鈕志峰，張平

(江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇 常州 213011)

1 #3軸承振動的特點

GE公司的S109FA機組在實際運行中常會發(fā)生#3軸承振動不穩(wěn)定的問題，甚至會導致機組的遮斷，嚴重影響了機組的安全、經濟運行。

各運行單位雖然采取了一些降振措施，但仍然不能徹底消除振動問題。作者對江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司2套S109FA機組運行中#3軸承振動的情況進行觀察，發(fā)現#3軸承的振動有一定的規(guī)律性。以#1機組在2011年更換燃氣輪機轉子前的工況為例(如圖1所示)，在機組每天啟、停的情況下，#3軸承3X軸振表現為:一天忽高一天忽低，隨著啟、停交替輪換。在#3軸承3X軸振偏低的時候，特別是夏季機組連續(xù)運行的情況下，3X軸振極易誘發(fā)油膜振蕩且軸振很快大幅度增加，如不采取措施就會導致機組遮斷。在氣溫低的季節(jié)也有這樣的情況，但是次數相對較少。在3X軸振偏高的時候沒有發(fā)現過運行中出現3X軸承油膜振蕩的情況。#2機組也同樣存在這樣的情況，只是參數有所不同，發(fā)生的頻率低一點，最近一次軸振是在2011年3月5日發(fā)生的，如圖2所示。

從上述#3軸承振動的特點來看，在環(huán)境條件相同的情況下，機組每天啟、停及運行的基本條件都是一致的，潤滑油溫度、透平間溫度、冷卻水溫等及燃氣輪機的硬件設備幾乎沒有發(fā)生改變。機組啟、停時唯一發(fā)生改變的是燃氣輪機的輔助風機88BT，88BN，88BD，88VG，88TK在進行輪換。對機組#3軸承振動的特點進行了對比和分析，發(fā)現#3軸承3X軸承振動的上述特點是與燃氣輪機負荷聯軸間的88－VG風機輪換相吻合的。88VG－1風機運行時#3軸承振動數值低，88VG－2運行時#3軸承振動數值高，#3軸承的振蕩都發(fā)生在88VG－1風機運行時。同樣，在#2機組上也存在這樣的規(guī)律，都發(fā)生在88VG－1風機運行的方式下。通過對比歷史曲線，該分析結果得到驗證。

圖1 #1機組更換燃氣輪機轉子前的軸振

圖2 #2機組軸振

2 88VG風機對#3軸承振動的影響

基于88VG風機和#3軸承振動的上述特點，從88VG風機的布置、機組的支撐及軸承等方面進行分析。

2.1 S109FA機組燃氣輪機支撐的特點

S109FA機組燃氣輪機支撐布置如圖3所示。整個燃氣輪機封閉在一個透平小室內，透平和壓氣機由上、下都是鉸鏈連接的支撐撐起，通過2根固定拉桿將燃氣輪機與#3軸承箱(機組的死點)固定。這樣，燃氣輪機本體以#3軸承箱為死點在水平和垂直方向有一定幅度的自由膨脹。#3軸承在前箱內，與汽機高、中壓缸一起在負荷小室內。#1軸承在燃氣輪機的壓氣機端，#2軸承在燃氣輪機的透平端。燃氣輪機主要靠連接在#3軸承箱上的2根拉桿固定，燃氣輪機的缸體被放置在上、下都是鉸鏈連接的支撐上，保證燃氣輪機本體在加熱后向排氣方向膨脹，同時也保證了燃氣輪機水平中心與汽輪機和發(fā)電機的中心保持一致，所以，燃氣輪機的2根固定拉桿對于燃氣輪機本體的水平中心至關重要。

2.2 88VG風機的作用及對拉桿的影響

圖3 S109FA機組燃氣輪機支撐布置圖

S109FA機組將#3軸承、負荷短軸、燃氣輪機固定拉桿等封閉在負荷小室內，可起到隔音降噪的作用(如圖3所示)。在機組負荷小室頂部裝設2臺88VG冷卻風機，分別安裝在負荷聯軸間的頂部和機組軸系左、右兩側，出風口在負荷小室頂部中間，即2臺88VG風機中間。在機組運行期間，2臺風機1臺運行1臺備用。88VG風機將負荷小室外部的低溫空氣吹入負荷小室，熱空氣通過負荷小室頂部出風口流出，以保持負荷小室溫度不會過高。

