來源：火電廠技術聯盟
序号1.第一次啟動過程中的軸瓦振動
某公司#2汽輪機在整套啟動時進行零器生速,首先要将汽輪機加速到 500r/min 後進行定速,使機組進入低速暖機,檢查正常後再将轉速提升到 1200 r/min,進入中速暖機并再次定速。
定速時 TSI 實測各瓦振動值均在 30 μ m 以下。但此後,TSI系統顯示 #4 瓦 y 方向軸振 158 μ m,其它軸振值低于 100 μ m,同時發現在 #2 瓦處有輕微刮擦聲,令打閘停機。在轉速降至800r/min 附近時,2 号軸承處再次聽見明顯的刮擦聲。但此時 TSI 系統記錄反映出各轉軸振動值明顯高于升速時相同轉速下的對應值。
序号2.診斷分析
根據TSI系統的記錄及運作報告可見:汽輪機的振動故障出現在軸系一階臨界轉速以下及沖一階臨界的升速過程中,由此可初步判斷是由一階不平衡分量引起的普通強迫振動。
經分析,可能引起啟動過程中的強烈振動的有以下5種:
(1)高壓轉子可能存在一定量的不平衡或外伸端對輪存在一定量的不平衡;
(2)沖轉前及沖轉中各部分溫差控制不好造成轉子熱彎曲;
(3)汽缸疏水不暢造成轉軸與水接觸變彎曲;
(4)軸封或油檔間隙調整不當引起動靜碰磨;
(5)兩次定速暖機時間太短,啟動過程中因摩擦引起的振動或偏心變化。
首先對大修中汽輪機檢修内容進行了解,并檢視運作實時記錄,複查高、中壓缸及低壓缸本體疏水,檢查大軸撓度訓示。
再針對在沖轉過程中2号瓦處有明顯輕微刮擦聲以及在降速過程中振動消失的時滞等現象,可初步診斷這次振動是由動靜碰磨引起轉子熱彎曲所造成,排除了其他幾種原因的可能性。據停機後大軸撓度能在短時間内迅速恢複正常,判斷轉軸碰磨還處于早、中期,沒有進入轉軸永久彎曲的碰磨晚期狀态。
此時可再對該機組進行第二沖轉,這樣做有兩點原因:(1)多測量一些振動特征參數,更準确地掌握振動規律,确定振動處理措施;(2)利用第二次的沖轉時的低轉定速将發生碰磨處的動靜間隙磨大,使轉軸與油擋、軸封等靜止部件脫離接觸。
序号3.再次啟動又發生振動
第2次沖轉升速至500r/min定速後,可适當延長低速暖機的時間,正常後再升速至1200r/min并定速,用便攜式測振表實測各瓦振動值均在20μm以下。TSI系統表計上各處的軸振(X,y方向)在24-112μm,瓦振(垂直)在6～10μm。但3号瓦y方向軸振發生多次突跳,每次突跳後軸振值又回複到原來水準。
從振動測試情況來看,各瓦處的軸振與瓦振的幅值比第1次啟動時的振動數值有所下降,但y方向的軸振值仍有波動,仍可聽到高壓後軸封處有輕微的刮擦聲,經分析認為:
(1)與第一次啟動相比,各瓦處的瓦振與軸振數值均明顯下降,其中瓦振平均下降幅度在50%以上,4号瓦y方向軸振下降50～100μm。說明振動故障既不是因轉子本身品質不平衡造成,也不是因轉動部位脫落而引起品質不平衡。
(2)振動故障的起因是軸封與轉軸發生徑向碰磨,使得轉軸熱彎鹽。
(3)第2次啟動時,振動狀況比第1次啟動時明顯改善,軸封間隙已被磨大。随後,再次升速沖一階臨界轉速。
在1900r/min,2号瓦y方向軸振達260μm時跳機。實測2号瓦垂直方向瓦振最大值為54μm。在惰走過程中,各瓦的瓦振與X方向軸振變化平緩;2、3、4号瓦y方向軸振有短暫的突跳;1号瓦y方向軸振從1500r/min時的最大值220μm一直下降,在轉速降到800r/min時為20μm,接着又開始躍升,在300～70r/min之間1号瓦y方向軸振曲線變化平坦,基本維持在120-130μm,到了70r/min以下,又迅速降低。與第1次啟停後相類似,機頭處的大軸撓度訓示,在投盤車後迅速降到40μm。
序号4.再次診斷
分析對比兩次啟動過程中的振動狀況,認為振動主要由動靜碰磨引起,高壓後軸封處是1個主要的碰磨點。
第1次啟停後,碰磨處的動靜間隙已被擴大,但不足以使動靜部件脫離接觸。從振動狀态的變化趨勢來看,第2次啟動過程中的動靜碰磨程度已比第1次啟動時有了較大好轉。
在降轉速、投盤車後,機頭大軸撓度較快恢複,說明第2次啟停并沒有使轉子發生永久性彎曲。惰走過程中,2、3、4号瓦y方向的軸振有短暫的突跳現象,表明在降轉速過程中轉子與2、3、4号瓦處的軸封等靜止部件發生輕微的碰磨後,動靜部件已基本上脫離接觸。第3次啟動從500r/min一直至沖一階臨界轉速,在這期間各軸振值經過多種措施處理,目前軸系的振動狀況有了根本性好轉。在80μm以下,各瓦振值在20pm以下,而且在臨界轉速下振動值沒有明顯的增大。
随後,按正常開機步驟一直升至3000r/min,各處的振動狀況比較穩定。在超速試驗、并網、帶負荷過程中,整台機組的振動狀況始終保持良好。
序号5.結語
(1)要想避免軸封動靜碰磨,關鍵是在檢修中調整好軸封間隙,軸封間隙偏大,雖能防止動靜碰磨,但會增加軸封汽洩漏量,降低機組的經濟性能。需要根據機組的安裝、調試、檢修和運作情況,确定合适的軸縫間隙,兼顧機組的經濟性與安全性。
(2)大修後的機組一旦發生軸封動靜碰磨,可行的辦法就是将動靜間隙磨大,這就需要确定一個合适的“磨軸封轉速區間”,轉速太低,動靜部分沒法磨大間隙;而轉速接近臨界轉速時,又會被磨得太深,甚至造成大軸永久彎曲。建議在一階臨界轉速以下200～400r/min内磨軸封較合理。
(3)某公司2号機組在啟動中先沖了兩次一階臨界轉速,在臨界轉速下的軸封磨損量要比較低轉速時大,這樣做雖然縮短了振動處理的時間,但在機組發生碰磨後,最好不要立即沖一階臨界,而應将振動保護投上。因在臨界轉速下的共振會增大碰磨,上沖和降速可能造成轉軸彎曲。
(4)建議在機組下次小修時對2、3号瓦處的軸封改換成滑動式軸封,該種軸封的好處是能根據大軸在發生微振時自動調節軸封于大軸之間的距離,進而減輕軸封對大軸表面的摩擦,避免産生更嚴重的振動。