超临界汽轮发电机组振动故障处理案例(华中所张文涛)

1、超临界超临界汽轮发电机组振动汽轮发电机组振动 故障故障处理案例处理案例 20162016年年0101月月1 15 5日日 西安西安 报告人：张文涛报告人：张文涛 目前，目前，600MW及及600MW以上汽轮发电机组已成为以上汽轮发电机组已成为 我国电力行业的主力机组，其安全稳定运行具有重我国电力行业的主力机组，其安全稳定运行具有重 要意义要意义。轴。轴系长度的增加、支撑方式的多样性，启系长度的增加、支撑方式的多样性，启 动过程中和带负荷期间出现的的动静碰磨，运行一动过程中和带负荷期间出现的的动静碰磨，运行一 段时间后的平衡恶化段时间后的平衡恶化等普通强迫振动等普通强迫振动，还有一些，还有一些诸

2、诸 如汽流如汽流激振和油膜振荡激振和油膜振荡等自激振动等自激振动仍不时发生。下仍不时发生。下 面我分享两面我分享两个超临界机组的振动个超临界机组的振动故障处理案例。故障处理案例。 概述 主要内容 660MW超超临界机组轴系振动故障诊断和处理超超临界机组轴系振动故障诊断和处理 600MW超临界机组异常振动故障处理超临界机组异常振动故障处理 660MW660MW超超临界超超临界机组轴系振动机组轴系振动 故障诊断故障诊断和处理和处理 机组机组是是660MW汽轮机，为超超临界、一次中间再热、三缸汽轮机，为超超临界、一次中间再热、三缸 四排汽凝汽式汽轮机，型号为四排汽凝汽式汽轮机，型号为N660-25.

3、0/600/600，该机组共，该机组共 有有9个轴承个轴承，机组，机组轴系如图轴系如图1所示所示。 660MW660MW超超临界超超临界机组轴系振动机组轴系振动 故障诊断故障诊断和处理和处理 一、首次启动暖机一、首次启动暖机 660MW660MW超超临界机组轴系振动超超临界机组轴系振动 故障诊断和处理故障诊断和处理 从上图可以看出，从上图可以看出，1549 r/min暖机期间，暖机期间，7Y轴振不断增加，轴振不断增加， 其主要频率分量为基频，相位略有变化。从振动幅值的增加其主要频率分量为基频，相位略有变化。从振动幅值的增加 量和时间来看，可以较为明确地判断该轴承附近出现了动静量和时间来看，可以

4、较为明确地判断该轴承附近出现了动静 碰碰摩。决定摩。决定逐步检查油挡、轴承和密封瓦，并测量相关间隙逐步检查油挡、轴承和密封瓦，并测量相关间隙 。 660MW660MW超超临界机组轴系振动超超临界机组轴系振动 故障诊断和处理故障诊断和处理 停机后拆除发电机停机后拆除发电机7瓦侧端盖，检查油挡、轴承、密瓦侧端盖，检查油挡、轴承、密 封瓦等部件，发现密封瓦下瓦磨损较重封瓦等部件，发现密封瓦下瓦磨损较重 660MW660MW超超临界机组轴系振动超超临界机组轴系振动 故障诊断和处理故障诊断和处理 故障分析和处理故障分析和处理 随后对随后对7瓦侧密封瓦进行了处理瓦侧密封瓦进行了处理，对检修情况进行了，对检

5、修情况进行了 了解，了解，重新调整重新调整了相关间隙了相关间隙并再次启动运行。此次并再次启动运行。此次 中速暖机过程中中速暖机过程中7Y轴振振动幅值最大约轴振振动幅值最大约140m，较，较 检修之前偏大检修之前偏大，但在，但在约约4个小时的暖机时间内比较稳个小时的暖机时间内比较稳 定。最后机组顺利升速至定。最后机组顺利升速至3000r/min，表表中中给给出了部出了部 分测点的振动分测点的振动数据数据 660MW660MW超超临界机组轴系振动超超临界机组轴系振动 故障诊断和处理故障诊断和处理 可以看出，可以看出，两两个低压转子的轴振合格，但轴承振动个低压转子的轴振合格，但轴承振动 超标。其主频

