高翔

摘 要：汽輪機(jī)組的運(yùn)行情況直接影響著與之相關(guān)的工藝工序和設(shè)備，一旦汽輪機(jī)組發(fā)生故障，將會(huì)造成嚴(yán)重的后果，基于此本文分析350MW雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)異常，首先從振動(dòng)異常原因展開(kāi)分析，探索診斷理論，接著分析機(jī)組振動(dòng)異常的現(xiàn)象，提出現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡的處理手段，并根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡后振動(dòng)的分析，提出停機(jī)檢修，沖洗堵塞根管的手段，供相關(guān)研究學(xué)者參考借鑒。

關(guān)鍵詞：振動(dòng)異常；熱不平衡；剛性聯(lián)軸節(jié)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.184

0 前言

目前300MW的雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)組在實(shí)際的運(yùn)營(yíng)中已經(jīng)得到廣泛的推廣，適用的環(huán)境是易于產(chǎn)生靜電的區(qū)域，這種區(qū)域的普遍狀態(tài)是干燥缺水，而且在機(jī)組內(nèi)部定子和轉(zhuǎn)子需要用水冷卻，另外定子的鐵芯和端頭結(jié)構(gòu)使用的是空氣冷卻方式。因?yàn)闄C(jī)組底座和端蓋是不需要安裝防爆和密封裝置的，所以發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)就比較簡(jiǎn)潔。

1 振動(dòng)異常原因分析及診斷

在350MW雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)組的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，負(fù)責(zé)冷卻回路的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是均勻排列布置的，回路呈對(duì)稱分布，要想使機(jī)組的轉(zhuǎn)子在縱向和橫向上實(shí)現(xiàn)均勻散熱，就要讓各支管保持通流性的良好。如果在發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)管道過(guò)熱彎曲的現(xiàn)象，機(jī)組就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)異常[1]。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的冷卻水流量不均勻也會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)異常的現(xiàn)象，而流量水不均勻的原因是分支路存在堵塞現(xiàn)象，不同程度的堵塞使得回路中水流速度大小不一，水流量的過(guò)多或過(guò)少破壞轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡。另外轉(zhuǎn)子具備熱量不易被帶走的特點(diǎn)，當(dāng)結(jié)構(gòu)內(nèi)組成負(fù)荷逐漸升高，溫差逐漸加大，支管就會(huì)發(fā)生熱彎曲。上述現(xiàn)象稱為轉(zhuǎn)子熱不平衡。相關(guān)的理論計(jì)算得出結(jié)論，轉(zhuǎn)子的熱不平衡隨著轉(zhuǎn)子的徑向溫差的升高而升高。

例如在某實(shí)驗(yàn)中對(duì)機(jī)組進(jìn)行變有功的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)定在機(jī)組無(wú)功且數(shù)據(jù)不變時(shí)，調(diào)整機(jī)組至有功狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)其中編號(hào)為5、6的機(jī)組瓦振動(dòng)與有功大小成正比，當(dāng)有功增大到350MW時(shí)，5號(hào)瓦振動(dòng)最終提升到109μm，在30min內(nèi)，振動(dòng)持續(xù)變化，數(shù)值達(dá)123μm，在此之后，數(shù)據(jù)未發(fā)生明顯變化，達(dá)到平衡穩(wěn)定狀態(tài)。在這一變化時(shí)間內(nèi)，無(wú)論機(jī)組的有功無(wú)功變化，其中振動(dòng)變化量和負(fù)荷變化量基本一致，在瓦振動(dòng)升至較大值以后，出現(xiàn)負(fù)荷降低的現(xiàn)象，振動(dòng)的頻率逐漸降低到較小幅值。過(guò)程具備重復(fù)性。當(dāng)汽發(fā)輪存在一定的不足，振動(dòng)就會(huì)在某運(yùn)行情況下突然發(fā)生變化，而且變化值不會(huì)隨著負(fù)荷值的降低而降低。

2 機(jī)組振動(dòng)異?，F(xiàn)象

在機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)以后容易出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象，當(dāng)使用的機(jī)組為汽輪機(jī)N350-24.2/566/566時(shí)，該機(jī)組的內(nèi)部構(gòu)件包括一次雙缸兩排氣、反動(dòng)凝氣式機(jī)組、雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)。其中機(jī)組軸系的構(gòu)成為高、中、低壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、集中電環(huán)轉(zhuǎn)子，使用剛性的聯(lián)軸節(jié)連接各個(gè)轉(zhuǎn)子，使用雙軸承支撐各個(gè)轉(zhuǎn)子。該機(jī)組在投入運(yùn)營(yíng)之后，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)發(fā)電機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速，數(shù)據(jù)為840r/min，運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間之后，其中的一個(gè)瓦軸振逐漸升高，幅值最大達(dá)100μm，經(jīng)過(guò)維修之后，開(kāi)機(jī)使用時(shí)的崗定速為3000r/min，該瓦軸振的幅值恢復(fù)至41μm，但是在后來(lái)的帶負(fù)荷運(yùn)作過(guò)程中，軸振的升高幅度仍然很大，在負(fù)荷值為350MW時(shí)，瓦軸振的值為129μm，已經(jīng)超過(guò)系統(tǒng)設(shè)置的報(bào)警值125μm，軸振超過(guò)報(bào)警值意味著機(jī)組已經(jīng)無(wú)法安全運(yùn)行。

