1、1论析某汽轮发电机组运行中振动原因及对策摘要：文章结合某发电厂汽轮发电机组的运行的实践经验，阐述了汽轮机启动时发生振动等问题，分析了引起机组振动的原因及预防措施，并提出了有效地解决对策。旨在为了避免因操作不当导致机组振动打闸停机、反复启动或引起大轴弯曲的设备损坏等事故，达到安全经济启动汽轮发电机组。 关键词： 汽轮机 启动 振动 原因 对策 中图分类号：U664 文献标识码： A 文章编号： 一、汽轮发电机组的现状 某发电厂，汽轮机组是一台超高压、一次中间再热、单轴、三缸三排汽冷凝式的汽轮机组，主汽压力 12.75MPa， 主、再热蒸汽温度 535。在结构上， 汽轮机的通流部分由高、中、低三部
2、分组成，高压缸采用的是双层缸， 中、低压缸采用的是单层缸。其中电厂 5 号、8 号机组冷态启动非常困难， 经常在冷态启动中因轴瓦振动大打闸， 需重新启动， 甚至多次启动才能成功。本文主要分析引起机组振动的原因，并提出了解决的对策，以供大家参考。 二、引起机组振动的原因分析 2.1 汽轮机金属的温度差异 汽轮机的启动过程实际是一个对汽缸转子逐渐的加热过程， 随着汽轮机冲转开始，汽缸和转子被加热，温度不断升高，汽缸的内、外壁经2过传导加热使外壁温度升高，在内外壁之间存在着温差，内壁热膨胀快，而外壁热膨胀慢； 特别在机组热态启动时，各金属壁 (汽缸内、外及上、下壁) 之间在启动前就可能已经存在温差，
3、或由于机组主汽管道或汽缸疏水不充分，发生水冲击，导致汽缸上、下缸壁温差增大，控制不好易使汽缸变形，内部径向间隙变化较大，引起机组振动。因此，如果想要安全启动汽轮机，采用自然冷却方式降低金属壁温，大约需要 40h 后缸温差降至 50 以下，才能确保机组启动成功。 2.2 汽缸、转子出现热变形现象 （1）汽缸法兰内外壁温差的影响。汽缸法兰内外壁温差引起的热变形也会使机组产生振动，高中压缸的水平法兰厚度约为汽缸厚度的 4 倍。由于加热条件的不同，法兰温度的升高滞后于汽缸，两者会产生温差，使汽缸的热膨胀受到法兰的制约，容易产生金属变形。严重时会引起动静部分碰摩， 导致机组振动。因此， 在机组启动时为减
4、少法兰内外壁温差， 要合理地投用法兰螺栓加热装置，使法兰的温度变化跟上汽缸温度的变化，减少汽缸法兰的热变形。 （2）转子热弯曲的影响。在汽轮机启动前由于上、下汽缸存在温差，使转子上、下部分也存在温差，或由于轴系的加工质量存在问题，造成转子的质量中心不平衡，再加上温差的影响，转子会产生热弯曲。在热弯值较大的情况下，启动汽轮机运行，其产生的不平衡离心力，很有可能会使机组产生强烈振动。所以在机组启动前要核实、测量转子热弯曲值，一般不允许超过原始值的 0.02mm。若转子热弯曲值过大要延长盘车时间，检查汽缸温差，各疏水是否充分。待弯曲值降低至正常值后，盘3车电流稳定，内部无摩擦声，方能启动。 2.3
5、润滑油温的高低变化 （1）润滑油温的高低直接影响润滑油膜的建立。润滑油温过高时，润滑油的黏度降低， 在轴承内油膜难以建立，造成油膜不稳而引起机组振动。润滑油温过低时，油的黏度增大，在轴承内油膜的厚度增大，承载能力下降，使油膜不稳引起机组振动。所以在机组启动和运行中， 要及时调整润滑油温在 3845范围内最佳。 （2）如果润滑油供油不足，或轴承进油节流孔堵塞，会造成油膜不稳定或油膜破坏引起振动。因此，开机前做准备工作时，一定要全面检查，并检查到位。 2.4 临界转速过长 高、中、低压几个转子，加上发电机转子及励磁机转子，组成的轴系很长，每个转子的临界转速在安装或运行一阶段后通常有所偏移，临界转速