6、率是基频，空载状态下的幅值和相位超标。其主频率是基频，空载状态下的幅值和相位 稳定稳定。考虑。考虑到发电机转子轴振和轴承振动仍在合格到发电机转子轴振和轴承振动仍在合格 范围，且没有带负荷过程的振动数据，决定首先平范围，且没有带负荷过程的振动数据，决定首先平 衡低压转子衡低压转子。 660MW660MW超超临界机组轴系振动超超临界机组轴系振动 故障诊断和处理故障诊断和处理 转速 5x 5y 5瓦 6x 6y 6瓦 7x 7y 7瓦 8x 8y 8瓦 3000 r/min 77 81 45 49 78 63 37 81 45 43 78 39 转速 5x 5y 5瓦 6x 6y 6瓦 7x 7y

7、7瓦 8x 8y 8瓦 3000r/min 37 41 30 47 80 41 46 98 42 37 63 47 660MW660MW超超临界机组轴系振动超超临界机组轴系振动 故障诊断和处理故障诊断和处理 可以看出，此次定速时低压可以看出，此次定速时低压B转子和发电机转子的振动已转子和发电机转子的振动已 降至合格范围，但降至合格范围，但7Y轴振和轴振和7、8瓦的轴承振动幅值仍偏瓦的轴承振动幅值仍偏 大，振动幅值大的原因是发电机在检修大，振动幅值大的原因是发电机在检修后后平衡状态发生平衡状态发生 了变化了变化，由于调度的原因，并考虑到发电机转子带负荷由于调度的原因，并考虑到发电机转子带负荷 会

8、产生热变形量。决定带负荷监视运行，利用临停的机会产生热变形量。决定带负荷监视运行，利用临停的机 会再对发电机转子进行相应的动平衡处理会再对发电机转子进行相应的动平衡处理 低压转子动平衡后的数据如下低压转子动平衡后的数据如下 660MW660MW超超临界机组轴系振动超超临界机组轴系振动 故障诊断和处理故障诊断和处理 二二、首次带负荷、首次带负荷 机组负荷机组负荷630MW时的部分轴系振动数据时的部分轴系振动数据 负荷 5x 5y 5瓦 6x 6y 6瓦 7x 7y 7瓦 8x 8y 8瓦 630MW 32 66 20 45 80 33 74 148 44 101 63 76 可以看出，高负荷时，

9、发电机振动较空载时变大，尤其是轴承振动，幅值已可以看出，高负荷时，发电机振动较空载时变大，尤其是轴承振动，幅值已 超标。对数据进行了分析，幅值的主频率是基频，相位稳定，振动变大的原超标。对数据进行了分析，幅值的主频率是基频，相位稳定，振动变大的原 因是带负荷时，发电机转子出现了热变形，与偏大的原始振动叠加，导致幅因是带负荷时，发电机转子出现了热变形，与偏大的原始振动叠加，导致幅 值值进一步进一步变变大，不排除较大的振动诱发密封大，不排除较大的振动诱发密封瓦瓦等等处处出现动静碰摩。处理方案出现动静碰摩。处理方案 如前述，降低空载时振动幅值，并综合考虑到带负荷时的振动数据，制定加如前述，降低空载时

10、振动幅值，并综合考虑到带负荷时的振动数据，制定加 重方案，保证空载和带负荷状态下的轴系振动降重方案，保证空载和带负荷状态下的轴系振动降至至合格的合格的范围范围。对机组升速。对机组升速 、空载和带负荷数据进行了综合处理，结合转子阵型特征，最终选择的加重、空载和带负荷数据进行了综合处理，结合转子阵型特征，最终选择的加重 平面是低发对轮平面是低发对轮 加重后空载状态下振动数据加重后空载状态下振动数据 660MW660MW超超临界机组轴系振动超超临界机组轴系振动 故障诊断和处理故障诊断和处理 转速 5x 5y 5瓦 6x 6y 6瓦 7x 7y 7瓦 8x 8y 8瓦 3000 r/min 51 60

