汽輪發(fā)電機組軸承振動大原因淺析
2019-08-19 夏兵初
(中國能源建設集團華中電力試驗研究院有限公司)
1 機組簡介
本項目汽輪機采用中國長江動力集團有限公司生產(chǎn)的NB20-1.6/0.46型汽輪機,為沖動式低壓、單缸、單軸、補汽凝汽式汽輪機,額定進汽壓力1.5MPa、額定進汽溫度290℃、轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速為1916r/min。配套的發(fā)電機采用南陽防爆電機集團有限公司生產(chǎn)的QF-20-2型發(fā)電機,轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速為1650r/min。
2 振動現(xiàn)象簡介
本次沖轉(zhuǎn)采用的蒸汽參數(shù)穩(wěn)定且基本接近額定參數(shù):1.51MPa、261.4℃,但在機組沖轉(zhuǎn)過程中,各軸承振動隨著轉(zhuǎn)速的升高在持續(xù)增大,當達到額定轉(zhuǎn)速3000r/min時,#3軸承振動162μm()、#4軸承振動152μm(),且一直穩(wěn)定不變,各軸振動見表1。
由表1知:機組振動嚴重超標(正常運行值≤126μm),危害汽輪發(fā)電機組的安全運行,需盡快處理,降低振動值。
3 振動原因分析
排除測點誤報,停機后,檢查各測點檢驗報告、接線線路、安裝間隙電壓等,均符合規(guī)程規(guī)范、廠家安裝要求,排除測點誤報問題,做進一步分析。
汽輪發(fā)電機組的振動大一般由以下原因造成:(1)動靜部位碰摩振動;(2)油膜建立不穩(wěn)定或破壞,油膜振動;(3)軸系中心不在同一位置、軸系質(zhì)量不平衡,動平衡振動。
引起項振動的主要因素一般有以下幾種:(1)安裝時,動靜部位的間隙過小,主要有軸瓦與軸承間隙、油擋間隙、發(fā)電機風擋間隙、汽輪機葉片與缸體通流間隙、發(fā)電機葉輪與定子間隙、汽封凹窩間隙;(2)汽缸受熱膨脹受阻,相對轉(zhuǎn)子傾斜。
引起第二項振動的主要因素一般有以下幾種:(1)潤滑油供油量過??;(2)軸瓦底部油囊油孔卸油;(3)潤滑油油溫過高或過低;(4)潤滑油油質(zhì)不合格。
引起第三項振動的主要因素一般有以下幾種:(1)聯(lián)軸器找中未合格,軸系中心不一致;(2)進汽蒸汽參數(shù)過熱度太低或變化頻繁,汽輪機轉(zhuǎn)子中心變化;(3)疏水不充分或暖缸時間不足,轉(zhuǎn)子、缸體膨脹未同步;(4)汽封溫度過高,凹窩中心上移,軸系中心被破壞;(5)真空、排汽溫度過高或過低;(6)軸承座松動;(7)軸承磨損;(8)汽輪發(fā)電機組大軸彎曲;(9)聯(lián)軸器螺栓配重未合格,轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡;(10)輪機掉葉片;(11)發(fā)電機轉(zhuǎn)子配重塊松動或掉落;(12)汽輪機轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡;(13)發(fā)電機轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡。
4 振動問題處理
按照以上所列原因,組織人員進行逐項排查。
?。?)安裝時,動靜部位的間隙過小。
停機后,對各瓦口間隙、軸瓦與軸承間隙、油擋間隙、發(fā)電機風擋間隙、汽封間隙等動靜部位的間隙全部進行了檢查和處理,尺寸在廠家要求的范圍內(nèi)且無碰摩痕跡。
?。?)汽缸受熱膨脹受阻,相對轉(zhuǎn)子傾斜。
