郭爽，王羽，王燕東

某600MW亞臨界空冷機(jī)組沖轉(zhuǎn)定速過程分析

郭爽1，王羽2，王燕東1

（1.白音華金山發(fā)電有限公司，內(nèi)蒙古026200；2.華電電力科學(xué)研究院，遼寧沈陽110000）

針對(duì)某電廠一臺(tái)600MW亞臨界汽輪發(fā)電機(jī)組首次啟動(dòng)成功，但第2、3次由于振動(dòng)大而啟動(dòng)失敗的問題，通過對(duì)機(jī)組啟動(dòng)的運(yùn)行參數(shù)及振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，認(rèn)為振動(dòng)大的主要原因是在熱態(tài)啟動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲。通過盤車消除轉(zhuǎn)子彎曲以及制定針對(duì)性的啟動(dòng)措施，使機(jī)組再次成功啟動(dòng)，對(duì)其他機(jī)組啟動(dòng)方式具有借鑒意義。

汽輪機(jī)；彎曲；振動(dòng)大；啟動(dòng)失敗

0 引言

近年來，節(jié)能減排作為國家能源發(fā)展的主要目標(biāo)之一，為了提高汽輪機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，減小動(dòng)靜間隙帶來的漏汽損失是最為直接的手段之一。因此汽輪機(jī)在設(shè)計(jì)、安裝、檢修等過程中，動(dòng)靜間隙會(huì)設(shè)置的盡量小。但是如果動(dòng)靜間隙過小，通常會(huì)使汽輪機(jī)發(fā)生動(dòng)靜碰磨，從而導(dǎo)致振動(dòng)過大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響機(jī)組的正常啟動(dòng)以及安全運(yùn)行[1-2]。

1 機(jī)組簡介

某廠機(jī)組為亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、直接空冷凝汽式機(jī)組，額定功率600M W，工作轉(zhuǎn)速3000r/m in，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向由汽輪機(jī)側(cè)向發(fā)電機(jī)側(cè)看為順時(shí)針。該汽輪機(jī)組高中壓轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速1593r/m in。軸系共4個(gè)轉(zhuǎn)子，9個(gè)軸承，軸承具體分布情況如圖1所示。

圖1 軸承分布圖

2 啟機(jī)過程

2.1 第一次啟動(dòng)

2016年10月24日23點(diǎn)30分機(jī)組開始啟動(dòng)，啟動(dòng)前主汽溫度為313℃，主汽壓力3M Pa，再熱溫度270℃，再熱壓力0.2M Pa，調(diào)節(jié)級(jí)蒸汽溫度46.5℃，調(diào)節(jié)級(jí)金屬溫度47.6℃，絕對(duì)膨脹5.5m m，高中壓缸脹差0.9m m，低壓缸脹差8.6m m，偏心43μm。在600r/m in經(jīng)過40m in暖機(jī)，2000r/m in經(jīng)過2.5h暖機(jī)，機(jī)組在25日3點(diǎn)20分定速至3000r/m in，此時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)見表1（通頻振動(dòng)）。

表1 機(jī)組3000r/m in振動(dòng)數(shù)據(jù)μm

由于凝泵堵塞，10月25日3點(diǎn)41分機(jī)組發(fā)生跳機(jī)。

2.2 第二次啟動(dòng)

10月25日4點(diǎn)38分，處理好缺陷。進(jìn)行了第二次沖轉(zhuǎn)（此時(shí)轉(zhuǎn)速已降至90r/m in）。沖轉(zhuǎn)前主汽溫度為393℃，主汽壓力10M Pa，再熱溫度365℃，再熱壓力0.9M Pa，調(diào)節(jié)級(jí)蒸汽溫度249℃，調(diào)節(jié)級(jí)金屬溫度257℃，絕對(duì)膨脹12.3m m，高中壓缸脹差3.6m m，低壓缸脹差12.7m m，軸系振動(dòng)值正常。啟動(dòng)過程直接升速，中間轉(zhuǎn)速?zèng)]有停留，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到1506r/m in時(shí)，1瓦和2瓦軸振動(dòng)過大，超過跳機(jī)值導(dǎo)致機(jī)組發(fā)生跳機(jī)。表2給出了跳機(jī)時(shí)各瓦軸振動(dòng)數(shù)據(jù)。

表2 機(jī)組1506r/m in振動(dòng)數(shù)據(jù)μm

其中2X方向伯德圖如圖2所示。

2.3 第三次啟動(dòng)

