趙衛(wèi)正，陳杰

（浙江浙能技術(shù)研究院有限公司，杭州310003）

660 MW超超臨界機(jī)組振動(dòng)原因分析與處理

趙衛(wèi)正，陳杰

（浙江浙能技術(shù)研究院有限公司，杭州310003）

針對某660 MW超超臨界機(jī)組低壓缸與發(fā)電機(jī)聯(lián)軸器兩側(cè)軸承在額定轉(zhuǎn)速及帶負(fù)荷時(shí)振動(dòng)偏大的問題，進(jìn)行原因分析和相關(guān)試驗(yàn)，通過在低發(fā)對輪上加重和調(diào)整低發(fā)聯(lián)軸器同心度，并增加對輪螺栓預(yù)緊力，使機(jī)組在額定轉(zhuǎn)速及滿負(fù)荷時(shí)振動(dòng)問題得以解決。

汽輪發(fā)電機(jī)組；振動(dòng)；聯(lián)軸器；預(yù)緊力

某發(fā)電廠3號機(jī)是由上海電氣集團(tuán)公司生產(chǎn)的660 MW超超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組。該機(jī)組軸系由高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子Ⅰ、低壓轉(zhuǎn)子Ⅱ、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子及8個(gè)支持軸承組成。高壓缸采用雙支撐方式，發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子采用三支撐方式，其余各轉(zhuǎn)子均為單支撐方式，機(jī)組軸系布置示意圖如圖1所示。機(jī)組在調(diào)試階段出現(xiàn)軸振超標(biāo)問題，需進(jìn)一步分析和處理。

1 額定轉(zhuǎn)速下振動(dòng)分析與處理

1.1 振動(dòng)情況及特點(diǎn)

機(jī)組在調(diào)試過程中5—8號軸振一直比較高，5號和6號軸振超過160 μm，7號和8號軸振超過80 μm，振動(dòng)主要以一倍頻分量，相位以同相分量為主，空負(fù)荷3 000 r/min時(shí)4—8號軸振如表1所示。

1.2 振動(dòng)分析與處理

動(dòng)平衡前5—8號軸承振動(dòng)均較大，其中5x和6x振動(dòng)均以一倍頻為主，且振動(dòng)相位同相，幅值和相位隨時(shí)間變化很小，分析認(rèn)為該振動(dòng)為普通強(qiáng)迫振動(dòng)，低壓缸與發(fā)電機(jī)間的靠背輪（簡稱低發(fā)對輪）可能存在質(zhì)量不平衡，決定在低發(fā)對輪上加重1 062 g。

第1次動(dòng)平衡后沖轉(zhuǎn)到3 000 r/min的振動(dòng)數(shù)據(jù)如表1所示，5號和6號軸承振動(dòng)明顯減少，其中5x通頻值由162 μm減少到92 μm，6x通頻值由164 μm減少到103μm。

第1次動(dòng)平衡后4—8號軸振仍較大，以基頻為主，且5號和6號軸振、7號和8號軸振基本上為同相，決定進(jìn)行第2次動(dòng)平衡，在低發(fā)對輪加重531 g，勵(lì)磁機(jī)與發(fā)電機(jī)間的靠背輪（簡稱勵(lì)發(fā)對輪）加重340 g。第2次動(dòng)平衡后軸振數(shù)據(jù)如表1所示，動(dòng)平衡后機(jī)組在空負(fù)荷下各軸振均達(dá)到優(yōu)良。

圖1 軸系布置示意

表1 動(dòng)平衡前后4—8號軸振數(shù)據(jù)（通頻/一倍頻∠相位）μm/μm∠°

2 帶負(fù)荷時(shí)振動(dòng)分析與處理

2.1 振動(dòng)情況及特點(diǎn)

3號機(jī)組168 h試運(yùn)行期間，在額定轉(zhuǎn)速下軸振均小于75 μm，但在滿負(fù)荷下5號和6號軸振均在125 μm以上，振動(dòng)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 機(jī)組168 h試驗(yàn)時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)（一倍頻∠相位）μm∠°

