曲賀

余熱電站機組循環(huán)水管道下沉導(dǎo)致振動增大的原因分析及處理

Causes and Treatment for Circulating Water Pipe Sinkingof Waste Heat Power Station Leading to Vibration Increase

曲賀

針對余熱電站機組運行中出現(xiàn)的振動值逐漸增大現(xiàn)象，根據(jù)幾項結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)隨振動增大而變化，結(jié)合操作系統(tǒng)的運行參數(shù)曲線追溯，做出分析判斷，找出導(dǎo)致機組振動值增大的原因，并提出解決該缺陷的處理方法。對余熱電站機組的安全運行，具有一定的指導(dǎo)意義。

汽輪機振動；逐漸增大；后汽缸導(dǎo)板間隙；循環(huán)水管道下沉；伸縮蝶閥

1　概述

余熱電站的一些機組在投入運行的幾個月后，其軸承的振動值隨著運行時間的延續(xù)而逐漸增加，其他運行參數(shù)（如軸瓦溫度、轉(zhuǎn)子軸向位移等）通常變化不大。較為嚴(yán)重的是，其振動值變化速度增加得很快，甚至迅速增大至接近聯(lián)鎖保護的設(shè)定值，只得停機檢查和處理。

振動值發(fā)生上述變化時，應(yīng)檢查其排汽缸、凝汽器等設(shè)備結(jié)構(gòu)是否伴隨有位移、接觸面出現(xiàn)間隙等變化。

如果檢查結(jié)果和上述振動變化相符，則可以認(rèn)為機組振動值增大應(yīng)當(dāng)是與凝汽器連接的循環(huán)水管道下沉造成的。

2　循環(huán)水管道出現(xiàn)下沉的判斷

2.1汽缸或凝汽器結(jié)構(gòu)變化

機組運行時，可以通過各項檢查分析判斷，以下是經(jīng)常出現(xiàn)的變化：

（1）汽缸與后導(dǎo)板的一側(cè)或兩側(cè)其接觸面出現(xiàn)間隙。

用塞尺檢查，后汽缸托架與導(dǎo)板結(jié)合面之間出現(xiàn)局部間隙。例如，對出現(xiàn)問題的某機組檢查發(fā)現(xiàn)，其單側(cè)導(dǎo)板的局部間隙達到0.35mm，停機后檢查達到0.70mm，不接觸面積＞50%。

（2）前汽缸貓爪橫銷的一側(cè)與墊塊之間的結(jié)合面出現(xiàn)間隙。

機組運行中的某個時期，隨著振動值的逐漸增大，前汽缸一側(cè)貓爪橫銷的墊塊開始緩慢向外退出，說明此時前汽缸一側(cè)貓爪橫銷與墊塊開始出現(xiàn)間隙。此時用塞尺檢查，即可以確認(rèn)。

（3）后汽缸或凝汽器相對基礎(chǔ)等固定結(jié)構(gòu)出現(xiàn)位移。

此項檢查可在基礎(chǔ)與后汽缸相近的位置設(shè)置便于測量的探針式支架作為固定測點，定期測量并將各時間的記錄比較。同時還可以定期測量并記錄和比較凝汽器各角支撐彈簧的高度變化。

機組停機后或檢修時，則檢查的項目很多，判斷也容易得多。

3　循環(huán)水管道下沉的方式和下沉導(dǎo)致機組振動值增大的原因分析

3.1循環(huán)水管道沿管道垂直方向的下沉

因基礎(chǔ)墊層不實，地埋的水平循環(huán)水管道受重力的作用垂直下沉。例如，某余熱機組循環(huán)水管道的電動蝶閥伸縮節(jié)出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，割開伸縮蝶閥附近的四根垂直管道后，管道下沉高度約為150mm，循環(huán)水管道沿管道垂直方向下沉（圖1）。

由圖1可以看出，循環(huán)水管道的下沉，直接對管道連接凝汽器即排汽缸的一端施加下沉方向的外力。例如，某余熱機組循環(huán)水管道布置在機組左側(cè)，根據(jù)凝汽器左端支撐彈簧高度壓縮變形相應(yīng)的減小，可以很清晰地解釋其后汽缸右側(cè)托架與導(dǎo)板結(jié)合面產(chǎn)生間隙的原因。

3.2循環(huán)水管道沿管道軸線的傾斜變形

地埋的水平循環(huán)水管道受重力的作用，以某支點為支撐，出現(xiàn)傾斜下沉。例如，某余熱機組凝汽器的循環(huán)水進出水管道，其四件垂直安裝的電動伸縮蝶閥，在其連接的伸縮節(jié)法蘭處，出現(xiàn)不垂直軸向的左側(cè)向上的傾斜，且四件伸縮節(jié)法蘭的傾斜方向是一致的。四件伸縮節(jié)法蘭在對面180°兩點的距離，即h2-h1≥10～20mm。循環(huán)水電動蝶閥伸縮節(jié)法蘭處的傾斜變形（圖2）。

圖1　循環(huán)水管道沿管道垂直方向下沉

由圖2可以看出，循環(huán)水管道電動蝶閥伸縮節(jié)法蘭處的傾斜變形使得伸縮節(jié)法蘭處已無壓縮余量，這使凝汽器即排汽缸受到向上方向的外力。與上例相同，某余熱機組循環(huán)水管道布置在機組右側(cè)，根據(jù)電動蝶閥伸縮節(jié)法蘭處左側(cè)向上的傾斜變形，就可以解釋其后汽缸右側(cè)托架受到向上的外力、與導(dǎo)板結(jié)合面產(chǎn)生間隙的原因。

