1000MW超超临界机组汽轮机振动原因分析及解决对策

ｂｒｕｓｈ ａｎｄ ｔａｋｉｎｇ ｈｅａｔ ｂａｌａｎｃｅ ｍｅｔｈｏｄ． Ｔｈｅｓｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｈａｖｅ ｃｅｒｔａｉｎ ｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｆｏｒ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ａｎｄ ｔｒｅａｔ
ｍｅｎｔ ｏｎ ｕｎｉｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｙｐｅ．
第４１ 卷第１２ 期 年 月 ２０１９ １２
华电技术
Ｈｕａｄｉａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏｌ． ４１ Ｎｏ． １２ Ｄｅｃ． ２０１９
： ＤＯＩ １０． ３９６９ ／ ｊ． ｉｓｓｎ． １６７４ － １９５１． ２０１９． １２． ００８
１ ０００ ＭＷ 超超临界机组发电机调试期间 振动问题的分析及处理
： ； ； ； ； Ｋｅｙｗｏｒｄｓ １ ０００ ＭＷ ｕｎｉｔ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｓｕｂｃｒｉｔｉｃａｌ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ ｆａｌｓｅ ｖａｌｕｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｂａｌ ； ； ａｎｃｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｂｅｎｄｉｎｇ ｃａｒｂｏｎ ｂｒｕｓｈ
１
设备概况
＃１ 机组采用上海汽轮机有限公司设计制造的
； 收稿日期：２０１９ － ０５ － ０７ 修回日期：２０１９ － １１ － １０
Ｃ１０００ － ２８ ／ ０． ４ ／ ６００ ／ ６１０ 型超超临界压力、一次中
基金项目：国家科技支撑计划资助项目（２０１５ＢＡＡ０３Ｂ） 间再热、单轴、四缸四排汽、双背压凝汽式汽轮机，发
摘 要：某１０００ ＭＷ 超超临界汽轮发电机组在调试期间，出现发电机低转速下转轴振动大、带负荷时发生轴振突 跳及热弯曲等振动故障。结合发电机结构、升速过程伯德图、轴振突跳时的时域波形、转子发生热弯曲前后的工 频幅值／ 相位变化情况进行分析，判断振动故障原因为发电机转子存在副临界转速，＃６，＃７ 轴承轴振存在虚假值 且带负荷过程中发电机转子发生热弯曲。现场通过提高机组转速、调整转子与碳刷的接触面积及热平衡方法，消 除了发电组振动故障。该方法对同类型机组类似的振动故障诊断和处理具有一定借鉴意义。 关键词：１０００ ＭＷ 机组；振动故障诊断；发电机副临界；虚假值；动平衡；热弯曲；碳刷 中图分类号：ＴＫ ２６７ 文献标志码：Ａ 文章编号： （ ） １６７４ － １９５１ ２０１９ １２ － ００４１ － ０５ ： ， Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅｒｅ ｗｅｒｅ ａｂｎｏｒｍａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ａ １ ０００ ＭＷ ｕｌｔｒａ ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ ｔｕｒｂｏｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｓｅｔ ｄｕｒｉｎｇ ｉｔｓ ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎｉｎｇ ， ｓｕｃｈ ａｓ ｌａｒｇｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｔ ｌｏｗ ｓｐｅｅｄ ｓｕｄｄｅｎ ａｘｌｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｊｕｍｐ ａｎｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｂｅｎｄｉｎｇ ｕｎｄｅｒ ｌｏａｄｉｎｇ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙ ， ， ｓｉｓ ｏｆ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｂｏｄｅ ｄｉａｇｒａｍ ｄｕｒｉｎｇ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｉｍｅｄｏｍａｉｎ ｗａｖｅｆｏｒｍ ｏｆ ｓｕｄｄｅｎ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｊｕｍｐ ｏｆ ， ， ｒｏｔｏｒ ｓｈａｆｔ ａｎｄ ｐｈａｓｅ ／ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ａｔ ｐｏｗｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｒｏｔｏｒ ｔｈｅｒｍａｌ ｂｅｎｄｉｎｇ ｉｔ ｉｓ ｊｕｄｇｅｄ ｔｈａｔ ， ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ａｂｎｏｒｍａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｒｅ ｔｈｅ ｓｕｂｃｒｉｔｉｃａｌ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｒｏｔｏｒ ｆａｌｓｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ Ｎｏ． ６ ａｎｄ Ｎｏ． ７ ｂｅａｒ ， ｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｂｅｎｄｉｎｇ ｏｆ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｒｏｔｏｒ ｄｕｒｉｎｇ ｌｏａｄｉｎｇ． Ａｂｎｏｒｍａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｕｎｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｅ ， ｌｉｍｉｎａｔｅｄ ｂｙ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｕｎｉｔ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｔａｃｔ ａｒｅａ ｂｅｔｗｅｅｎ ｒｏｔｏｒ ａｎｄ ｃａｒｂｏｎ

