350MW火电机组高压转子非定常振动原因分析

350MW火电机组高压转子非定常振动原因分析

路鹏1王黎2

（1国网新疆电力有限公司电力科学研究院新疆乌鲁木齐830000；2新疆天电奇台能源有限责任公司新疆奇台830049）

摘要：针对某火力发电厂350MW超临界机组一瓦轴振动超标问题，通过运行监测，相关振动试验，详细分析了该机组产生此类振动的特征，并分析总结了此类振动的原因，最终诊断为碰磨产生的高压转子非定常普通强迫振动，为今后产生此类振动的故障诊断提供了参考依据。

关键词：火电厂；50MW超临界；非定常；振动

1背景简介

某电厂1号汽轮机为上海电气集团上海汽轮机厂制造的型号为CK350-24.2/0.4/566/566型超临界、一次再热、直接空冷、单轴、抽汽凝汽式汽轮发电机组。

该汽轮机属于反动式汽轮机。高中压转子与低压转子之间采用刚性联轴器连接。低压转子与发电机转子之间也采用刚性联轴器连接。在低压转子电机端装有盘车用大齿轮。

推力轴承位于前轴承座中，它为轴系之轴向定位点。而推力轴承和转子定位点随之移动。图1为1号机组轴系结构示意图。

3机组主要检修情况

汽轮机振动产生的机理和表现形式较复杂，针对此类问题，主要处理方案有：（1）1#瓦球面部分与瓦枕接触不均，自定位性不好，瓦扬度与轴颈扬度偏差较大，瓦后扬，轴颈前扬，轴瓦内下油挡磨损。后对瓦球面接触部分进行研刮处理，调整轴瓦各插板压板间隙使符合制造厂标准。（2）复合高中压转子与中心标高，确认其符合制造厂标准。（3）复合轴系找正，确认其符合制造厂标准。（4）查轴颈对轮晃度都在0.02mm以内，排除晃度大引起的振动。

4振动运行时监测

4.1振动的时域分析

通过稳定、突变振动基图可以看出稳定时时域波形整体为正弦波，且波峰有少量毛刺，突变时时域波形整体仍然为正弦波，但是受到扰动，波峰呈现出部分冲击波图形。

4.2振动的轴心位置分析

由轴心位置分析图可以看出发生振动的一刻，轴心受到强迫偏向于轴承一侧，强迫力消失后振动恢复为稳定位置，且轴心位置在振动稳定时也没有较好的落在轴承中心，成一定的分散性。

4.3振动与主汽压力及负荷关系

通过负荷与振动变化相对应关系，主汽压力、负荷与振动均为一小时记录瞬时值，可以看出振动与有功功率及主汽压力无正相关性。

4.4蒸汽温度变化振动关系

分析主汽温度、再热蒸汽温度、调节级温度与振动变化相对应关系，蒸汽温度与振动均为一小时记录瞬时值，蒸汽温度与振动并无明显的正相关性，只在个别时段有一定相关性。

4.5轴位移与振动关系

分析轴位移与振动变化对应关系，轴位移与振动均为一小时记录瞬时值，轴位移的变化与振动的变化有着较明显的关联性，说明可能引起轴位移发生变化的运行方式均可能对轴振动产生较明显影响。

4.6振动与差胀间关系

通过分析振动与差胀有一定相关性，振动在某些时刻随着差胀增大而减小。调阅历史曲线发现，当主蒸汽温度和再热蒸汽温度差值增大时会引起振动的变化。

4.7其他影响因素

现场通过查阅历史曲线及实际监测，振动与各轴瓦温度并无明显关联性。

5结论

5.1振动在带负荷运行过程中发生突增，并在一段时间后能够稳定，质量不平衡不是产生振动的主要原因；

5.2振动突变后振幅增大，相位较为稳定，说明发生了非定常普通强迫振动；

5.3振动主要发生在1瓦轴承处轴振动，轴承振动变化不大，可排除结构刚度较差产生振动的原因；

5.4对润滑油压的试验发现振动与润滑油压并无明显关系。

5.5振动与差胀、与轴位移、与蒸汽温差有一定关系，说明可能发生了工作转速时的摩擦振动，如果摩擦发生在对二阶不平衡比较敏感的区段，那么仍可能发生比较严重的摩擦振动。

5.6振动随时间有不断增大趋势，虽然从频谱上并未表现出转子裂纹的现象，但是尚无法确切排除此项原因，应引起重视。

6建议

6.1建议对振动加强监视，并建立日周期的振动观测表，随时掌握振动的变化情况；

6.2建议对高中压转子支持轴承油挡进行检查；

6.3建议当发生振动突增后无法回落至常规振动值时，应立即安排停机检修工作；

6.4建议应重点考虑高缸运行中位移的可能；隔板变形或位移的可能；通流间隙南侧偏小的原因；高外缸、内缸滑销系统定位不准的可能性；并依据实际情况安排检修检查。

7小结

一般而言，碰磨可能发生在轴端汽封、隔板汽封、叶顶汽封；多数是径向碰、也可能是轴向碰。

根据同类机组运行经验，由于动静碰磨而引起的汽轮机非定常性振动，碰磨点不需要很大，只要有局部范围的动静接触，就可以引起机组足够大的振动，从该机组实际振动增大的幅度和速率看，碰磨并不严重，动静接触范围不大，所以每次发生振动后都会在一段时间内消失，针对此类非定常普通强迫振动在停机检修时应仔细排查各类间隙，为今后振动持续存在产生隐患。