浅谈600MW汽轮机振动

发表时间:2019/12/16   来源:《当代电力文化》2019年第16期   作者:边正猛
[导读] 并得出了相应的调节方法。尤其是产生振动的原因进行了着重的讨论和分析。
        摘要:大唐淮南洛河发电厂三期两台600MW机组的汽轮机设备是超临界、一次中间再热、单轴、三缸、四排汽,八级回热抽汽,凝汽式汽轮机。自小修以来,发现该机组汽轮机转子极易产生振动不稳定的问题。本篇论文就对该机组汽轮机转子产生振动的原因等问题进行了详细的分析,并得出了相应的调节方法。尤其是产生振动的原因进行了着重的讨论和分析。

        关键词:真空;轴封蒸汽;排汽温度等
1 设备简介
        大唐淮南洛河发电厂三期#5汽轮机为超临界、一次中间再热、单轴、三缸、四排汽,八级回热抽汽,凝汽式汽轮机。采用高、中压缸合缸,高温部分为双层缸结构,通流部分反向布置,这样可以减少轴向推力,改善高、中压缸差胀。高、中压外缸均设计成下缸支承。本机组具有两个低压缸。低压内缸和低压外缸全部由钢板焊接而成,由下部和上部组成。高、中、低压转子均采用无中心孔合金钢整锻转子,另有一短轴用螺栓连接在调阀端,其上装有主油泵叶轮及超速跳闸装置.高中压转子和1号低压转子之间装有刚性的法兰联轴器。1号低压转子和2号低压转子通过中间轴刚性联接、2号低压转子和发电机转子通过联轴器刚性联接。转子系统由安装在#2轴承座的推力轴承定位,并由9个支撑轴承支撑。
2 原因分析

        自小修以来,发现该机组极易产生转子振动不稳定的问题。主要是低压缸转子振动#4瓦 #5瓦 #6瓦 #7瓦。为了保证机组稳定运行,运行人员采取了降低真空的办法维持振动在允许范围之内。除此之外,检修人员也对低压缸转子的档油板进行了检修调整,仍然不能解决振动问题。
  #5汽轮机组的低压转子轴承坐落在低压缸的下半两端,轴承的下瓦呈悬臂梁结构。低压缸为焊接双层缸结构,内缸通过水平中心线下的猫爪搭在外缸上,支持整个内缸包括所有隔板的重量。低压缸的结构尺寸很大,为便于运输,低压外缸沿轴向分为三段,用垂直法兰螺栓联接,现场组装后再密封焊接。低压外缸由连续底脚所支撑,底脚与外缸下部制成一体并围绕下缸。底脚是支撑在台板上,台板用底脚螺栓紧固在基础上,轴承箱布置在低压外缸下半的两端,以外伸梁的形式“悬”在低压缸内,靠筋板加固。因此,低压缸的结构有如下几个方面的特点:
(l)结构刚度小,在比较小的外力作用下容易产生比较大的变形。同时,由于刚度小,容易产生结构共振。
(2)尺寸大,容易发生加热不均匀而产生热变形,产生动静碰摩。
(3)低压轴承的中心位于悬臂梁中心,而悬臂梁的变形量与温度有密切的关系,因此,低压轴承的标高与温度场有关,轴承的载荷与温度场有关。
(4)本身处于真空状态运行,受到较大的大气压力作用而产生变形,变形量与真空密切相关。
所以.低压缸的结构特点决定了其稳定性差,使得低压转子容易产生不稳定振动。
以下是我在2019年4月19日发生振动时所记录的具体数据:

 
2.1 真空对不稳定振动的影响
为从表中数据可以看到排气压力从9.0∕8.7上升到9.9∕9.3过程中(真空下降)4x振动由85.57并有上升趋势开始下降,4y振动由61.9并有上升趋势下降到57.99并有下降趋势,5x振动反应比较迟钝在11:10分开始下降。5y振动在真空下降后开始明显下降由37.2下降到34.6后保持稳定。在真空上升过程中(排气压力降低)各个瓦得振动还是呈现上升趋势,直到排气压力下降到8.0∕7.5时开始上升,并在33分钟之内4x上升到105,5x上升到136.2.相比较而言4y和5y的振动上升速度比较小,尤其是5y振动最大值也相对较小。
由此可以看出真空的变化对振动影响明显,并有较好的对应关系,即随着排气压力得减小(真空上升)振动在一定的时间滞后后就会上升,排气压力上升(真空下降)振动也经过一定的延时后开始下降。
  分析真空增高使各瓦振动增加的原因主要是:
(l)机组排汽缸结构刚度差,真空提高使排汽缸变形增加,而使低压缸轴承支撑刚度降低
(2)低压缸轴承坐落在排汽缸上,排汽缸和凝结器之间为弹性连接,在机组启动与运行过程中,由于凝汽器真空、汽缸温度等的变化都会引起轴承动态标高的变化,由于低压缸轴承座与低压外缸座架为一体结构,两者一起支承于基础台板上。当低压缸轴承座的位置标高改变时直接影响到低压转子的中心和低压缸各轴承的负载分配,同时使低压缸动静部分间隙发生了变化。
(3)真空增高,使排汽缸变形增加,有可能导致动静部分碰摩,而随之出现不稳定振动。汽轮机低压缸动静部分径向间隙最小的部位是汽封。若轴封径向间隙消失,会出现转轴与轴封齿碰磨。在机组运行过程中,汽缸与转子的相对胀差变化在正常值范围内其中高压缸差账是3-4,低压缸差账是11-12(可能是热控信号有问题),即表示汽轮机动静部分轴向间隙的变化情况正常,没有发生汽轮机动静部分的轴向碰磨,只有可能发生径向的摩擦。
(4)提高真空使得低压缸变形增加导致低压汽缸存在动态跑偏现象,轴系在运行中低压转子一发电机对轮就很有可能产生不对中现象这也是引起振动的重要因素。汽缸跑偏过大还会引起动静碰磨现象。
 2.2轴封蒸汽参数对不稳定振动的影响
从数据表中可以看出在缓慢提高轴封汽压力后大经一段时间得延时后振动开始上升,上升幅度比较大,在轴封汽压力下降后振动开始缓慢下降,并有一定时间的延迟。
3 控制措施
(1)在停机检修时,设法检查高中、低压转子对轮的连接刚度,检查低压转子与发电机转子的连接刚度,核查对轮的飘偏情况。
(2)如果低压转子不稳定振动主要是由于低压转子支撑刚度低引起的,可考虑对低压转子支撑结构进行改进,加装紧固装置。
(3)尽量揭缸检查低压缸,低压转子,叶片以及轴封系统以确认是否真的发生了径向动静摩擦
(4)检查两个低压缸轴向中心线,以确认是否有低压缸跑偏的现象。
(5)在机组带负荷运行时,密切监视凝汽器的真空和排汽温度以及轴封汽压力和温度。若在高真空工况出现机组异常振动时,可降低一点真空值(通过减小轴封汽压力来实现)或适当提高一点排汽温度。同时,在机组运行过程中,应避免凝汽器的真空、排汽温度大幅度波动。
                          
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