11、 30 48 71 42 32 45 30 24 27 17 轴系各测点振动均在合格范围，机组的振动故障处理已基本结轴系各测点振动均在合格范围，机组的振动故障处理已基本结 束。但由于厂方希望低压束。但由于厂方希望低压B转子振动能进一步降低，随后对低转子振动能进一步降低，随后对低 压压B转子进行了微调转子进行了微调。 调整配重后，空载及带负荷振动数据调整配重后，空载及带负荷振动数据 660MW660MW超超临界机组轴系振动超超临界机组轴系振动 故障诊断和处理故障诊断和处理 转速 5x 5y 5瓦 6x 6y 6瓦 7x 7y 7瓦 8x 8y 8瓦 3000 r/min 29 29 19 36

12、49 26 31 38 17 19 22 18 320MW 60 69 26 36 55 31 47 24 23 25 21 18 轴系振动优良轴系振动优良 机组机组检修后首次启动过程中振动大无法升速的原检修后首次启动过程中振动大无法升速的原 因是发电机密封瓦出现了动静碰摩，处理后碰摩因是发电机密封瓦出现了动静碰摩，处理后碰摩 现象消失，升速过程振动现象消失，升速过程振动正常正常 发电机转子带负荷后振动超标的原因是检修后产发电机转子带负荷后振动超标的原因是检修后产 生了新的质量不平衡，低压生了新的质量不平衡，低压B转子额定转速下的转子额定转速下的 振动故障原因是存在较大的残余二阶质量振动故障原

13、因是存在较大的残余二阶质量不平衡不平衡 。 660MW660MW超超临界机组轴系振动超超临界机组轴系振动 故障诊断和处理故障诊断和处理 三、总结三、总结 该机组是该机组是600MW超临界、一次中间再热、三缸四排汽凝汽超临界、一次中间再热、三缸四排汽凝汽 式汽轮机，型号是式汽轮机，型号是CLN600-24.2/566/566，该机组共有，该机组共有9个轴个轴 承，承，1、2号轴承为支承高中压转子的落地轴承，号轴承为支承高中压转子的落地轴承，3、4号轴承号轴承 为支承低压为支承低压A转子的两个汽缸轴承，转子的两个汽缸轴承，5、6号轴承为支承低压号轴承为支承低压 B转子的两个汽缸轴承，转子的两个汽缸

14、轴承，7、8号轴承为发电机的两个端盖轴号轴承为发电机的两个端盖轴 承，承，9号轴承为励磁短节支承轴承号轴承为励磁短节支承轴承 600MW600MW超临界机组超临界机组异常异常振动振动 故障处理故障处理 机组机组启动启动升速过程正常，但在额定转速停留时，升速过程正常，但在额定转速停留时，6号号 轴承振动持续增加，被迫停机，无法进行相关的电轴承振动持续增加，被迫停机，无法进行相关的电 气试验，影响机组的正常气试验，影响机组的正常运行运行。下面从机组振动测。下面从机组振动测 试，故障原因分析，治理方案的确定和实施等几个试，故障原因分析，治理方案的确定和实施等几个 方面进行了方面进行了介绍。介绍。 6

15、00MW600MW超临界机组超临界机组异常异常振动振动 故障处理故障处理 启动后定速启动后定速3000r/min时的轴系振动测试数据如下时的轴系振动测试数据如下 600MW600MW超临界机组超临界机组异常异常振动振动 故障处理故障处理 一一、振动测试、振动测试 转速 5x 5y 5瓦 6x 6y 6瓦 7x 7y 7瓦 8x 8y 8瓦 3000 r/min 52 38 37 125 93 45 60 74 49 36 38 23 随后机组定速随后机组定速3000r/min，准备做相关电气试验。在等待准，准备做相关电气试验。在等待准 备的过程中备的过程中6瓦轴承振动逐渐增大，幅值超过瓦轴承振

16、动逐渐增大，幅值超过100m，手动，手动 停机。下图给停机。下图给出了出了几个轴承的趋势图几个轴承的趋势图 600MW600MW超临界机组超临界机组异常异常振动振动 故障处理故障处理 可以可以看出，看出，3000 r/min下空载运行约下空载运行约35分钟，分钟，7号轴号轴 承通频幅值由承通频幅值由50m增大到增大到80m，6瓦轴承已超过瓦轴承已超过 100m，轴承振幅值主频为基频，幅值增大过程中轴承振幅值主频为基频，幅值增大过程中 ，相位略，相位略有变化，手动打闸停机。有变化，手动打闸停机。 600MW600MW超临界机组超临界机组异常异常振动振动 故障处理故障处理 转子转子-轴承系统的振动