1.1 定义 轴系振动稳定性属于自激振动的范畴。自激振动是指振动 体自身所激励的振动，其与转子质量不平衡等无直接关系，而 是由于机械振动系统内部的力激发起来的。维持自激振动的能 量来源于系统在本身运动中获取的能量。系统一旦失稳，振幅 将随时间迅速发散（线性系统）或呈极限环轨迹（非线性系 统）。
TPRI
. Q A A B x . Q fy Ayx Ayy y Byx Byy y
该密封动态力的大小与密封进出口汽流参数、密封的结构参 数、密封的间隙及转子在密封中的偏心运动有关。
压缩机转子结构示意图
TPRI
据有关轴承手册查得 3000r/min 转速下支承轴承的油膜刚度系 数和阻尼系数如下: Kxx=3.0607×106N/m，Kxy=-9.2204×105N/m Kyx=3.9554×105N/m，Kyy=5.1748×106N/m Cxx=1.2438×104N.s/m，Cxy=8.8496×103N.s/m Cyx=6.3804×103N.s/m，Cyy=2.0366×104N.s/m 将转子系统化分为 10 个单元点 (9 个轴段 ) ，两个轴承分别位于 第 2 和第 9 个单元，计算中考虑园盘的转动惯量和陀螺力矩及转轴 剪切变形等的影响。计算出的前两阶阻尼固有频率及其相应的对 数衰减率分别为482.05 1/s、1.8618和672.93 1/s、0.9319。 当在叶轮上作用有叶顶间隙激振力，则前两阶阻尼固有频率对 应的对数衰减率与叶顶间隙激振力大小的关系如下图所示。从中 可以看出，随着叶顶间隙激振因子 q的增大，一阶对数衰减率增加， 而二阶对数衰减率减小，且变得不稳定。此外，当q增大到一定数 值后，二者的固有频率相互接近，达600 1/s左右。

1000MW超超临界汽轮机组振动异常问题分析摘要：本文介绍某发电厂1000MW超超临界汽轮机组在投入生产运行半年内出现的振动大导致机组停运问题的分析过程，重点在对产生振动大原因进行多方面分析，并找出振动的根本原因为同类型机组提供可借鉴经验，并在调试及正常运行期间加以避免。

关键词：汽轮机、1000MW、超超临界、振动分析某电厂1000MW超超临界汽轮机组于2018年10月投入生产，汽机为上海汽轮机厂生产的超超临界、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机。

在4个月的运行期内，经历几次启停机，振动参数基本正常，机组带满负荷能稳定运行。

但在第5个月的运行及停机过程中，存在两个振动异常现象，一是满负荷下1瓦轴振波动大，二是机组在滑停惰走过程中，轴系各瓦过临界轴振大。

一、机组振动大具体情况介绍：1.1、满负荷工况1瓦轴振波动情况2019年2月28日至3月16日，#1轴振随负荷变化而变化，负荷升高时，#1轴振增大，负荷降低时，#1轴振随之下降，在800MW负荷以下时，#1轴振单峰值在40~80μm波动；机组在满负荷1000MW工况下，1瓦轴振频繁波动并有爬升趋势，单峰值80~110μm波动，瞬时极值130μm，瓦振0.7mm/s，基本稳定不变；其它各瓦波动幅度较少，从#1轴振动曲线看，3月15日1时后有下降趋势。

从TDM系统分析可知，振动波动主要是工频成分，伴随明显的低频及二倍频分量。

DCS历史数据表明，在机组调试投运初期，1瓦轴振随负荷变化就存在明显波动现象，波动幅度30~130μm不等，频度相对要低。

查看满负荷工况下1瓦的润滑油回油温度在8个轴承中为较低，仅59.7℃。

润滑油压、油温基本不变，1瓦左下钨金温度有爬升趋势，2019年1月15日前，#1轴承左前下为81℃以下，1月27日升至83.4℃，2月11日升至88.5℃，3月10日以后，瓦温又开始上升至16日升至96.5℃，1瓦其它测点温度在70℃以下并变化不大。

（ ） 公 式 为 ： ． 的 Ｓ Ｓ ＾ ｘ Ｓ２ ＝／ ２ ￣ Ｓ＋ （ ） １
转 子 外 伸 端 会 产 生 不 平 衡 ， 起 不 平 衡 振 动 。 同 引 样 ， 高 ／ 压 缸 转 子 联 轴 器 连 接 螺 栓 紧 力 不 足 或 若 中
不 均 匀 ， 变 工 况 时 联 轴 器 连 接 状 况 恶 化 ， 生 附 在 产
影 响 更 需 综 合 考 虑 。 该 机 型 独 特 的 高 压 外 缸 圆 筒
（ ） 动 值 大 幅 波 动 时 ， 心 位 置 （ 量 轴 振 动 的 涡 ３ 振 轴 测
流 传 感 器 的 间 隙 电 压 值 ） 能 变 化 较 大 ， 时 轴 承 可 有
金 属 温 度 也 随 之 波 动 ； ４） 动 值 波 动 有 时 伴 随 着 （ 振 高 压 轴 封 蒸 汽 温 度 明 显 变 化 。 这 种 振 动 性 质 属 于 不 稳 定 同 步 振 动 ， 生 振 动 的 原 因 可 能 与 下 列 主 要 产
复 。 当 然 ， 封 供 汽 温 度 瞬 时 波 动 较 大 ， 会 造 成 轴 也
轴 封体 变 形 ， 致 动静 碰摩 发 生 。 导 （ 高 压 转 子 外 伸 端 产 生 不 平 衡 。 高 压 转 子 相 ２） 对 较 小 ， 前 端 与 盘 车 装 置 的齿 形 联 轴 器 相 连 ， 其 后 端 通 过联 轴 器 与 中压 转子 相 连 ， 端 和 后端 都 可认 前
系 相 邻 各 转 子 振 动 特 性 相 互 耦 合 ， 子 间 相 互 影 响 转
较传 统 的转 子 双 支承 结构 的机 组 显著 增 大 ， 成振 造 动 问 题 的 故 障 诊 断 和 处 理 更 加 困 难 。 如 进 行 轴 系 动 平 衡 时 ， 平 衡 位 置 的 确 定 及 加 重 对 相 邻 转 子 的 不