3 現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡處理

當(dāng)機(jī)組的定速為3000r/min，在帶負(fù)荷的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，發(fā)電機(jī)兩端的軸瓦軸振處于分量相同狀態(tài)，檢查轉(zhuǎn)子的同軸度，使用的方式是打表測(cè)量，測(cè)量的部位是汽輪機(jī)的兩個(gè)支撐軸承、汽輪機(jī)的半聯(lián)軸。檢查汽缸的同心度，檢查汽封洼窩中心，通過(guò)測(cè)量判斷偏移程度，進(jìn)而找到轉(zhuǎn)子出現(xiàn)偏移的影響因素。產(chǎn)生的熱彎曲不平衡發(fā)生在轉(zhuǎn)子的中部或者是兩端，那么不平衡的級(jí)別為1階或者是3階。例如在實(shí)際的運(yùn)營(yíng)情況中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子處于1階或2階不平衡時(shí)，其臨界轉(zhuǎn)速值將會(huì)低于3000r/min，當(dāng)轉(zhuǎn)子的熱不平衡發(fā)生在中部或者是兩端，那么就會(huì)與之產(chǎn)生同方向的振動(dòng)增量。某機(jī)組在運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中曾經(jīng)停止運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間，在冷態(tài)情況下，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩端的軸瓦軸振幅值低于100μm，在這種狀態(tài)下，發(fā)電機(jī)處于很好的平衡狀態(tài)，進(jìn)一步證明發(fā)電機(jī)的振動(dòng)是由于可逆的熱彎曲造成的，這種熱彎曲會(huì)在機(jī)組壓力減小的情況下逐漸消失。在實(shí)際的操作中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)機(jī)組的汽法對(duì)輪質(zhì)量加重0.72KG，那么機(jī)組的運(yùn)行會(huì)減小振動(dòng)，最大的幅值是63μm。與此同時(shí)在機(jī)組帶負(fù)荷的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，機(jī)組的矢量變化值較大，所以可以說(shuō)明在動(dòng)平衡的前后，轉(zhuǎn)子的振動(dòng)增量減小值幅度相同，而且變化方向相同。

4 停機(jī)檢修，沖洗堵塞根管

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，機(jī)組在動(dòng)平衡前后、空載負(fù)荷情況下，各發(fā)電機(jī)軸振的變化量保持一致。這一現(xiàn)象表明在動(dòng)平衡前后，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上仍然存在熱不平衡現(xiàn)象，而且這時(shí)存在的熱不平衡幅值較穩(wěn)定，根據(jù)這一特點(diǎn)推斷出不平衡發(fā)生的部位。為了避免該現(xiàn)象，要進(jìn)行停機(jī)檢修，在檢修時(shí)首先測(cè)量發(fā)電機(jī)各個(gè)出水孔的水流量，通過(guò)流量判斷各個(gè)出水孔是否存在堵塞狀況，將堵塞的出水口標(biāo)記清楚，然后進(jìn)行統(tǒng)一的清洗，其中堵塞嚴(yán)重的要使用大流量進(jìn)行較大力度的沖洗，也可以使用高壓氮?dú)鈱?duì)根管進(jìn)行清潔，經(jīng)過(guò)反復(fù)的沖洗，可以很大程度的解決冷卻水流管流量不均勻的情況[2]。在實(shí)際的運(yùn)營(yíng)中根據(jù)機(jī)型的不同，流量應(yīng)達(dá)到不同標(biāo)準(zhǔn)，具體的數(shù)值還需要參照《汽輪發(fā)電機(jī)繞組內(nèi)部水系統(tǒng)檢驗(yàn)方法及評(píng)定》的規(guī)定，基本是要實(shí)現(xiàn)最小流量出水管的流量值達(dá)到所有出水管平均水流量的85%，個(gè)別情況需要達(dá)到90%。

5 總結(jié)

綜上所述，在350MW雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)組中，冷卻水管的水流量不均勻會(huì)引發(fā)熱彎曲，導(dǎo)致帶負(fù)荷運(yùn)營(yíng)時(shí)機(jī)組的軸振值不斷上升，而加重汽發(fā)對(duì)輪可以降低振動(dòng)，這是一種臨時(shí)穩(wěn)定機(jī)組運(yùn)行的手段，另外一種徹底解決熱彎曲的手段是清洗機(jī)組，經(jīng)過(guò)仔細(xì)反復(fù)的沖洗，加上流量的合理規(guī)劃，能夠使冷卻水管運(yùn)行良好，實(shí)現(xiàn)機(jī)組振動(dòng)異常的徹底有效處理。

參考文獻(xiàn)：

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