来源：火电厂技术联盟
序号1.第一次启动过程中的轴瓦振动
某公司#2汽轮机在整套启动时进行零器生速,首先要将汽轮机加速到 500r/min 后进行定速,使机组进入低速暖机,检查正常后再将转速提升到 1200 r/min,进入中速暖机并再次定速。
定速时 TSI 实测各瓦振动值均在 30 μ m 以下。但此后,TSI系统显示 #4 瓦 y 方向轴振 158 μ m,其它轴振值低于 100 μ m,同时发现在 #2 瓦处有轻微刮擦声,令打闸停机。在转速降至800r/min 附近时,2 号轴承处再次听见明显的刮擦声。但此时 TSI 系统记录反映出各转轴振动值明显高于升速时相同转速下的对应值。
序号2.诊断分析
根据TSI系统的记录及运行报告可见:汽轮机的振动故障出现在轴系一阶临界转速以下及冲一阶临界的升速过程中,由此可初步判断是由一阶不平衡分量引起的普通强迫振动。
经分析,可能引起启动过程中的强烈振动的有以下5种:
(1)高压转子可能存在一定量的不平衡或外伸端对轮存在一定量的不平衡;
(2)冲转前及冲转中各部分温差控制不好造成转子热弯曲;
(3)汽缸疏水不畅造成转轴与水接触变弯曲;
(4)轴封或油档间隙调整不当引起动静碰磨;
(5)两次定速暖机时间太短,启动过程中因摩擦引起的振动或偏心变化。
首先对大修中汽轮机检修内容进行了解,并查看运行实时记录,复查高、中压缸及低压缸本体疏水,检查大轴挠度指示。
再针对在冲转过程中2号瓦处有明显轻微刮擦声以及在降速过程中振动消失的时滞等现象,可初步诊断这次振动是由动静碰磨引起转子热弯曲所造成,排除了其他几种原因的可能性。据停机后大轴挠度能在短时间内迅速恢复正常,判断转轴碰磨还处于早、中期,没有进入转轴永久弯曲的碰磨晚期状态。
此时可再对该机组进行第二冲转,这样做有两点原因:(1)多测量一些振动特征参数,更准确地掌握振动规律,确定振动处理措施;(2)利用第二次的冲转时的低转定速将发生碰磨处的动静间隙磨大,使转轴与油挡、轴封等静止部件脱离接触。
序号3.再次启动又发生振动
第2次冲转升速至500r/min定速后,可适当延长低速暖机的时间,正常后再升速至1200r/min并定速,用便携式测振表实测各瓦振动值均在20μm以下。TSI系统表计上各处的轴振(X,y方向)在24-112μm,瓦振(垂直)在6～10μm。但3号瓦y方向轴振发生多次突跳,每次突跳后轴振值又回复到原来水平。
从振动测试情况来看,各瓦处的轴振与瓦振的幅值比第1次启动时的振动数值有所下降,但y方向的轴振值仍有波动,仍可听到高压后轴封处有轻微的刮擦声,经分析认为:
(1)与第一次启动相比,各瓦处的瓦振与轴振数值均明显下降,其中瓦振平均下降幅度在50%以上,4号瓦y方向轴振下降50～100μm。说明振动故障既不是因转子本身质量不平衡造成,也不是因转动部位脱落而引起质量不平衡。
(2)振动故障的起因是轴封与转轴发生径向碰磨,使得转轴热弯盐。
(3)第2次启动时,振动状况比第1次启动时明显改善,轴封间隙已被磨大。随后,再次升速冲一阶临界转速。
在1900r/min,2号瓦y方向轴振达260μm时跳机。实测2号瓦垂直方向瓦振最大值为54μm。在惰走过程中,各瓦的瓦振与X方向轴振变化平缓;2、3、4号瓦y方向轴振有短暂的突跳;1号瓦y方向轴振从1500r/min时的最大值220μm一直下降,在转速降到800r/min时为20μm,接着又开始跃升,在300～70r/min之间1号瓦y方向轴振曲线变化平坦,基本维持在120-130μm,到了70r/min以下,又迅速降低。与第1次启停后相类似,机头处的大轴挠度指示,在投盘车后迅速降到40μm。
序号4.再次诊断
分析对比两次启动过程中的振动状况,认为振动主要由动静碰磨引起,高压后轴封处是1个主要的碰磨点。
第1次启停后,碰磨处的动静间隙已被扩大,但不足以使动静部件脱离接触。从振动状态的变化趋势来看,第2次启动过程中的动静碰磨程度已比第1次启动时有了较大好转。
在降转速、投盘车后,机头大轴挠度较快恢复,说明第2次启停并没有使转子发生永久性弯曲。惰走过程中,2、3、4号瓦y方向的轴振有短暂的突跳现象,表明在降转速过程中转子与2、3、4号瓦处的轴封等静止部件发生轻微的碰磨后,动静部件已基本上脱离接触。第3次启动从500r/min一直至冲一阶临界转速,在这期间各轴振值经过多种措施处理,目前轴系的振动状况有了根本性好转。在80μm以下,各瓦振值在20pm以下,而且在临界转速下振动值没有明显的增大。
随后,按正常开机步骤一直升至3000r/min,各处的振动状况比较稳定。在超速试验、并网、带负荷过程中,整台机组的振动状况始终保持良好。
序号5.结语
(1)要想避免轴封动静碰磨,关键是在检修中调整好轴封间隙,轴封间隙偏大,虽能防止动静碰磨,但会增加轴封汽泄漏量,降低机组的经济性能。需要根据机组的安装、调试、检修和运行情况,确定合适的轴缝间隙,兼顾机组的经济性与安全性。
(2)大修后的机组一旦发生轴封动静碰磨,可行的办法就是将动静间隙磨大,这就需要确定一个合适的“磨轴封转速区间”,转速太低,动静部分没法磨大间隙;而转速接近临界转速时,又会被磨得太深,甚至造成大轴永久弯曲。建议在一阶临界转速以下200～400r/min内磨轴封较合理。
(3)某公司2号机组在启动中先冲了两次一阶临界转速,在临界转速下的轴封磨损量要比较低转速时大,这样做虽然缩短了振动处理的时间,但在机组发生碰磨后,最好不要立即冲一阶临界,而应将振动保护投上。因在临界转速下的共振会增大碰磨,上冲和降速可能造成转轴弯曲。
(4)建议在机组下次小修时对2、3号瓦处的轴封改换成滑动式轴封,该种轴封的好处是能根据大轴在发生微振时自动调节轴封于大轴之间的距离,从而减轻轴封对大轴表面的摩擦,避免产生更严重的振动。