PDF《660 MW 汽轮机轴承振动故障原因分析及处理》

内蒙古电力技术INNER MONGOLIA ELECTRIC POWER 2018年第36卷第4期 [收稿日期] 2018-06-20 [作者简介] 范志强 (1984) , 男, 内蒙古人, 硕士, 高级工程师, 从事汽轮机调试和参数测试工作.

doi:10.3969/j.issn.1008-6218.2018.04.001

660 MW汽轮机轴承振动故障原因分析及处理 范志强 (内蒙古电力科学研究院, 呼和浩特 010020)

0 引言 汽轮机的振动水平是评价汽轮机组运行可靠 性的重要指标.汽轮机组振动超过一定限值时, 对 汽轮机组设备的危害很大, 因此及时诊断振动原 因, 消除异常振动, 是确保汽轮机组安全稳定运行 的重要保障.本文就某电厂660 MW汽轮机组在调 试期间发生的振动故障及现场处理方法进行介绍, 为其他电厂的调试及检修工作提供参考. 摘要: 某电厂660 MW汽轮机组在调试期间高压转子1号轴承振动出现异常.分析认为, 在汽轮机组安装过程中,

1 号轴承顶部间隙偏大、 轴承垫片与支座的接触面积不达标及液压 盘车装置润滑油入口弯头处设备原带垫片未取出等问题是1号轴承振动大的主要原因.重 新调整

1 号轴承安装数据, 调整轴封系统及补汽阀运行方式后, 机组振动异常问题得以解 决.并提出在安装机组轴承时安装数据一定要满足要求、 要认真检查各设备附件等预防措 施. 关键词: 汽轮机组;

高压转子;

轴承;

间隙;

振动;

安装工艺 文献标志码: B 中图分类号: TK268+ .1 文章编号: 1008-6218 (2018) 04-0037-05 Cause Analysis of Bearing Vibration of

660 MW Steam Turbine and Its Treatment FAN Zhiqiang (Inner Mongolia Power Research Institute, Hohhot 010020, China) Abstract: During the commissioning of a

660 MW steam turbine unit in a power plant, abnormal vibration appeard on number one bearing of the high-pressure rotor. And the analysis showed, during installation process of the steam turbine unit, the main reasons for the vibration of number one bearing was number one bearing had large top clearance, the contact area between bearing gasket and support was not up to standard, the original belt gasket of the equipment at the lube inlet elbow of hydraulic truck device had not been taken out and so on. After adjusting the installation data of bearing number one, adjusting the shaft seal system and the operation mode of steam supplementary valve, the abnormal vibration problem of the unit was solved. It was pointed out that the installation data must meet the requirements and the equipment accessories should be carefully checked. Key words:steam turbine unit;

high pressure rotor;

bearing;

clearance;

vibration;

installation process

37 2018年第36卷第4期内蒙古电力技术1汽轮机振动异常常见原因及解决措施 汽轮机组振动产生原因非常复杂, 汽轮机组的 任何设备出现问题, 都可能造成机组振动异常[1-2] . 造成汽轮机组振动异常的主要原因及处理措施如 下. 1.1 转子质量不平衡 汽轮机异常振动的最常见原因是转子质量不 平衡, 其特点是振幅与不平衡质量成正比, 振动频 率与转子振动频率一致, 振幅和相位与负荷无关, 且基本保持不变. 转子质量不平衡导致汽轮机振动的发生概率 高, 一般只需找平衡即可解决. 1.2 轴系中心不正 轴系中心不正的主要原因是联轴器不同心、 轴 承不对中.轴系中心不正引起汽轮机异常振动的 特点是振动频率与转速频率相同, 特殊情况下含有 转速频率的2倍成分, 且与机组工况无关. 在机组检修或安装时应严格按照厂家要求完 成轴系联轴器中心调整, 以避免轴系中心不正引起 的汽轮机振动. 1.3 电磁激振 电磁激振引起汽轮机异常振动的特点主要表 现为振动在并网后投入励磁系统才出现, 退出励磁 系统后则振动消失, 且振动随着励磁电流的增加而 增大, 振动频率为工频或2倍频[3-5] . 电磁激振引起的汽轮机振动可通过调整励磁 电流缓减. 1.4 油膜自激振荡 油膜自激振荡是汽轮机转子在轴承油膜上高 速旋转时, 丧失动力稳定性的结果.油膜自激振荡 引起汽轮机异常振动的特点是振动频率为一阶临 界转速频率, 且不随转速的变化而变化. 油膜自激振荡一般通过调整轴承间隙或更换 稳定性更好的轴承解决.运行中的机组可通过提 高润滑油进油温度、 启动顶轴油泵进行干扰等措施 来缓减油膜自激振荡引起的振动. 1.5 汽流激振 由汽流激振引起的汽轮机异常振动的主要特 征是振动频率以 1/2 工作频率为主, 振动受运行参 数影响明显, 振动增大呈突发性, 且具有良好的重 现性, 有时与调节汽阀的开启顺序及开度有关. 汽轮机汽流激振主要从减小蒸汽激振力和提 高轴系稳定性两方面解决.造成汽流激振的原因 很多, 要找到机组汽流激振的根本原因, 才能针对 性地将其消除. 1.6 转子弯曲 转子弯曲分永久性弯曲和弹性热弯曲.由转 子永久性弯曲造成的汽轮机异常振动特征与转子 质量不平衡相似.由热不稳定性引起的转子弹性 热弯曲造成汽轮机异常振动特征主要表现为振幅 与负荷成正比, 振幅变化滞后于负荷变化, 滞后时 间取决于转子结构、 质量及蒸汽参数. 转子受热不均造成的弹性热弯曲, 可通过延长 盘车时间, 待转子温度分布均匀后消除;

如果转子 是永久性弯曲, 则只能进行直轴处理.