17、情况取决于激振力和轴承动刚度的影轴承系统的振动情况取决于激振力和轴承动刚度的影 响，在线性系统中，部件呈现的振幅与作用在该部件上的激响，在线性系统中，部件呈现的振幅与作用在该部件上的激 振力振力成正比成正比，与与动刚度成动刚度成反比反比。 6、7 号轴振和瓦振都以工频分量为主，属于强迫振动范畴，号轴振和瓦振都以工频分量为主，属于强迫振动范畴， 振动爬升增加的幅值也以工频分量为主，振动爬升增加的幅值也以工频分量为主，6号轴振值由号轴振值由 126m爬升至爬升至149m，6号瓦瓦振由最初号瓦瓦振由最初 49m爬升至爬升至100m ，有继续增大的趋势。爬升过程中轴振和瓦振的相位基本未，有继续增大的趋

18、势。爬升过程中轴振和瓦振的相位基本未 变，属于工频失稳变，属于工频失稳问题问题。 600MW600MW超临界机组超临界机组异常异常振动振动 故障处理故障处理 二、故障分析和处理二、故障分析和处理 机组机组定速后，轴振以及轴承振动的基频相位、激振力的位置定速后，轴振以及轴承振动的基频相位、激振力的位置 及转子的不平衡量都基本不变，在排除动静碰摩的情况下，及转子的不平衡量都基本不变，在排除动静碰摩的情况下， 引起基频幅值持续缓慢上升的故障原因在于轴承座整体动刚引起基频幅值持续缓慢上升的故障原因在于轴承座整体动刚 度缓慢下降或存在结构共振度缓慢下降或存在结构共振。 600MW600MW超临界机组超临

19、界机组异常异常振动振动 故障处理故障处理 定速定速3000 r/min初期，初期，6号轴承轴振最大号轴承轴振最大125m，主要是基频，主要是基频 分量，表明低压转子存在较大的不平衡量，但不是引起分量，表明低压转子存在较大的不平衡量，但不是引起 6、7 号瓦振、轴振不稳定的原因。引起号瓦振、轴振不稳定的原因。引起 6、7 号瓦振、号瓦振、 轴振爬升轴振爬升 最有可能的最有可能的因素是轴承座因素是轴承座动力特性发生了变化，使得轴承座动力特性发生了变化，使得轴承座 动刚度下降，并影响支撑系统的固有频率动刚度下降，并影响支撑系统的固有频率。 措施措施： 降低降低轴系的激振力轴系的激振力-通过动平衡处理

20、降低轴振通过动平衡处理降低轴振； 提高提高轴承座的动刚度轴承座的动刚度-具备条件时需要相关轴承参数（接具备条件时需要相关轴承参数（接 触面和间隙等触面和间隙等） 600MW600MW超临界机组超临界机组异常异常振动振动 故障处理故障处理 经讨论决定，优先对低压转子进行动平衡，降低原经讨论决定，优先对低压转子进行动平衡，降低原 始激振力，从而降低共振峰值，以保证空载时各项始激振力，从而降低共振峰值，以保证空载时各项 试验的顺利完成。带负荷后，随着低压缸进汽量的试验的顺利完成。带负荷后，随着低压缸进汽量的 增大，整体刚度会增加，增大，整体刚度会增加，6号轴承振动会进一步降低号轴承振动会进一步降低 600MW600MW超临界机组超临界机组异常异常振动振动 故障处理故障处理 对轴系的振动数据进行了分析，低压对轴系的振动数据进行了分析，低压B转子振动以二阶阵型转子振动以二阶阵型 为主，综合考虑热变形量，实施了反对称形式的配重。分别为主，综合考虑热变形量，实施了反对称形式的配重。分别 在低压在低压B转子两端加重转子两端加重300g后启动运行，额定转速下后启动运行，额定转速下6号轴号轴 承振动仍有所增加，但最终稳定在承振动仍有所