從表2看出，在機(jī)組空負(fù)荷下4x—7x振動(dòng)較小，但機(jī)組帶滿負(fù)荷時(shí)5x和6x振動(dòng)一倍頻分別為119 μm∠51°和133 μm∠62°，振動(dòng)幅值較大，相位以同相為主，滿負(fù)荷下振動(dòng)較空負(fù)荷下振動(dòng)變化量很大，分別增大105 μm∠67°和97 μm∠47°。

2.2 動(dòng)平衡處理

168 h試驗(yàn)結(jié)束后5號和6號軸振一直比較大，5x軸振一倍頻151 μm∠55°，6x軸振一倍頻174 μm∠64°，振動(dòng)幅值和相位穩(wěn)定，決定先通過動(dòng)平衡降低5號和6號軸承振動(dòng)。機(jī)組調(diào)停期間，在低發(fā)對輪上加重800 g。檢查低發(fā)對輪連接情況，低發(fā)對輪同心度35 μm，比168 h試驗(yàn)時(shí)25 μm有所增大，隨后將同心度由35 μm調(diào)整為25 μm，處理完后機(jī)組開機(jī)空負(fù)荷和滿負(fù)荷振動(dòng)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 動(dòng)平衡處理后振動(dòng)數(shù)據(jù)（一倍頻∠相位）μm∠°

從表3可以看出，在空負(fù)荷下5x和6x振動(dòng)良好，4x振動(dòng)大，對比168 h試驗(yàn)時(shí)空負(fù)荷下數(shù)據(jù)，低發(fā)對輪加重降低了5x振動(dòng)，但提升了4x和6x振動(dòng)。對比此次加重后滿負(fù)荷和空負(fù)荷數(shù)據(jù)，滿負(fù)荷時(shí)5x和6x方向振動(dòng)較空負(fù)荷時(shí)增加明顯，振動(dòng)變化量分別為116 μm∠54°和139 μm∠55°，振動(dòng)變化幅值和相位與168 h試驗(yàn)基本相同。經(jīng)動(dòng)平衡調(diào)整未能減少5x和6x帶負(fù)荷時(shí)振動(dòng)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)滿負(fù)荷和空負(fù)荷下振動(dòng)變化量大，懷疑可能是運(yùn)行參數(shù)的變化引起振動(dòng)增加，需要通過相關(guān)試驗(yàn)找出振動(dòng)變化原因。

2.3 振動(dòng)試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析

振動(dòng)試驗(yàn)主要包括變真空試驗(yàn)、變有功試驗(yàn)、變無功試驗(yàn)、變潤滑油溫試驗(yàn)、變氫溫試驗(yàn)、變軸封汽溫試驗(yàn)等，振動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 振動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)（一倍頻∠相位）μm∠°

從表4看，改變真空、無功、氫溫、密封油油溫和軸封汽溫等運(yùn)行參數(shù)，變軸封汽溫時(shí)振動(dòng)變化最大，為24 μm，但與帶負(fù)荷前后振動(dòng)變化量120 μm相差很多，運(yùn)行參數(shù)的變化與5x和6x振動(dòng)基本無關(guān)。

在進(jìn)行3號機(jī)組振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，有1臺引風(fēng)機(jī)出現(xiàn)問題，機(jī)組只能帶280 MW負(fù)荷運(yùn)行，變有功試驗(yàn)無法實(shí)施。查看機(jī)組運(yùn)行歷史曲線，振動(dòng)與有功負(fù)荷變化無必然聯(lián)系，當(dāng)有功負(fù)荷變化時(shí)，振動(dòng)可能增大也可能維持不變。

2.4 低發(fā)對輪同心度檢查

停機(jī)檢查低發(fā)對輪安裝情況，發(fā)現(xiàn)低發(fā)對輪同心度偏差達(dá)到60 μm，對比上一次調(diào)停時(shí)的25 μm同心度，兩者相差很大，運(yùn)行過程中低發(fā)對輪同心度發(fā)生偏離。