88VG風機分別布置在負荷小室的左、右兩側，機組正常運行時1臺風機運行，環(huán)境中溫度較低的空氣被吹入負荷小室，在88VG運行風機一側的負荷小室內形成一個溫度相對較低的區(qū)域，而備用88VG風機一側的負荷小室溫度相對較高，這樣，在負荷小室內左、右兩側就出現了空間溫度的差異。這個溫度的差異直接導致燃氣輪機左、右固定拉桿在長度方向的變形出現了偏差，在實際運行中，拉桿中心隨溫度變化情況(以#2機組為例，環(huán)境溫度22℃)見表1。

由于燃氣輪機本體支撐布置的特點，燃氣輪機兩側的固定拉桿在長度上出現偏離，使得燃氣輪機的中心在水平方向出現了偏離。

另外，燃氣輪機#1，#2軸承隨燃氣輪機本體位移可在水平和垂直方向移動，在燃氣輪機中心出現水平方向位移時，燃氣輪機轉子能很好地維持在瓦間的合理位置;而機組的#3軸承箱是固定的，燃氣輪機水平中心的偏離導致機組轉子在#3瓦中偏離了平衡位置，當轉子偏離平衡位置較遠時，#3軸承各瓦塊的載荷分配就會出現偏差，達到一定的條件時就會出現油膜渦動;同時，遠離軸的那個瓦塊會因為動壓力的喪失而出現顫振，從而大大降低軸承的穩(wěn)定性，積累到一定程度后，#3軸振極易導致油膜振蕩且軸振快速上升。

3 實際運行中的應對措施

2010－09－30，#1機組運行時，#3軸承3X發(fā)生振蕩并呈發(fā)散狀，振動值為0.055～0.095 mm并向上攀升。于是，將負荷小室風機切換至備用的88VG風機運行，在88VG風機切換并運行20 min后，#3軸承振動逐步回落并恢復正常。當時的運行參數曲線如圖4所示。

2011－03－05，#2機組運行中#3軸承3X發(fā)生振蕩并呈發(fā)散狀，振動值為0.03～0.08 mm并向上攀升，于是將負荷小室風機88VG風機切至備用風機運行，在運行一段時間后，#3軸承振動逐步回落并恢復正常。

圖4 2010－09－30#1機組運行曲線

4 結論

燃氣輪機中心的改變是引起#3軸承振動不穩(wěn)定的根本原因，這種中心的改變包含了垂直方向和水平方向，燃氣輪機水平方向中心的改變更容易導致#3軸承振動的不穩(wěn)定，88VG風機是導致燃氣輪機中心水平方向的改變的主要因素。燃氣輪機透平間溫度高直接導致燃氣輪機中心垂直方向改變，但是這種改變不會直接導致#3軸承不穩(wěn)定。

例如，在同一天，#2燃氣輪機透平間溫度為150℃左右時#3軸承振動仍穩(wěn)定，但是#1燃氣輪機透平間溫度約135℃時#3軸承振動卻極不穩(wěn)定。所以，當燃氣輪機中心垂直方向的改變與水平方向的改變疊加到一定條件時就會引起#3軸承振動的不穩(wěn)定。

建議對負荷小室風機88VG設置進行改進，因為風機的冷卻造成了燃氣輪機拉桿的不對稱變形，導致燃氣輪機水平方向中心改變?？梢詫⑦M風口設置在負荷小室的頂部中間，出風口分別設置在負荷小室頂部的左右兩側，避免在負荷小室內形成溫差，導致燃氣輪機2個固定拉桿的變形不同步，從而引起燃氣輪機水平中心的改變。

在燃氣輪機安裝及找中的過程中要考慮到引起燃氣輪機中心改變的各因素，不僅要考慮燃氣輪機在垂直方向的中心改變，而且也要考慮水平方向的中心改變。

在未改進前，應對措施為:及時切換88VG風機且在振動異常初期就使用，這樣效果就會更好。