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1、第 5 5 卷 第6 期 2 0 1 3年 1 2月 汽輪機技術(shù) TURBI NE TECHNOLOGY Vo 1 5 5 No 6 De c 2 01 3 一臺 5 0 MW 汽輪發(fā) 電機組振動故障診斷及處理 王慶一，周紅軍 (華能呼倫貝爾能源開發(fā)有限公 司東海拉 爾發(fā) 電廠，內(nèi)蒙古呼倫貝爾 0 2 1 0 1 1)摘要：一臺5 0 MW 機組發(fā)電機軸承頻繁出現(xiàn)振動超標并且導致軸瓦損壞事故，通過對振動進行現(xiàn)場測試分析，診斷 振動故障的根本原因在于軸承座的結(jié)構(gòu)及安裝質(zhì)量存在缺陷。制定方案對軸承座進行改造處理后，振動故障得以 成功消除，為機組長期安全穩(wěn)定運行提供保障。關(guān)鍵詞：汽輪機發(fā)電機；振動；

2、診斷；安全運行 分類號：T K 2 6 7 文獻標識碼：A 文章編號：1 0 1 3 1-5 8 8 4(2 0 1 3)0 6-0 4 7 3-0 3 Di a g n o s i s a n d T r e a t me n t o f Vi b r a t i o n F a u l t o f a 5 0 MW S t e a m T u r b i n e Ge n e r a t o r S e t WA N G Q i n g-y i，Z H O U H o n g-j u n (E a s t H a i l a r P o w e r P l a n t，H u a n e

3、n g H u l u n B u i r E n e r g y D e v e l o p m e n t C o ，L t d ，H u l u n B u i r，I n n e r M o n g o l i a 0 2 1 0 1 1)Ab s t r a c t：T h e b e a r i n g v i b r a t i o n o f a 5 0 MW g e n e r a t o r s e t e x c e e d e d t h e s t a n d a r d s f r e q u e n t l y a n d c a u s e d d a ma g

4、 e a c c i d e n t o f b u s h，t h r o u g h o n s i t e t e s t a n d a n a l y s i s o f t h e v i b r a t i n g c o n d i t i o n，d e f e c t s of s t r u c t u r e o f b e a r i n g s e a t s a n d q u a l i t y o f i n s t a l l a t i o n w a s d i a g n o s e d t o b e r o o t c a u s e P l a

5、n n i n g a n d mo d i f i c a t i o n O 1 1 t h e b e a r i n g s e a t s u c c e s s f u l l y e l i mi n a t e d t h e v i b r a t i o n f a u l t a n d g u a r a n t e e d t h e l o n g t e r m s t a b i l i z a t i o n a n d s e c u r i t y i n o p e r a t i o n o f u n i t s K e y wo r ds：t ur

6、 bi ne ge ne r a t or；v i br a t i o n；d i a g nos i s；s e c ur i t y i n o pe r a t i o n 0 前言 某臺5 0 MW機組振動超標，嚴重影響機組的安全穩(wěn)定運 行。通過對該機組軸系振動進行測試診斷，找出振動故障的 根本原因；在機組大修 中采取提高軸承穩(wěn)定性、增大軸承座 結(jié)構(gòu)剛度和連接剛度等處理措施后，成功排除了該機組的振 動故障，提高了機組安全可靠性。1 機組概況 機組為 C 5 08 8 2 0 2 9 4型，高壓、單缸、單抽汽、凝汽 式空冷機組，發(fā) 電機型號為 Q一 6 0 2型，汽輪 機與發(fā) 電機通

7、過剛性聯(lián)軸器連接。軸系由汽輪機、發(fā)電機和勵磁機三根轉(zhuǎn) 子構(gòu)成，汽輪機是雙支撐結(jié)構(gòu)，發(fā)電機和勵磁機是三支撐結(jié) 構(gòu)，發(fā)電機和勵磁機都采用落地軸承，機組軸系如圖 1 所示。2 振動現(xiàn)象 發(fā) 電 機 I _ 1 勵 磁 機 圖 l 機組軸系簡圖 該機組投產(chǎn)初期就 由于發(fā)電機軸承座振動問題幾次停 扭撿查，差在隨后的西 太修 幾次小修 中對機組軸系進行 收稿 日期：2 0 1 3-0 9-2 7 幾次高速動平衡，暫時把振動控制在合格水平，但是一直未 能徹底解決，運行半年后，發(fā)電機振動又會逐漸爬升，甚至造 成軸瓦鎢金脫胎現(xiàn)象，不得不停機進行檢修，機組檢修前后 各軸承振動情況見表 1。表 1 機組檢修前后軸承