第二次機(jī)組發(fā)生跳機(jī)后，1瓦處偏心值達(dá)到129μm，遠(yuǎn)超第一次啟動(dòng)前的43μm，此時(shí)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子已發(fā)生彎曲，在盤車7小時(shí)后，偏心值恢復(fù)至38μm。14點(diǎn)20分，機(jī)組進(jìn)行第三次啟動(dòng)。沖轉(zhuǎn)前主汽溫度為313℃，主汽壓力3.5M Pa，再熱溫度324℃，再熱壓力0.4M Pa，調(diào)節(jié)級(jí)蒸汽溫度227℃，調(diào)節(jié)級(jí)金屬溫度226℃，絕對(duì)膨脹13.6m m，高中壓缸脹差2.2m m，低壓缸脹差12.6m m，偏心38μm。在600r/m in暖機(jī)20m in，期間振動(dòng)幾乎沒有變化，因此機(jī)組繼續(xù)沖轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速達(dá)1387r/m in時(shí)，振動(dòng)超過跳機(jī)值發(fā)生跳機(jī)。表3給出了跳機(jī)時(shí)各瓦軸振動(dòng)數(shù)據(jù)，圖3給出了2X振動(dòng)伯德圖。

圖2 2X伯德圖

表3 機(jī)組1387r/m in振動(dòng)數(shù)據(jù)μm

圖3 2X伯德圖

2.4 第四次啟動(dòng)

第三次機(jī)組發(fā)生跳機(jī)后，1瓦處偏心值超過傳感器量程，通過就地打表測得偏心值為700μm，另在2瓦處進(jìn)行的就地偏心測量值在60μm左右，數(shù)據(jù)表明高中壓轉(zhuǎn)子已發(fā)生嚴(yán)重彎曲。通過兩天的盤車，1瓦處偏心值恢復(fù)至36μm，2瓦處偏心值穩(wěn)定在10μm左右。10月27日16點(diǎn)10分，機(jī)組重新進(jìn)行啟動(dòng)。沖轉(zhuǎn)前主汽溫度為326℃，主汽壓力3.9M Pa，再熱溫度286℃，再熱壓力0.4M Pa，調(diào)節(jié)級(jí)蒸汽溫度200℃，調(diào)節(jié)級(jí)金屬溫度200℃，絕對(duì)膨脹12.9m m，高中壓缸脹差0.8m m，低壓缸脹差9.7m m，偏心36μm。在1000r/m in下，振動(dòng)一切正常，從1000r/m in開始到臨界區(qū)之前，每隔100r/m in進(jìn)行短暫停留來判斷機(jī)組是否發(fā)生碰磨，最終在17點(diǎn)轉(zhuǎn)速升至2000r/m in，經(jīng)過1.5h暖機(jī)，機(jī)組在18點(diǎn)50分順利定速3000r/m in，機(jī)組振動(dòng)一切正常，振動(dòng)數(shù)據(jù)見表4。碰磨，引起轉(zhuǎn)子局部過熱，溫度不均導(dǎo)致轉(zhuǎn)子彎曲，又進(jìn)一步加大碰磨程度，由此惡性循環(huán)使轉(zhuǎn)子無法通過臨界轉(zhuǎn)速。

第三次屬于溫態(tài)-1啟動(dòng)，雖然經(jīng)過七個(gè)小時(shí)的暖機(jī)，將偏心恢復(fù)至38μm，但對(duì)于由彎曲大引起振動(dòng)跳機(jī)的轉(zhuǎn)子，即使偏心值回到正常值，有時(shí)轉(zhuǎn)子可能還存在彎曲。雖然600r/m in時(shí)振動(dòng)不大，但升速中振動(dòng)增長較快，此時(shí)已發(fā)生碰磨，沒有采取消除摩擦振動(dòng)相應(yīng)措施，選擇了繼續(xù)沖轉(zhuǎn)，最終仍沒有通過臨界轉(zhuǎn)速。

第四次屬于溫態(tài)-1啟動(dòng)，對(duì)啟動(dòng)參數(shù)進(jìn)行了合理匹配，在非臨界區(qū)不同轉(zhuǎn)速下停留，觀察振動(dòng)變化，進(jìn)行摩擦啟動(dòng)，及時(shí)消除了碰磨，最終使機(jī)組順利定速至3000r/m in，之后的超速試驗(yàn)、嚴(yán)密性試驗(yàn)也都順利進(jìn)行[3-4]。

