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快速变负荷状态下汽轮发电机组轴系振动特证研究

发表时间：2020/1/8 来源：《科技新时代》2019年11期作者：王凤洲

[导读] 发电机组轴系振动问题是电建行业关心的热点话题，快速变负荷状态下，需要对汽轮机组轴系振动进行科学合理研究。

王凤洲
        中国电建集团核电工程有限公司山东济南 250000

        摘要：发电机组轴系振动问题是电建行业关心的热点话题，快速变负荷状态下，需要对汽轮机组轴系振动进行科学合理研究。本文主要分析快速变负荷状态下机组轴系振动影响因素，并根据国内600MW机组2#和3#试运行期间振动值偏大的现状，重点探究快速变负荷状态下降低汽轮机组轴系振动的防范措施。
        关键词：快速变负荷；汽轮发电机组；轴系振动

        引言：汽轮发电机组是火力发电厂的关键设备，然而在快速变负荷状态下，部分机组运行存在较大振动，影响汽轮发电机设备的正常运行，同时也会带来一系列的严重后果。实践工作中，技术人员应研究快速变负荷状态下，汽轮发电机组轴系振动的影响因素，并根据相关影响条件，应用有针对性的改进方法。
        1快速变负荷状态下汽轮机组轴系振动影响因素
        1.1轴承座连接刚度不足
        汽轮机组转子支撑结构一般由以下部件构成，即轴承盖、轴承座、基础台板和基础横梁等等，相关部件连接的紧密程度直接影响汽轮机组运行的稳定性。实际工作中，造成轴系振动的主要原因是部件之间的连接刚度不足，连接螺丝松动、轴承座与台板接触不良、二次灌浆技术控制不到位，基础台板固定不牢等问题，都对汽轮机组的轴系振动造成了一定影响。
        1.2轴承机组的摩擦振动
        汽轮发电机组的摩擦振动主要原理表现如下：部件摩擦促使转子装置的位移高点出现发热问题，由此造成了局部膨胀，导致转子弯曲。在此过程中，发电机组轴承系统在工作状态下，会形成不平衡的作用力，促使摩擦振动现象的发生实际应用中，汽轮发电机组轴系振动对机组的运行寿命产生不良影响，同时，轴系振动也导致机组的能源消耗增加，对设备的安全稳定运行构成威胁[1]。
        1.3转子质量不平衡因素
        转子质量不平衡故障是汽轮发电机组常见的故障类型，技术人员通过监测可得到具体的振动特征，并根据监测结果，判定机组出现转子质量不平衡的问题。实践中，查找国产600MW超临界汽轮发电机组振动问题，需要首先考虑转子质量问题，对转子的绝缘垫块和绝缘柱等结构进行分析，明确问题的具体类型。

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        2快速变负荷状态下汽轮机组轴系振动防范措施
        2.1提高轴承座的连接刚度
        汽轮机发电组所有部件的连接均有螺栓结构，并进行可靠的加固处理，然而在设备的运行过程中，由于忽略必要的管理与维护，有时会出现轴承座连接刚度不足的问题。为有效改善这一问题，技术人员应利用流动性较好、强度较高的膨胀水泥进行轴承座的二次浇灌，在此过程中，需要注意观察台板垫铁的高度，原则上，其高度应控制在8mm之下。
        由于快速变负荷状态下，汽轮发电机组安装的要求较高，在实际安装过程中，技术人员应注重加大台板的有效研磨力度、由此增加台板与轴承箱的接触面积，其接触面的具体值应大于台板的80%，以此减少设备运行中的摩擦。鉴于汽轮发电机轴系振动对发电设备的稳定运行会带来不利影响，技术人员应综合分析影响轴系振动的因素，并结合设备连接的刚度要求，设计改进方案。以国产600MW、2#和3#轴承为例，为有效控制轴承座的连接刚度、保证转子运行不发生明显偏移，技术人员在安装采取低压隔板和汽封的处理方式，促使运行过程中静子中心与转子中心保持同心，实现快速变负荷状态下汽轮机组轴承运行稳定。
        2.2预留高差法的实践应用
        快速变负荷状态下，汽轮机组冲转运行后，机组各部件的温度骤然上升，其轴承部分的温度也将明显高于原始设定值。由于汽轮机低压缸处于真空状态、发电机定子充氮等边界条件发生改变，因此发电机组的轴承受力情况出现不均匀，产生轴系振动问题，为确保轴承系统的运行稳定，需要保证轴承的承载能力在设计范围内，机组安装中，应预留一定的高差，以此完成对轴承标高的有效调节。
        预留高差法，具体指在机组轴系中心确定后，根据相关要求，将各轴承标高调整至抽垫位置，随后对机组进行科学有序的安装。实践应用中，采用预留高差法进行轴系中心的确定，相对于传统的“抽垫法”形成的间隙更小，机组运行过程中，可以实现最佳的应用效果。总之，快速变负荷状态下，汽轮发电机轴系振动的问题相对明显，轴承系统的不稳定性因素提升，需要采取合理的控制措施，保证汽轮发电机组处于正常工作状态。
        2.3发电机组轴承间隙调整
        为保证发电机组运行的稳定性，有效避免轴系振动问题，需要调整轴瓦间隙，确保相关的数值在合理的范畴内，并且保证轴承下瓦枕调整垫块与接触面的接触范围大于等于80%，促使轴承配合球面留有适当的间隙，实现轴承系统运行的良好状况。实践应用中，尤其在快速变负荷状态下，发电机组轴承间隙的调整工作具有重要的应用价值，技术人员应根据现有的技术标准，对相关的参数进行调整，为发电机组的运行奠定良好基础条件。
        现场安装中，需要保证汽封片的退让间隙大于等于3mm,倘若缝隙较小，会影响汽封片正常的工作状态。汽封片在具体的调整过程中，考虑到油膜厚度和气缸垂弧因素对间隙调整的影响，应保持下半部分的汽封间隙比上半部分大0.20-0.30mm，以此确保发电机组轴系振动处于可控制的范畴内[2]。
        某电厂在发电机组的安装中选择了国产2*300MW机组，该机组由东方汽轮机厂引进，其应用特征表现为中间再热、两缸两排气和凝汽式汽轮机设计，在机组的安装过程中，相关部门成立了控制小组，严格利用相关的防范措施，对两台设备进行振动检测，发现机组在正常工作状态下正常振动值为6.96丝，最大瓦震值为1.2丝，机组各项指标均处于合理的范围内。总之，在汽轮发电机组轴系振动中，技术人员应对具体参数进行必要监控，利用先进的管理技术与方法，确保汽轮发电机组运行的科学性与稳定性。


        结论：综上所述，针对某600MW超临界汽轮发电机组轴系振动异常的问题现状，技术人员应提高机组轴承座的连接刚度、采取预留高差法进行有效控制，并及时调整发电机组轴承间隙状态，在此基础上，全面提升快速变负荷状态下，汽轮机组轴系振动的控制水平，为我国汽轮发电机组稳定运行创造必要条件。
        参考文献：
        [1]何新荣,谭锐,郭嘉,等.某600 MW超临界汽轮发电机组轴系振动异常分析及治理[J].电站系统工程,2019,35(02):53-56.
        [2]高岩松,王凤良.多参数约束的汽轮发电机组远程振动诊断知识库研究[J].汽轮机技术,2017,59(05):375-377.