汽轮机轴瓦振动处理
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3号汽轮机轴瓦振动处理
陈世炯 闫 鹏 郑林忠
摘要：本文介绍了连城发电公司3号机组投产以来汽轮机轴瓦振动问题的现状和处理经过，分析了影响汽轮机轴瓦振动的各种因素，针对3号汽轮机轴瓦振动偏大的问题，提出有别于常规的处理方案，并付诸实施。通过处理，彻底解决了3号机组自投产以来汽轮机轴瓦振动偏大的问题。
一、设备概况：
连城发电公司3号汽轮机为哈尔滨汽轮机厂制造的亚临界、300MW、3000 r/min、50Hz一次中间再热、单轴双缸双排汽、反动凝汽式引进优化型汽轮机组，型号N300-16.7/538/538-Ⅰ，配以哈尔滨电机厂生产的QFSN-300-2型发电机，采用静止励磁系统。每个转子由两个轴承支撑，1～2号轴承为可倾瓦，3号轴承为半可倾瓦，4号轴承为短圆瓦，5～6号轴承为圆筒瓦，各转子间均为刚性连接。通流级数36级，高压：1+12级，中压：9级，低压：2×7级。于2004年12月投产发电。
二、历年汽轮机振动处理情况
2004年12月3号机组投产，在开机冲转过程中，由于部分轴瓦振动偏大，为了降低轴瓦振动，开机过程中共进行7次动平衡试验，加配重总重量4700.8克，分别加在高中、低压转子上。动平衡试验后机组空负荷和带负荷运行各轴瓦振动情况如下：
1、空负荷运行各轴瓦振动数据：
单位：µm
2、带负荷运行各轴瓦振动数据：
单位：µm 轴瓦
负荷 高中压转子 低压转子 发电机转子
#1瓦 #2瓦 #3瓦 #4瓦 #5瓦 #6瓦
空负荷（3000r/min） 瓦振 12 5 25 29 6 9
X 42 85 60 82 45 78
Y 47 85 74 67 56
64
轴瓦
负荷 高中压转子 低压转子 发电机转子
#1瓦 #2瓦 #3瓦 #4瓦 #5瓦 #6瓦
256MW 瓦振 11 4 32 44 5 12
X 104 85 108 67 36 56 在2008年6月3号汽轮机揭缸检修中，对汽轮机高中缸、低压缸汽封进行优化改造，检修后汽轮机开机冲转，部分轴瓦仍然振动偏大，为了降低轴瓦振动，开机过程中共进行5次动平衡试验，加配重总重量9282克，分别加在高中、低压转子上。动平衡试验后机组空负荷和带负荷运行各轴瓦振动情况如下：
1. 空负荷运行各轴瓦振动数据：
单位：µm
2. 带负运行各轴瓦振动数据： 单位：µm
在2010年6月3号机组A机检修中，为了彻底消除汽轮机部分轴瓦振动偏大的问题，公司安排将汽轮机高中、低压转子返厂进行高速动平衡试验，同时对高中、低压转子存在的缺陷进行处理。此次检修结束，汽轮机开机冲转，部分轴瓦仍然振动偏大，咨询哈尔滨汽轮机厂，厂家建议将汽轮机高压调节阀运行阀序由1-2-4-5-6-3改为4-5-6-3-2-1，按照哈尔滨汽轮机厂建议，我公司更改高压调节阀运行阀序，但仍然不能解决部分轴瓦振动偏大的问题，为了降低轴瓦振动，开机过程中共进行9次动平衡试验，加配重总重量6350克，分别加在高中、低压转子上。动平衡试验后机组空负荷单阀和顺阀运行各轴瓦振动情况如下：
1. 单阀运行各轴瓦振动数据：
单位：µm Y 84 78 109 61 38 35
轴瓦
负荷 高中压转子 低压转子 发电机转子
#1瓦 #2瓦 #3瓦 #4瓦 #5瓦 #6瓦
空负荷（3000r/min） 瓦振 11 5 28 42 16
27