8、座振動記錄 2 0 1 0年3月 1 0日機組大修前，機組正常運行工況下對3 號、4號軸承座進行測試，相關(guān)振動測點的頻譜見圖2所示，發(fā)電機和勵磁機的振動情況見表 2。作者簡介：王慶一(1 9 5 5 一)，男，工程 師?，F(xiàn)從事發(fā) 電廠汽輪機運行與檢修管理工作。學兔兔 w w w.x u e t u t u.c o m4 7 4 汽輪機技術(shù) 第 5 5卷 5 3 0 通頻：9 5 p ro 2 0 1 0 0 3，1 0 1 1：0 4：2 2 轉(zhuǎn)速：2 9 9 8 3 E 。V，f、廣 八 J 、f I 1 x 2X 頻率(r mi n)：9 3 6 幅值(岬)：2 1 圖 2 3號軸承座振動

9、頻譜圖 表 2 3號發(fā) 電機和勵磁機軸承振動的現(xiàn)場實測 數(shù)據(jù)(基頻 相位 通頻，單位：m 。Ix m)3 振動特征及原因分析 該型軸承座設(shè)計為軸 向非對稱結(jié)構(gòu)，本身存在 軸向剛度 不對稱，且承載中心與幾何中心不重合，使軸承座單側(cè)受力，這種結(jié)構(gòu)導致該軸承對軸 向振動非 常敏 感，很容 易出現(xiàn)軸 向 振動問題，因此對安裝工藝，施工質(zhì)量的要求很高。從 軸承座外 特性試 驗來看，3號軸承 座電側(cè)垂 直振動 與 爐側(cè)垂直振動相差非常大，說明軸承座沿著橫向偏擺；另外 臺板與基礎(chǔ)(二 次灌漿)的差別振 動非 常顯 著(基頻振 動差 大約5 0 v m)，說明臺板和二次灌漿存在連接不緊或者接觸不 實。軸承座振

10、動包含兩種頻率 成份：一種 是基頻(與轉(zhuǎn)速 同 步)；一種是低頻(實測約為9 3 8 r m i n)。需特別說明的是，臺 板及其以上部件均或多或少地存在低頻振動，基礎(chǔ)振動觀察 不到這種頻率成分。就 3號軸承座而言，垂直、水平和軸向 都存在低頻成份，其中軸向低頻成份最大，水平次之，垂直最 小。低頻成份的來源可能有：(1)連接松動等引起的非線性 振動；(2)軸承穩(wěn)定性問題；(3)其它設(shè)備的振動傳遞。由于周圍的設(shè)備振動均不大，所以可以排除(3)，但是(1)和(2)無法排除。盡管無法測量轉(zhuǎn)子的振動情況，但是軸向振動從機理上 講屬于軸承座的結(jié)構(gòu)問題，并且相鄰的軸承振動也不大，因 此轉(zhuǎn)子 的問題應該不

11、大。綜上分析，3號軸承振動超標故障原因在于軸承座的結(jié) 構(gòu)和安裝質(zhì)量存在缺陷導致軸承座軸向動剛度差，繼而引起 軸向振動放大所致。4 處理方案 對于該機組軸向振動問題，根本解決辦法是采取軸向動 剛度更好的軸承座，但是現(xiàn)場不具備采用改型軸承座 的條 件，決定更換為加 固型軸承座。無論是軸承座本身結(jié)構(gòu)，還 是安裝工藝，原則上都應當從提高軸承座支撐系統(tǒng)動剛度和 消除軸承座軸 向剛度差異著手。因此，除機組的常規(guī)檢修項 目外，應重點從以下幾方面 著手。4 1 對機組解體復查(1)對軸承座 一臺板 一基礎(chǔ) 的連接和接 觸狀況 檢查，著 重檢查 3號、4號軸承座底座與臺板、臺板與基礎(chǔ)的接觸情 況。(2)軸承座地

12、腳螺栓連接緊力檢查，臺板和基礎(chǔ)的連接 螺栓 緊力檢查，務(wù)必保 證其 緊力 足夠并均勻。(3)臺板和二次灌漿 接觸情況 重點檢查，務(wù) 必保證 二次 灌漿不能存在松裂，空鼓。對墊鐵狀況檢查，檢查墊鐵是否 存在松脫 和跑偏。4 2 軸承座(1)加 固后 的軸 承座應一 方面需要 提高軸 向剛度，另一 方面也要考慮盡量消除軸向剛度差異，使其剛度盡量對稱，以降低軸 向振動的敏感 度。(2)與制造廠聯(lián)系，探討如何對加固后的軸承座剛度進 行考核(包括加強筋、重量等)，并對實際使用效果進行現(xiàn)場 調(diào)研，以確認加 固型軸承座 剛度改善 的效果。4 3 安裝與施工(1)參照制造廠的建議，重新布置墊鐵增加墊鐵數(shù)量，在