低發(fā)聯(lián)軸器采用剛性聯(lián)接，靠聯(lián)軸器接觸面的摩擦力來傳遞扭矩?；瑒?dòng)摩擦公式為：

式中：f為聯(lián)軸器接觸面摩擦力；μ為動(dòng)摩擦因素，與接觸面材料、粗糙程度有關(guān)；N為對輪螺栓工作緊力。

隨著機(jī)組負(fù)荷的增加，機(jī)組傳遞的扭矩增大，對輪接觸面的摩擦力要相應(yīng)增大，根據(jù)式（1），要求聯(lián)軸器螺栓工作緊力增加。如果聯(lián)軸器部分螺栓預(yù)緊力不足，螺栓工作緊力不夠，兩側(cè)同心度發(fā)生偏離，會(huì)導(dǎo)致兩側(cè)軸承振動(dòng)發(fā)生變化。

此次低發(fā)對輪兩側(cè)軸承振動(dòng)變化正是由于低發(fā)聯(lián)軸器部分螺栓預(yù)緊力不足引起的。

2.5 處理措施

檢修時(shí)將低發(fā)同心度調(diào)整到2.5 μm，并加大螺栓緊力，聯(lián)軸器螺栓的伸長量達(dá)到安裝要求的上限值，同時(shí)取走上一次在低發(fā)對輪上加重的800 g平衡塊。

機(jī)組啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)到3 000 r/min振動(dòng)優(yōu)良，滿負(fù)荷下5x和6x振動(dòng)最大78 μm，帶負(fù)荷過程中振動(dòng)相位和幅值穩(wěn)定，處理后空負(fù)荷和滿負(fù)荷數(shù)據(jù)見表5。

表5 處理后機(jī)空負(fù)荷和滿負(fù)荷振動(dòng)數(shù)據(jù)（一倍頻∠相位）μm∠°

3 結(jié)論

機(jī)組在額定轉(zhuǎn)速下振動(dòng)大的原因是質(zhì)量不平衡，在低發(fā)對輪上加重后，振動(dòng)達(dá)到優(yōu)良。在帶負(fù)荷過程中5號和6號軸振再次增大，振動(dòng)變化量較空負(fù)荷增大100 μm以上，通過動(dòng)平衡手段未能減少軸振，相關(guān)振動(dòng)試驗(yàn)也未發(fā)現(xiàn)振動(dòng)與某一運(yùn)行參數(shù)相關(guān)，最后停機(jī)檢查低發(fā)對輪聯(lián)接情況，發(fā)現(xiàn)機(jī)組同心度偏大，將同心度調(diào)整到2.5 μm，并增加對輪螺栓緊力后，機(jī)組在額定轉(zhuǎn)速及滿負(fù)荷時(shí)振動(dòng)大的問題都得到解決。

[1]陳乃茹.電站汽輪機(jī)聯(lián)軸器螺栓安裝預(yù)緊力分析[J].汽輪機(jī)技術(shù)，1989，31（1）∶14-20.

（本文編輯：陸瑩）

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編輯部編

Cause Analysis and Treatment on Vibration of 660 MW Ultra-supercritical Units

ZHAO Weizheng，CHEN Jie
（Zhejiang Energy Group Research and Development，Hangzhou 310003，China）

Aiming at greater vibration of couplings at both sides of low pressure cylinders of 660 MW ultrasupercritical units and generator junction box in rated rotation speed and on-load operation，the causes are analyzed and relevant tests are conducted.By increasing weight of low couplings，adjusting concentricity of low junction box and strengthening retightening force of coupling bolts，vibration of units in rated rotation speed and full-load operation is eliminated.

steam turbine generating units；vibration；junction box；pretightening force

TK268+.1

：B

：1007-1881（2014）11-0049-03

2014-09-11

趙衛(wèi)正（1987-），男，浙江臺州人，從事汽輪機(jī)組振動(dòng)處理工作。