Y 历史趋势图2007 年 5 月 8 日 2 瓦振动大跳机，级联图、轴心位移图及瀑布图6 / 132007 年 5 月 8 日 2 瓦振动大跳机，2X/2Y 趋势图及频谱图12 日， 2X/2Y 趋势图及频谱图2007 年 5 月图5在每次振动发生的过程中, 进入汽轮机的蒸汽参数都在规程规定的范围内,对轴瓦处听音 , 没有发现有异常声音 , 油温、轴向位移、差胀、总缸胀、瓦温、轴封温度及压力等参数都没有大的变化7 / 13三、原因分析：1.

12、频谱分析a. 从整个振动频谱可以看出， 轴振增大的主要分量是工频分量， 可以看出 振动是普通强迫振动。b. 在振动增大时，虽以基频为主，但还含有明显的 2x、3x 高阶分量。从 频谱特征分析，有明显的动静碰磨特征。2 . 现象分析a. 从机组的振幅趋势图看， 振动增大是随机的、 不定期的出现，并且波动时间 10到 30分钟不等，振动主要以基频振动为主，说明振动是不稳定的强迫 振动。b. 观察振动从开始波动到结束的趋势图及频谱图，发现整个波动过程中， 相位有时发生变化，有时变化不大，也出现了动静碰磨的特征。c. 从机组第一次出现振幅波动到 2007年 5月 13日为止，波动现象一直存在，说明振幅

13、波动和不稳持续了很长时间，符合工作转速下转轴碰磨的振动特 征。d. 从几次振幅的趋势图看， 振动的增大和消失都存在一定的时滞， 而且增大和减少的过程曲线都呈现前倾后弯形状，这种振动特征是发生动静碰磨的显 著特征。e. 从#2 瓦振动波动频次在多阀控制下比单阀控制下多的情况分析，也是 由于动静碰磨所致。机组在多阀控制下，转子受力不均匀，导致转子与汽缸发 生相对偏移，使动静碰磨的可能性大大增加。四、机组运行中采取的措施：结合现象及原因分析，虽能确定本机组的间歇性振动性质为不稳定的普通 强迫振动，有明显动静碰磨特征，但具体碰磨原因很不是很清楚，为此，在机 组运行期间，从运行方式和参数上进行调整，找寻

14、诱发原因及抑制方法，但效 果不大，具体采取措施有：1. 将#1 机组高调门控制方式由顺序阀切为单阀控制，在一定程度上降低 了振动发生的频次；同时需要说明的是， #1机组在 10月 30日 C检之前，机组 在顺序阀控制方式时的实际进汽顺序为底部（左下和右下）同时进汽左上进8 / 13 汽右上进汽， 进汽顺序与 #2 机组不同，经咨询北重厂后， 在#1 机组 C 检期间， 将进汽顺序更改为左下和右上同时进汽左上进汽右下进汽。2. 在#1 机组#2 瓦振动突升时 , 启动顶轴油泵 ,交流油泵；从效果上看，在 振动大时启动油泵 , 有时能够起到一点抑制作用，多数情况下起不到作用。3. 将厂用汽系统倒为

15、 #1 机冷段供汽，从频次上看，有一定作用，但从幅 值逐渐增大的情况看影响不大。4. 定期开启 #1 机组高缸第一级疏水，经观察此措施对振动发生的频次和 振幅影响不大。5. 提高轴封压力从 36KPa提升到 45Kpa，效果不是很明显。6. 对#1 机组轴封系统疏水及轴加运行情况进行排查，检查轴封系统疏水 管路正常，轴加运行正常。7. 对高缸前轴封进回汽及漏汽管道的实际连接情况，对照安装图进行检 查，管路连接正确。8. 对高缸前轴封处进行封闭保温， 并关闭汽机房屋顶通风器， 效果不明显。9. 将#1 机组高缸前轴封内腔室漏汽至 #4 低加管道上流量孔板取压管接至 无压放水母管进行排汽，效果不明

16、显。10. 在#1机组#2瓦振动突升时视情况降低机组负荷，在 5月 8日到 5 月 13 日，振动增大时，降 10 20MW的负荷，振动有降低的趋势。五、机组 C 级检修期间采取措施2007年5月13日至 5月30日，#1机组投产后第二次 C级检修期间，根据 修前讨论制定的 #1机组C级检修期间#2瓦间歇性振动处理方案， 从滑销系统及 缸体位置、轴瓦及高中对轮紧力、轴封系统、支吊架等 4 个大方面进行了排查 性检查处理，检查项目及处理情况如下：1. 基础沉降观测未发现异常；2. #1 瓦翻瓦检查：轴瓦无脱胎、鼓包等现象，表面无损伤，顶轴油囊完 好；修理下瓦背弧毛刺后回装；检测 #1 瓦处轴颈扬