表4 機(jī)組3000r/m in振動(dòng)數(shù)據(jù)μm

其中2X方向伯德圖如圖4所示。

圖4 2X伯德圖

3 啟機(jī)過程分析

雖然第一次沖轉(zhuǎn)定速到3000r/m in，但接下來的兩次啟動(dòng)都無法過臨界，第四次經(jīng)過調(diào)整順利啟動(dòng)，現(xiàn)將每次啟動(dòng)過程總結(jié)如下：

大修后，第一次為冷態(tài)啟動(dòng)，機(jī)組運(yùn)行參數(shù)正常，順利定速至3000r/m in，振動(dòng)一切正常，而后由于凝泵堵塞發(fā)生了跳機(jī)。

第二次屬于溫態(tài)-2啟動(dòng)，由于汽缸本體部件收縮不均，需要啟動(dòng)參數(shù)合理匹配，否則溫態(tài)啟動(dòng)易發(fā)生摩擦振動(dòng)。從伯德圖可以看出振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速增長斜率較大，即振動(dòng)增長過快，振動(dòng)幅值已很高，此時(shí)已發(fā)生了動(dòng)靜

4 結(jié)語

雖然第一次啟動(dòng)，機(jī)組順利定速至3000r/m in，但在接下來的兩次啟動(dòng)中均無法通過臨界轉(zhuǎn)速，通過運(yùn)行參數(shù)和振動(dòng)數(shù)據(jù)的分析，制定了啟動(dòng)措施，在第四次啟動(dòng)機(jī)組順利達(dá)到3000r/m in。通過分析啟動(dòng)過程可以得以下結(jié)論：

（1）啟機(jī)過程要嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程，還要特別注意汽缸蒸汽過熱度、脹差、上下缸溫差等與振動(dòng)相關(guān)的參數(shù)，避免引起動(dòng)靜碰磨導(dǎo)致振動(dòng)增長。。

（2）對(duì)于大修后的機(jī)組，啟機(jī)過程可能會(huì)發(fā)生輕微碰磨，為使振動(dòng)不發(fā)生發(fā)散，可通過在非臨界區(qū)不同轉(zhuǎn)速下短暫停留來判斷及避免發(fā)生碰磨。

（3）可通過轉(zhuǎn)子兩端進(jìn)行偏心值測量，以便互相校驗(yàn)，更能準(zhǔn)確判斷轉(zhuǎn)子是否發(fā)生彎曲。

（4）對(duì)于溫態(tài)啟動(dòng)機(jī)組，根據(jù)缸體金屬溫度選擇合理的啟動(dòng)參數(shù)。

（5）啟機(jī)過程一定遵循“防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求”的規(guī)定，振動(dòng)大時(shí)嚴(yán)禁沖臨界。

[1]王政先.某350M W機(jī)組首次沖轉(zhuǎn)定速過程分析[J].發(fā)電與空調(diào),2016，37（4）：39-41.

[2]孫奉仲.大型汽輪機(jī)運(yùn)行[M].1版.北京：中國電力出版社，2005.

[3]郭寶仁，常浩.汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)診斷技術(shù)問答[M].1版.北京：中國電力出版社，2016.

[4]防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求[M].國家能源局，2014.

Process Analysis of a 600MW Subcritical Air-cooled Unit Speed Up to 3000r/min

GUO Shuang1，WANG Yu2，WANG Yan-dong1
（1.Baiyinhua Jinshan Power Generation Co.，Ltd，Inner Mongolia 026000，China；2.Huadian Electric Power Research Institute，Shenyang 110000，China）

For a 600M W subcritical Turbo-generator Unit,the firststart-up succeed,butthe second and the third start-up failed due to the vibration wastoo large.By analyzing the operating param eters and the vibration data,the resultthat the rotor w as bending was proposed.W hen the bending restored to norm althrough barring and then som e m easures were taken，the fourth start-up succeed.There isreference significance forotherunits’start-up.

steam turbine；bending；serious vibration；failed start-up

TM 621.3

B

2095-3429（2017）01-0048-03

2016-12-27

修回日期：2017-02-15

郭爽（1972-），男，內(nèi)蒙古赤峰人，學(xué)士，工程師，主要從事發(fā)電廠運(yùn)行管理工作。

D O I：10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.01.011