上汽600mw汽轮机轴系振动分析

上汽600mw汽轮机轴系振动分析

华宁海变电站一期4.600mw机组采用上海汽厂（上汽）采用西屋公司技术生产的n6-16.7、537、537、537、，悬挂，主缸，四个发动机，四个驱动器，中间加热，中央冷凝汽轮车。轴向直径由高压畸变、中压畸变和两个低压畸变组成。汽轮机各转子采用联轴器刚性相连,每根转子都由两个轴承支承,其中1号～4号轴承采用可倾瓦,轴承箱座落在基础台板上;5号轴承为半可倾瓦,6号～8号轴承为椭圆瓦,均座落在低压缸上。机组配置上海汽轮发电机厂生产的QFSN-600-2型水氢氢冷发电机,其励磁方式采用自并励静止励磁。发电机转子和励磁集电环转子采用三支承结构。图1为上汽600MW汽轮发电机组的轴系结构示意图。该型机组振动指标良好,宁海电厂的4台机组从调试至今,并未出现严重的振动故障,仅在某些工况下会发生一些振动异常情况。1轴压压民事诉讼的异常情况1.1机组的抗振能力2号机组于2007年2月22日调试结束,于15:11顺利并网,并按冷态起动要求带60MW左右的初负荷进行暖机。并网初期,机组各项参数均正常。15:32发现低压缸的6号～8号轴瓦及发电机的9号轴瓦振动开始逐渐加大,并超过振动报警值(125μm),其中最大的6号轴瓦振动达171μm。在此过程中,主蒸汽参数稳定,高、低压胀差控制良好,但凝汽器真空不断上升,从并网初期的95.1kPa升至98.18kPa。后采用停运真空泵的方式,将真空逐渐降低到91.3kPa左右,各轴瓦振动明显下降。1.2号8号轴承振动检测2007年3月7日10:50左右,1号机组负荷从400MW降至320MW,11:15稳定在320MW负荷,发现低压转子的5号～8号轴承振动均出现不同的爬升,其中6号、8号轴瓦振动超过了报警值,分别达135.61μm和136.58μm。检查各项参数,除真空和排汽温度发生显著变化外,其余均正常。停运一台真空泵后,凝汽器真空从97.17kPa降至96.5kPa,5号～8号轴承振动值马上回落。当机组负荷升至350MW左右,各轴瓦振动异常随即消失。1.3轴瓦振动快速上升2006年4月16日18:10左右,3号机挂闸冲转,不久即发现7号、8号轴瓦振动快速上升,7号轴瓦振动达230μm,立即打闸停机。在关小两台真空泵的入口手动阀,提高低压缸的排汽温度后再次冲转,各轴瓦振动明显减小。以后该机多次起动冲转,均采用较低的真空,未发现任何异常。1.4低压缸动、静部件碰撞真空过高导致低压转子振动异常,其原因为低压转子轴承座落在低压外缸上,受真空变化影响低压缸排汽温度发生变化,如当时真空变动约0.4kPa,引起了排汽温度从原来的28℃降至26.4℃,导致低压缸的轴承座位置标高发生变化,直接影响低压转子的中心和低压缸各轴承的负载分配,并使低压缸动静部分间隙也发生了变化,最终引起动、静部件的碰磨,从而引起转子热弯曲,导致振动加剧。诊断机组动、静部分发生碰磨的关键是看相位的变化,结合频谱分析,确定故障性质。另外,确定转子轴颈中心位置的间隙电压图或静态轴心轨迹图以及反映轴心运动的动态轴心轨迹图,对这类故障的诊断和分析也非常有用。1.5采用密闭式泵运行为防止和控制因真空过高引起的低压转子振动问题,采用如下措施:(1)由于目前的循环水系统采用扩大的单元制,即两机之间存在联络管,因此在冬春季节可采用2机3泵的联络运行方式,既可节约厂用电,又能减少各台机组的循环水量,利于改善冬、春季真空过高的问题;(2)在真空严密性合格的情况下,采用单台真空泵运行。真空系统设计时是3台真空泵两用一备。采用一用二备后,控制逻辑需要有所改动,同时应注意备用的2台泵不要采用同一段动力母线,避免2台泵同时起动造成母线电压过低和电流过大引起故障;(3)出现低压转子的振动爬升后,应立即检查真空、排汽温度的变化。若两者出现明显变化,则可停运真空泵或关小凝汽器循环水出水阀等方式来降低真空;(4)在工况出现较大变动时,应及时查看汽轮机的相关参数,便于及早发现问题。221.轴瓦振动提升的原因分析2.1号轴瓦振动2007年3月10日,2号机2号轴瓦振动与以前相比(一般在70μm以下)大幅爬高,最大至103μm,且有(10～20)μm左右的波动。同时,振动值及其波动值与负荷存在一定的关系,负荷低时振动值和波动值较大,反之相反。由于当时机组自动发电控制(AGC)投入,且观察机组振动值较稳定,就地倾听无异常声音,故未做其它调整。就地检查4个调节阀,发现开度基本一致,排除了汽轮机进汽不对称的可能。至17:00左右,负荷减至480MW,2号轴瓦振动有所减小,波动也趋于平稳,但较前还是相差较大。2号机2号轴瓦振动一直很正常,只是3月8日,因3号轴瓦复合振动探头存在跳变处理过一次。事后将2号、3号轴瓦振动和瓦温等参数与历史记录进行了对比,发现3号轴瓦瓦温(B3T1)较以前增加8℃左右。而2号瓦温则下降2℃～3℃。2号、3号瓦温的变化是轴承受力的直接体现,,这与振动值开始上升的时间基本吻合,与3月8日为处理3号轴瓦负荷振动探头跳变时,堵塞3号轴瓦轴封冒汽的工作相关。3号轴瓦轴封基本清理完毕,发现瓦温逐渐下降,振动值也开始回落。2.2振动随负荷变化的特征由于3号轴瓦的轴封汽冒汽方向发生变化,大量的轴封汽从2号、3号轴承箱的基础台板靠3号轴瓦侧的下方冒出,使得基础台板受热不均,导致台板标高发生变化,汽轮机动、静部件的间隙减小,从而发生碰磨,造成振动值变大,且不稳定,有较大幅度的波动。这是典型的早期碰磨的特征。这个分析与汽轮发电机组振动监测与分析系统给出的诊断结果相符。至于振动随负荷升降而变化的原因较简单。该型汽轮机的高、中压缸的轴封汽采用自密封,即利用自身的轴封漏汽来实现。受负荷影响,主蒸汽压力发生变化,因此漏汽情况也随之变动。漏汽量的大小决定了对基础台板的加热程度,也就决定了台板标高的变化量,从而使2号轴瓦振动表现出与负荷密切相关的特征。而2号、3号轴承的瓦温变动则因轴承载荷变动所致。3低压转子振动对轴承标高的敏感性真空和排汽温度变化导致轴承标高变化引起低压转子振动异常是上汽西屋型600MW汽轮发电机组常见的问题。