汽轮机非稳定性振动诊断与分析
1.1 设备简介
抚顺发电有限责任公司2号汽轮发电机组(简称#2机),为东汽制造的200MW三缸两排汽采暖、凝汽两用式机组;该机组轴系轴系较长,由高压转子、中压转子、低压转子、发电机转子和励磁机转子组成,各转子之间为刚性靠背轮联接,共有12个支持轴承及1个推力轴承。 2002年5月整套启动、调试,6月移交生产;自调试起,#2机一直频繁出现机组轴系偏心大、振动大问题,且不稳定。 1.2 事件过程简述 2002年10月机组开始第一次小修,用时21天,揭高压缸,重找各对轮中心,问题没能解决。2003年4月进行第二次扩大性小修,用时32天,揭高、中压缸,调整通流间隙和对轮中心;高压内、外缸夹层温差大得到解决,振动缺陷仍然存在。2003年7月为解决轴系振动问题将机组转大修,用时42天,揭高、中、低压三缸进行检查调整,做转子动平衡试验,同时根据东汽意见调整轴瓦:减小了#1、#3瓦顶隙,#1瓦中心上抬10道,开机几天后缺陷再度重现。2003年9月底,我公司改变调门进汽次序,由原1-2-3-4改为4-3-2-1(#3、#4调门在上方),维持几天后,机组振动大问题又呈不稳定性出现。此后,在中电投东北分公司指导下实施《改变阀序抑制2号机间隙激振的方案》,对#2机高压调速汽门的重叠度进行了调整有所好转;10月份共发生18次,11月份仅发生5次,机组偏心、振动发生率得以控制。但在12月份投入采暖抽气后,机组偏心越限、振动大的发生频率和振动幅度均再度加剧,直到2004年2月3日#2机轴振动出现历史最大值,持续运行近6分钟后,机组振动全面回落至今一直处于历史最好水平运行,并且经历了多次机组调峰及甩热负荷的考验。 2. 振动特征 2003年10月4日~6日,在机组不停机的情况下,对#2机振动进行了测试,其间多次测到振动增大的过程,发现#2机振动呈现如下特征: a. 异常振动主要表现在#1、#2瓦轴振,它们分别可增大到160微米和240微米,#1瓦瓦振可达32微米,偏心测点振动最大大于450微米。 b. 通频振幅增大的主要成分是1倍频分量,即工频,占通频振幅的85%以上;通频振幅增大时,测点1X、1Y、2Y的2倍频、3倍频振幅同时也有增加;大振幅时#1、#2瓦振动中所含的低频分量,如25HZ、28HZ的成分很小,在两瓦测点一倍频振幅增加的同时,没有发现这些低频分量有明显地变化。 表1:测试期间四次振动增加的通频振幅最高值(微米):测点 振幅 | 1X | 1Y | 2X | 2Y | 3X | 3Y | 4X | 5X | 偏心 |
150 | 103 | 209 | 103 | 111 | 58 | 104 | |||
140 | 99 | 226 | 110 | 112 | 98 | 61 | 420 | ||
156 | 100 | 237 | 108 | 125 | 106 | 63 | >445 | ||
129 | 96 | 236 | 109 | 115 | 96 | 61 | 372 |
测点 相对 4X 相对 3X | 1X | 2X |
33° | 157° | |
33° | 170° | |
33° | 190° | |
43° | 187° | |
149° | 269° | |
149° | 277° | |
158° | 283° | |
163° | 285° |
高压缸 中压缸 #1瓦 #2瓦 #3瓦 高压转子膨胀 中、低压转子膨胀 图1:#2机转子膨胀示意图
d. 测振表明,各次振动增大的过程可以分为两个阶段,第一阶段,1X、2X振幅缓慢增加,1Y、2Y振幅以及各测点间隙电压基本保持不变,持续约一小时左右后,进入第二阶段,偏心读数大于50微米,各测点振幅明显增大,同时,#2瓦、#1瓦轴颈向上偏南(右)移动,这时开始调整负荷,持续数近1小时,振幅达到最高值后,开始缓慢下降,振幅下降恢复需要的时间约2小时,大于增大的时间; e. 振幅增加时,#2瓦轴颈相对轴承向上偏南移动约22~45微米,#1轴颈有类似的移动,移动量较小,偏心测点移动量最大; 表3:两次振动增加时轴颈位置的变化量
测点 向上位移 | 1X | 1Y | 2X | 2Y | 偏心 |
0 | 0.010mm | 0.014mm | 0.018mm | 0.073mm | |
0.010mm | 0.010mm | 0.038mm | 0.025mm | 0.063mm |
3. 引起振动原因分析
3.1 排除汽流激振
虽然在过去的处理过程中有单位将#2机的振动定性为汽流激振,但现已经确切排除汽流激振的可能。
汽流激振有两个主要特征:一是应该出现较大量值的低频分量;二是振动的增大受运行参数的影响明显,如负荷,且增大应该呈突发性;这两点#2机均不具备。
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