沖轉(zhuǎn)過程中檢查汽缸軸向、徑向膨脹,且相對側(cè)膨脹同步。
?。?)潤滑油供油量過小。
沖轉(zhuǎn)過程中,各軸瓦溫度、回油溫度符合要求,其中軸瓦溫度為#4瓦支撐軸承瓦溫61.06℃、回油溫度為#4瓦57.44℃,且在廠家的指導下,將#4瓦進油節(jié)流孔由原設計值8mm擴大至10mm,第二次啟機檢查:#4瓦軸承溫度為56.33℃、回油溫度52.65℃,對振動無影響。
(4)軸瓦底部油囊油孔卸油。
安裝時已將各瓦的底部油囊油孔全部焊死,不會卸油。
?。?)潤滑油油溫過高或過低。
沖轉(zhuǎn)過程中,對潤滑油油溫在32℃~47℃之間進行多次調(diào)節(jié),當母管油溫<43℃后,#4振動略微下降8μm,后續(xù)沖轉(zhuǎn),母管油溫都控制在37℃~41℃間。
(6)潤滑油油質(zhì)不合格。
停機后,對潤滑油油箱進行清理、各瓦進行翻瓦,僅發(fā)現(xiàn)#1軸承處有輕微磨痕且由生產(chǎn)單位對油質(zhì)進行了檢查,符合要求。
?。?)聯(lián)軸器找中未合格,軸系中心不一致。
檢查安裝單位的原始施工記錄,符合廠家要求。并對聯(lián)軸器螺栓緊固度進行檢查,無松動。
?。?)進汽蒸汽參數(shù)過熱度太低或變化頻繁,汽輪機轉(zhuǎn)子中心變化。
整個沖轉(zhuǎn)過程,進汽蒸汽參數(shù)一直保持未變。
(9)疏水不充分或暖缸時間不足,轉(zhuǎn)子、缸體膨脹未同步。
就地測量疏水管道管壁溫度,均>110℃。
(10)汽封溫度過高,洼窩中心上移,軸系中心被破壞。
對軸封送汽溫度在設計值126℃~190℃范圍內(nèi)調(diào)整,各瓦振動無變化。
?。?1)真空、排汽溫度過高或過低。
對真空在設計值-60~-89kPa、排汽溫度在設計值56℃~78℃之間調(diào)整,各瓦振動無變化。
?。?2)軸承座松動。
遠方瓦振不大,就地測量、感觸,無明顯振動。
(13)軸承磨損。
翻瓦檢查,#1瓦有輕微磨痕外,其他各軸承無磨損,且在翻瓦后進行了處理,第二次啟機振動無明顯改善。
?。?4)聯(lián)軸器螺栓配重未合格,轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡。
檢查安裝單位螺栓配重記錄,符合廠家要求。
(15)汽輪機掉葉片。
汽輪機振動不大,就地也未聽見異音。
(16)發(fā)電機轉(zhuǎn)子配重塊松動或掉落。
沖轉(zhuǎn)停機后,打開發(fā)電機兩端端蓋,檢查配重塊未松動或脫落。
(17)汽輪機或發(fā)電機大軸彎曲。
轉(zhuǎn)子熱變形引發(fā)的振動特征是與轉(zhuǎn)子溫度和蒸汽參數(shù)有密切關系,大都發(fā)生在機組冷態(tài)啟機定速后帶負荷階段,此時轉(zhuǎn)子溫度逐漸升高,材質(zhì)內(nèi)應力釋放引起轉(zhuǎn)子熱變形,振動增大。而本次振動大發(fā)生在機組沖轉(zhuǎn)階段,故可排除。
?。?8)汽輪機、發(fā)電機轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡。
架設振動分析儀,確定#3、#4軸承振動都集中在1倍頻,即質(zhì)量不平衡引起軸承振動,對發(fā)電機平衡塊重新進行配重,再次開機,各軸承振動值不超過70μm,符合廠家及規(guī)范要求,能夠滿足機組安全、穩(wěn)定運行需要。
5 結語
通過本次機組振動大原因的詳細分析,讓參與人員對軸承振動有了更深入的理解,也讓運行人員懂得如何調(diào)整、才能更好地防止機組因振動大跳機。
來源:《科技創(chuàng)新導報》32期