X 48 116 69 99 107 70
Y 52 83 98 57 68 66
轴瓦
负荷 高中压转子 低压转子 发电机转子
#1瓦 #2瓦 #3瓦 #4瓦 #5瓦 #6瓦
254MW 瓦振 12 4 32 50 18 32
X 75 106 71 68 83 74
Y 56 57 103 42 68 33
轴瓦
负荷 高中压转子 低压转子 发电机转子
#1瓦 #2瓦 #3瓦 #4瓦 #5瓦 #6瓦
197MW 瓦振 13 5 53 23 22 11
X 87 104 109 89 89 54
Y 89 100 117 62 54 53 2. 阀序改动前各轴瓦振动数据（阀序1-2-4-5-6-3）
单位：µm
3、阀序改动后各轴瓦振动数据（阀序4-5-6-3-2-1） 单位：µm
高压调节阀运行阀序调整后，由于顺阀运行部分轴瓦振动仍然偏大，连续运行存在安全隐患，汽轮机单阀运行1个月后，利用机组停备之机再次对3号汽轮机转子进行动平衡试验，试验前，根据西安热工院振动专家建议，全部拆除汽轮机A级修后现场动平衡试验中加装的所有配重块，保留高中、低转子返厂加装的配重块，重新进行动平衡试验。通过2次动平衡试验，加配重总重量4324克，分别加在高中、低压转子上。动平衡试验后机组空负荷和带负荷运行各轴瓦振动情况如下：
1. 空负荷顺阀运行各轴瓦振动数据：
单位：µm
2. 带负荷顺阀运行各轴瓦振动数据：
单位：µm
三、影响汽轮机轴瓦振动的因素分析 轴瓦
负荷 高中压转子 低压转子 发电机转子
#1瓦 #2瓦 #3瓦 #4瓦 #5瓦 #6瓦
194MW 瓦振 14 5 51 22 18 9
X 148 104 118 75 85 51
Y 107 95 121 56 53
59
轴瓦
负荷 高中压转子 低压转子 发电机转子
#1瓦 #2瓦 #3瓦 #4瓦 #5瓦 #6瓦
193MW 瓦振 12 5 53 27 24 10
X 92 104 112 86 83 53
Y 103 102 128 61 49
53
轴瓦
负荷 高中压转子 低压转子 发电机转子
#1瓦 #2瓦 #3瓦 #4瓦 #5瓦 #6瓦
空负荷（3000r/min） 瓦振 15 2 34 21 21 18
X 92 85 100 71 84 24
Y 91 78 78 69 60 36
轴瓦
负荷 高中压转子 低压转子 发电机转子
#1瓦 #2瓦 #3瓦 #4瓦 #5瓦 #6瓦
273MW 瓦振 15 5 42 20 19 16
X 101 100 115 73 99 41
Y 103 97 105 59 69 39 1、转子质量不平衡影响。汽轮机转子是一个高速旋转的机械，如果转子的质心与旋转中心不重合则会使转子的质量不平衡而引起轴瓦振动。另外转子及部件机械加工精度和装配工艺质量影响也会使转子质量不平衡引起轴瓦振动，支持轴承的选用不当稳定性差，油膜形成不好也会引起轴瓦振动。
2、轴承标高影响。转子两端都是由轴承支撑的，若轴承安装标高不在设计要求范围内，则转子两端轴承的负荷分配就不合理，负荷较轻的轴承油膜形成不好就容易诱发轴瓦自激振动、油膜振动和汽流激振，而承力较大的轴承由于载荷较大轴承乌金易发生过热引起轴瓦振动。
3、轴承自身特性影响。轴承自身特性主要包括轴瓦的紧力、顶隙和刚度等。轴瓦紧力和顶隙主要影响轴承的稳定性，若轴承稳定性太差，在外界因素影响下就容易使汽轮机轴瓦产生振动，而轴承刚度不够，在同样大小的激振力下很容易引起轴瓦较大的振动。