2 660 MW汽轮机组振动故障分析及处理 2.1 机组概况 某660 MW国产超临界间接空冷燃煤发电机组 汽轮机由上海汽轮机厂有限公司设计制造, 为NJK660-24.2/566/566 型超临界、 一次中间再热、 单轴、 三缸两排汽、 间接空冷、 反动凝汽式.发电机是 由上海电机厂有限责任公司设计制造的QF? SN-660-2 型发电机, 冷却方式为水-氢-氢, 自并励 静态励磁, 额定功率660 MW. 机组轴系结构示意图如图1所示. 2.2 故障现象 2017-01-26因1号轴承振动突增至130 μm, 手 动打闸停机.2017-02-09 停运盘车装置, 揭1号轴 承箱检查, 未见异常;

将盘车装置解体, 发现离合器 磨损严重, 小轴及轴承磨损严重, 送至生产厂家检 修, 并更换磨损部件.2 月12 日将盘车装置回装. 2017-02-13T21: 00―2017-02-15T12: 00, 机组共冲 转5次, 由于1号轴承相对振动在定速3000 r/min后 逐渐爬升, 一段时间后出现阶跃式突增, 导致机组 不能正常运行.5次冲转过程中部分轴承振动突变 趋势见图2所示. 2017-02-15T22: 51机组再次冲转, 汽轮机定速

3000 r/min;

2017-02-16T00: 16,

1 号轴承振动达170 μm, 紧急手动打闸停机消缺.图

3、 图4为此次 盘车 装置 1号 轴承 高压 转子 2号 轴承 3号 轴承 4号 轴承 5号 轴承 6号 轴承 7号 轴承 中压 转子 低压 转子 G E 发电机 励磁机 图1 机组轴系结构示意图

38 2018年第36卷第4期 范志强:

660 MW汽轮机轴承振动故障原因分析及处理 冲转定速

3000 r/min 后高压转子

1 号轴承 x、 y 方向 (记为 1x、 1y) 振动幅值和相位、 间隙电压的变化趋 势.其中 23: 19―23:

20 振动突变时

1 号轴承轴颈 的轴心位置变化为朝y方向移动约0.1 mm, 朝x方向 移动0.02 mm. 在此次冲转过程中, TDM 参数见表

1 所示. 2017-02-15T23: 19, 1y振动突增同时1x相位出现台 阶变化, 变化幅度约 60°;

1y 间隙电压出现台阶变 化, 减小0.66 V, 同时1x间隙电压减小0.22 V.似乎 瞬间有一外力作用于高压转子上, 使其瞬间移位失 去稳定, 进而使

1 号轴承振动呈台阶式上升.振动 现象基本与前5次冲转过程中显示的一样. 从以上冲转过程可以看出, 每次冲转参数均满 图3 1x幅值和相位、 间隙电压的变化趋势 幅值 / μ m 电压 /V 相位 / ( ° )

190 180

160 140

120 100

80 60

40 20

0 360

300 250

200 150

100 50

0 -10.6 -10.7 -10.8 -10.9 -11.0 -11.1 -11.2 -11.3 22: 40:

58 23: 26:

40 00: 00:

00 00: 17:

49 名称 游标时间 游标数值 峰值时间 峰值 单位 1x幅值 1x相位 1x间隙电压 2017-02-16 00: 17:

49 2017-02-16 00: 17:

49 2017-02-16 00: 17:

49 83

247 -11 2017-02-15 23: 39:

00 2017-02-15 23: 39:

00 2017-02-15 23: 39:

00 183

267 -11 幅值/μm 相位/ (°) 电压/V 图2 机组部分轴承振动突变趋势图 图4 1y幅值和相位、 间隙电压的变化趋势 幅值 / μ m 电压 /V 相位 / ( ° ) 363.3

350 300

250 200

150 100

50 0

360 300

250 200

150 100

50 0

0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -20 22: 48:

58 23: 26:

40 00: 00:

00 00: 17:

49 名称 游标时间 游标数值 峰值时间 峰值 单位 1y幅值 1y相位 1y间隙电压 2017-02-16 00: 17:

49 2017-02-16 00: 17:

49 2017-02-16 00: 17:

49 301

15 -12 2017-02-16 00: 17:

18 2017-02-15 23: 39:

00 2017-02-15 23: 41:

02 303

358 -12 幅值/μm ........