3.3循環(huán)水管道下沉導(dǎo)致機組振動值增大的原因分析

凝汽器運行中，受到蒸汽溫度等向下方向膨脹因素的影響，在凝汽器四角底座設(shè)置支撐彈簧進行補償，否則機組將會劇烈振動而無法運行。

循環(huán)水管道下沉后，因沒有拉伸的補償余量，凝汽器各端支撐彈簧變形不一致，后汽缸在外力的作用下產(chǎn)生位移，使汽缸某一側(cè)的托架與導(dǎo)板結(jié)合面之間出現(xiàn)間隙，間隙值不斷波動變化，產(chǎn)生機械振動。后汽缸導(dǎo)板兩側(cè)振動值測量比較，在后汽缸導(dǎo)板間隙大的一側(cè)顯示振動值也偏大，說明分析是正確的。

例如，某余熱機組運行中發(fā)現(xiàn)，其振動值逐漸增大，檢查后汽缸的一側(cè)托架與導(dǎo)板結(jié)合面之間的間隙也在逐漸增大，說明機組在這階段時間內(nèi)，其循環(huán)水管道正在下沉。

4　循環(huán)水管道下沉缺陷的處理

4.1密切注意監(jiān)測振動值變化趨勢

圖2　循環(huán)水電動蝶閥伸縮節(jié)法蘭處的傾斜變形

此方式適用于機組連續(xù)運行時間短，循環(huán)水管道基礎(chǔ)未完成下沉較快趨勢的機組。當(dāng)振動值略超過規(guī)范值時，應(yīng)密切注意監(jiān)測振動值的變化趨勢，只要不出現(xiàn)故障停機的狀況，即可保持運行。這時如果檢修處理，很有可能以后隨著循環(huán)水管道基礎(chǔ)的繼續(xù)變形，振動值繼續(xù)增大，不得不重新處理。

當(dāng)振動值超過規(guī)范，接近聯(lián)鎖保護設(shè)置定值時，應(yīng)停機檢修，消除外力。

4.2機組檢修時的處理

此方式適用于機組連續(xù)運行時間較長，循環(huán)水管道基礎(chǔ)已完成下沉趨勢的機組。

（1）機組進行揭缸，割開連接后汽缸與凝汽器的喉部排汽短節(jié)，即可以消除來自循環(huán)水管道下沉的外力。

（2）將汽輪機下缸吊開至零米層，翻缸。

（3）重新調(diào)整凝汽器彈簧，使其各支座的支撐彈簧的高度一致、凝汽器受力均勻。

（4）鑿開后汽缸兩側(cè)導(dǎo)板的基礎(chǔ)，松開固定導(dǎo)板的地腳螺栓，吊開導(dǎo)板。

（5）以導(dǎo)板為基準(zhǔn)面，刮研處理，直至后汽缸托架與兩側(cè)導(dǎo)板的間隙完全消除。

（6）后汽缸就位，重新調(diào)整墊鐵，同時綜合調(diào)整汽缸橫向水平，汽封洼窩中心和前汽缸貓爪橫銷的間隙。注意在處理消除后汽缸兩側(cè)導(dǎo)板的間隙時，還應(yīng)保證前軸承座與臺板滑動面不出現(xiàn)間隙。

（7）上述調(diào)整完成，緊固導(dǎo)板的地腳螺栓并復(fù)查后，點焊墊鐵，聯(lián)接后汽缸，導(dǎo)板基礎(chǔ)二次澆灌。

例如，某余熱機組連續(xù)運行時間約兩年左右，其振動值的增加已基本穩(wěn)定。因此可進行上述方式的處理。

5　幾點體會

（1）對埋入地下的循環(huán)水管道一定要有防止沉降的措施（管道敷設(shè)前一定要用三合土夯實管溝地面，如遇較差的濕陷性土質(zhì)管道必須設(shè)支座）。在調(diào)整后汽缸兩側(cè)導(dǎo)板的間隙時，應(yīng)保證前軸承座與臺板滑動面不出現(xiàn)間隙。其處理方式比新裝機組汽缸水平的找正更麻煩，所以應(yīng)對循環(huán)水管道安裝質(zhì)量給予足夠的重視。

（2）循環(huán)水管道下沉，首先導(dǎo)致3號瓦振動值增大，以及后汽缸與導(dǎo)板出現(xiàn)間隙處的振動值增大。這是因為，在四個軸瓦結(jié)構(gòu)的機組中，3號瓦是其薄弱處，即反映在3號瓦處的振動值最敏感。2號瓦的振動值雖然也在增加，但不如3號瓦振動值增加表現(xiàn)的明顯。

（3）循環(huán)水管道下沉經(jīng)處理后，循環(huán)水管道基礎(chǔ)如不做填實等處理，仍存在松動或空洞，會使得振動在循環(huán)水管道基礎(chǔ)的松動處得到釋放。由于循環(huán)水管道的自激頻率較低，所以在轉(zhuǎn)速較低時其影響尤為明顯。這可以解釋某余熱機組中速暖機時振動值較大，而到了機組3000r/min定速時振動值反而下降的現(xiàn)象。因此認(rèn)為，如果循環(huán)水管道基礎(chǔ)得到填實，那么機組的振動值將會得到進一步改善。

［1］康松，楊建明,胥建群.汽輪機原理［M］.中國電力出版社，2000.

［2］寇勝利.汽輪發(fā)電機組的振動及現(xiàn)場平衡［M］.中國電力出版社，2007.

TQ172.622.22

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