5、机组中心影响。严格来讲，机组中心应包括转子与汽缸或静子的同心度、支撑转子各轴承的标高、轴系连接的同心度和平直度等。如果转子与汽缸或静子的同心度偏差过大，则可能会引起汽流激振、电磁激振和动静碰磨。若联轴器法兰外圆与轴颈不同心、联轴器法兰止口或螺栓孔节圆不同心、端面瓢偏、连接螺栓紧力明显不对称时，不论圆周和端面中心数据调整的如何正确，当把连接螺栓拧紧后，都会使轴系不同心和不平直，当转子处于旋转状态时，轴系同心度和平直度会直接产生振动的激振力，引起汽轮机轴瓦振动。
6、动静间隙影响。汽轮机转子与汽缸、轴封之间都存有一定的间隙。当汽轮机转子与汽缸间隙过大时，汽轮机内效率会降低，当汽轮机转子与轴封间隙过大时可能会引起蒸汽外漏或空气漏入，从而影响机组效率和真空，当转子与汽缸、轴封间隙调整偏小时，就有可能引起动静碰磨，若碰磨发生在转轴处，则会使转子发生热弯曲而引起不稳定的普通强迫振动，使汽轮机轴瓦振动。
7、滑销系统影响。滑销系统是用于引导机组膨胀的，当滑销系统出现卡涩时，汽轮机膨胀就会受阻，引起汽轮机轴瓦振动，严重时不能开机或者引起动静碰磨。
8、运行调整影响。润滑油温影响轴瓦油膜形成的稳定性，轴封进汽温度影响轴承坐标高和端部汽封动静间隙，机组真空和排汽缸温度影响轴承坐标高，这些参数若不能调整控制到规程规定的合格值范围内，运行中对汽轮机轴瓦振动都会有一定的影响。
四、汽轮机振动处理方案制定
一般来说，运行中引起汽轮机轴瓦振动的原因很多，即有设计制造方面的原因，又有安装和检修方面的原因，同时与机组运行参数调整也有一定的关系、但结合我公司3号汽轮机历年检修和运行情况分析，3号机汽轮机在检修工艺、]质量验收以及参数调整、运行方式等方面是均安全和可靠的，都是按照设计要求和运行要求严格操作和执行。因此，运行和检修方面的问题可以排除，根据2010年西安热工院出具的3号汽轮机轴系动平衡技术报告分析，3号汽轮机轴系二阶不平衡量在高中、低压转子均有分布且不平衡量都不大，通过动平衡进一步降低轴瓦振动难度较大。针对此问题，2012年初公司邀请哈尔滨汽轮机厂研究院专家到现场调研指导，召开专题会研究讨论，制定如下处理方案。
1、3号汽轮机轴瓦振动处理应特殊对待，轴系中心调整应打破常规，让汽轮机轴系不平衡量充分突显出来，现场动平衡才会更有效果，因此，轴系中心调整不能完全按照厂家设计值进行调整，应结合机组检修和运行的实际情况，综合国内同类型机组振动处理的现场经验做必要调整。
2、根据汽轮机历年检修数据记录和影响汽轮机轴瓦振动的因素综合分析，初步确定3号汽轮机轴瓦检修方案：
① 检修中将汽轮机1号轴承净抬高0.18—0.20mm，抬高时在下瓦块45°的瓦柄下部加垫片，实际高低对轮中心调整值可在1号轴承净抬高后进行测量并确定。
② 检修中低发对轮中心调整在高低对轮调整中心确定并将对轮连接工作完成后通过低发对轮中心的实际测量值再确定。
③ 检修中1、2号轴承轴瓦间隙按设计上限进行调整，3、4号轴承瓦枕间隙按照设计下限进行调整，其它间隙调整到设计值范围内。
五、汽轮机检修实际处理情况
在2012年3月3号机组C级检修中，根据年初制定的轴瓦振动处理方案，安排对3号汽轮机1—4号轴承进行解体检修，同时调整轴系中心，具体调整情况如下：
1、1号轴承净抬高0.20mm。
2、 高低对轮中心调整值：下张口0.205mm，错口-0.43mm（设计:下张口0.1778mm，错口-0.4064mm）。