13、 3號、4號軸承座各增加 6副墊鐵(修前 3號、4號軸承座各為 1 0副墊鐵，修后各為 1 6副墊鐵)。(2)保證臺板和墊鐵必須充分接觸，且墊鐵不能松動，同 時保證二次灌漿充分，二次灌漿與臺板、墊鐵接觸密實，總之 要嚴 防脫空 的情況。(3)轉(zhuǎn)子軸 系做現(xiàn)場高速精細動平衡。5 方案的實施(1)更換 3號、4號軸承座，改為加 固型軸承座。(2)拆除臺板、墊鐵，重新布置墊鐵，在 3號、4號軸承座 各增加 6副墊鐵(修前各為 1 0副墊鐵，修后各為 1 6副墊 鐵)，基礎(chǔ)二次灌漿，大修前后 3號、4號軸承墊鐵布置如圖 3、圖 4所示。(3)轉(zhuǎn)子軸系做高速動平衡，將軸承振幅降到合格范圍。6 修后機組運

14、行情況 機組 2 0 1 0年大修到現(xiàn)在已運行 3年，除 3號軸承軸 向 振動(見表 3)5 8 p m超標外，其余 各軸承振 動均在合格范 圍，而且振動幅值非常平穩(wěn)，機組的運行工況對振動沒有明顯影 學兔兔 w w w.x u e t u t u.c o m第 6期 王慶一等：一臺 5 0 MW 汽輪發(fā)電機組振動故障診斷及處理 4 7 5 圖 3 3號、4號軸承座 改造前墊鐵布置圖 圖 4 3號、4號 軸承座改造后墊鐵布置圖 響，尤其是不再像大 修 以前 振 動經(jīng) 常大幅度 變化，機 組運 行 穩(wěn)定，并可長期運行。7 結(jié) 論 表 3 大修后機組軸承振動情況記錄(1)發(fā)電機軸承座振動故障的原因為

15、軸承座軸向剛度不 對稱以及二次灌漿不實、松動。(2)大修中通過實施修改軸承座結(jié)構(gòu)、重新二次灌漿等 措施，成功消除了發(fā)電機軸承座振動故障。(3)本機組振動故障處理方法對同型機組振動故障處理 有參考、借鑒價值。(上接第 4 7 2頁)的底腳，而汽輪機低壓排汽缸出口和凝汽器上部又是為彈性 連接時，則沒有理由認為會引起軸承的振動增大。用計算的 方法來確定熱膨脹所引起的振動值則是不可能的，當汽輪機 低壓排汽缸排汽在真空惡化工況下運行時引起軸承的過度 振動，這時只有考慮到熱膨脹而重新校正汽輪機組的中心，才會有可能消除。當汽輪機低壓排汽缸的排汽在真空惡化，背壓升高時，凝汽器內(nèi)的排汽溫度與正常運行時真空對應的

16、溫度可能會 有很大 的差別。所 以當凝汽器 的溫度條件 改變時，凝 汽器冷 卻水管的相對伸長以及其內(nèi)應力都可能會增大。當凝汽器的冷卻水管與端管板的連接采用脹管、擴管工 藝時，如果內(nèi)在質(zhì)量不良，其緊固程度又不能令人滿意，就有 可能引起水側(cè)的不嚴密而造成冷卻水泄漏至凝汽器的汽側(cè)。因此，當汽輪機低壓排汽缸排汽轉(zhuǎn)入排汽真空惡化的工況運 行時，就必須嚴肅、認真地確認凝汽器的水側(cè)、汽側(cè)是嚴密而 無任何泄漏的。當汽輪機低壓排汽缸在排汽背壓力升高的工況下運行 以及進入凝汽器內(nèi)的蒸汽流量減少時，其排汽的溫度也會急 劇升高。對于調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機組而言，雖然在發(fā)電機端的機組 出力可不受限制，但此時抽汽室中的蒸汽壓力

17、的升高為絕不 允許高于汽輪機組給定的設(shè)計值。4 結(jié)束語 綜上所述，汽輪機低壓排汽缸排汽壓力的變化會直接影 響到汽輪機組運行的安全可靠性。目前國內(nèi)北方冬季采暖 地 區(qū)的一些 相應 電廠中的調(diào)節(jié) 抽汽和純凝式 汽輪機組，多采 用汽輪機低壓排汽缸排汽壓力升高的運行工況方式而得到 相應排汽溫度的升高，用來加熱熱網(wǎng)水 回水，這種獨特的運 行 方式 即為通常稱謂 的低 真空供 熱。當汽 輪機組 在冬季供 暖季節(jié)采用低真空工況運行時，其中凝汽器作為基本熱網(wǎng)加 熱器來滿足冬天供暖的基本要求，待到當?shù)靥鞖庠佥^冷之 后，凝汽器水側(cè)出口的熱網(wǎng)水再通過另行設(shè)置的獨立運行的 尖峰熱網(wǎng)加熱器，升高的熱 網(wǎng)水再送至熱用戶，以滿足嚴冬 供暖的用戶要求。雖然低真空供熱增加了一些相關(guān)的設(shè)備 投入資金，但是滿足了熱用戶的在冬季供暖的要求，這已被 廣泛采 用。學兔兔 w w w.x u e t u t u.c o m