17、度发现 #1瓦处有塌头现象， 将#1 瓦抬高 0.05mm。3. #2 翻瓦检查：上下瓦均拉有磨痕，上瓦局部瓦口处侧边有轻微脱胎迹 象，刮削后再次着色检查无脱胎现象，下瓦无脱胎、鼓包现象，顶轴油囊较好；9 / 13 修复乌金表面磨痕，刮削顶轴油囊及封口乌金后回装。4. #3 瓦翻瓦检查：上瓦鼓包磨损严重，约 50处鼓包点，鼓包直径 5mm左 右，有 2 处直径在 30mm左右鼓包磨损， 有一片 20*15mm左右乌金浮皮沾浮于上 瓦右上处，下瓦右下部分约 90*70mm区域内有鼓包磨损后的裂纹现象，其他处 裂纹现象也较多，有 3 处明显的鼓包突出点，直径约 20mm左 右；更换轴瓦， 调整下瓦

18、枕垫铁垫子（减 0.05mm）后，轴较原瓦相对被抬高 0.03mm。在瓦枕结 合面处加 0.15mm 垫子调整轴瓦紧力为 0.15mm。5. 高中压缸前后测量环检查， 单纯从测量环数据与安装值相对比， 高缸排 汽侧（ #1瓦处）缸体偏左（东）约 0.22mm，缸体偏上 0.09mm；高缸进汽侧（ #2 瓦处）缸体在东西方向基本无偏量，偏上约 0.23mm；中压缸进汽侧（ #3 瓦处） 缸体在东西方向基本无偏量，偏下约 0.23mm；中压缸排汽侧（ #3 瓦处）缸体偏 右（西）约 0.07mm，偏下约 0.10mm；但从停机前后在缸体上所架就地百分表的 数据来看，缸体偏斜情况正好与上述相反；由于

19、在热态时具体偏斜方向不能确 定，故本次 C级检修期间未做调整，启机时再次架表统计观察，待机组A 级检修中缸体能够彻底冷却时调整；6. 高压缸进汽侧（#2瓦处）立销在机组 150mw负荷时，东侧 0.15mm间隙， 西侧无间隙，盘车中高内缸下缸温度在 340时，东侧 0.10mm间隙，西侧无间 隙，缸温 150后东侧靠后部位有 0.09mm间隙（能塞入 30mm）东侧靠前部位无 间隙,西侧无间隙，缸温 60左右（ 23日上午）时东侧靠后部位有 0.06mm间隙 （能塞入 30mm）东侧靠前部位无间隙，西侧无间隙；说明立销间隙在冷态下正 常，且立销平行度有待检测，待机组 A 级检修中彻底冷却后结合

20、缸体的移位重 配立销；7. 复查轴封系统管路安装正确；8. 拆检轴封母管上三路疏水管路的节流孔板， 发现轴封母管中部疏水节流 孔有堵塞现象不通，其他两处节流孔完好；将三处节流孔清理畅通，并将轴封 母管中部疏水节流孔由 7mm扩至 10mm后管路恢复。9. 热控专业检查控制回路正常，测振探头进行校验正常；10. 轴封系统改造：从高压缸前后轴封内腔漏汽至四段抽汽管路上，增 加一路至三段抽汽管路，并安装阀门进行机组运行后的切换；在轴封供汽母管10 / 13 中部疏水管路上增加截止门进行调整。11. 对管道支吊架进行检查，除再热汽热段、冷段各有一双弹簧吊架在 管道方向偏前量较小外，无其他大的缺陷发现；12. 检查 #1、#2、#3 瓦处油档齿槽内均有油碳现象， #2、#3 瓦处油档 此现象较为严重，在最外齿槽内油碳堆积量基本上整圈堆满，且对应轴颈处表 面比较光亮，怀疑在运行中存有油碳磨擦现象；处理：将齿槽清理干净，回油 孔清理通畅，调整油档间隙后回装。13. 用塞尺检查高中对轮处无间隙（ 0.02mm不入）；14. 检查推力轴承浮游环有磨损现象，但不是很严重，将浮游环拆除， 并将相关部分排油口封堵或扩孔。15. 检查 #2 瓦进回油管路正常无堵塞；16. 检查轴承座地脚螺栓无松动