6、带较宽，加上基础框架和轴承座等具有较低的自振频率，这样在工作转速以下，转子就具有很多个临界转速和共振转速，以致在启动过程中很难找到一个合适的停留暖机转速。电厂 5 号机改造后，就出现过临界转速偏离设计值。开机时，按照规程规定转速在 1500r/min 暖机时，由于离临界转速较近，机组振动大被迫停机， 重新确定暖机转速1400r/min， 启动才能成功。因此，机组检修后启动时，要注意临界转速是否发生变化，暖机转速要离临界转速约 150200r/min。 2.5 汽轮发电机组部件问题 整个汽轮发电机组构件很多、轴系较长，如若某处由于某种原因在4机组启动过程中膨胀受阻存在不畅现象，譬如：基础台板、轴
7、承和挡油环、汽缸静止部件等，在机组启动特别是在冷态启动时，由于某部件存在轻微卡涩，如果启动升速较快，暖机时间不充分，没等到轻微受卡部件得到膨胀，使动静间隙恢复至正常范围，将会发生碰摩现象，引起振动增大，稍有不慎，就可能会发生因振动大停机，该电厂几台 220MW 机组均不同程度的存在此现象。因此，在开机时，要密切注意各轴承的轴振和盖振变化，根据情况多设暖机点，尽量增加机组进汽量，保证轴封供汽充足，润滑油温不能偏离规定值，发电机入口风温不能很低，并网后尽可能接带负荷，让受热较少的部件尽可能得到加热膨胀。从而达到安全启动的要求。 三、解决机组启动中振动的对策 在机组启动时，运行人员首先要进行符合规定
8、的测振监视，否则汽轮机不应启动；其次， 冲转前大轴晃动度、差胀、汽缸和法兰各部件的温差、蒸汽参数应符合要求，否则禁止冲动转子；再者，要合理地选择暖机转速，稳定暖机转速应避开各阶临界转速的振动灵敏区。根据机组振动现象，分析机组振动原因，合理地采取相应技术措施，保证每次启动一次成功。 3.1 金属部件膨胀受阻引起振动的对策 为了减少机组启动振动，电厂根据 220MW 机组的特殊情况，针对 8号机组在冷态启动冲转升速过程中 28 号瓦振动可能超限的情况，制定了以下防止启动时的振动措施： （1）机组启动时，控制低压差胀负值，在冲转前低压差胀应大于-52.0mm。如发现差胀异常，可以提前轴封供汽，维持较
9、高真空。 （2）严格监视汽轮机盘车运行时的振动，倾听各瓦声音，如有异常查明原因，消除后再启动。 （3）机组冷态启动时，为降低凝器热负荷，尽量增大二、三级旁路减温水量(同时应防止二级旁路振动，保持凝结水压力稳定时，二级旁路维持在 50 %开度)。 （4）冲转过程中保持润滑油温度稳定在 40左右。 （5）冲转后盘车停运时，盘车润滑油门不关闭。 （6）冷态启动过程，在 500r/min 暖机 5min，全面检查各瓦振动、声音。在 800r/min 暖机到汽缸壁温度超过 150以上，再选择 200r/min升速率升速至 1400r/min。1400r/min 暖机 2030min。综合分析机组状态后，
10、确定下一步启动方案。 （7）鉴于 8 号汽轮发电机组冲转升速过程中 2 8 号瓦振动均可能超限，每次冷态启动时要加强对振动的监视，并安排专人在车头准备异常情况下的打闸。 通过上述技术措施的实施，保证了 8 号机组在冷态启动时的成功率，近几年 8 号机组关停前每次冷态启动均是一次成功，为厂里节约了大量的燃油资金，也确保了机组的安全、经济运行。 3.2 上、下缸壁温差超限引起振动的对策 电厂根据各机组中压缸结构的特殊情况，针对 5 号、8 号机组在热态启动时中压缸上、下缸金属壁温差超限影响机组安全启动的情况，采取了以下操作措施： 6（1）针对金属壁温差大，机组又需要在较短时间内启动，根据启动计划，
11、提前送轴封备用汽源，启动射水泵或真空泵抽真空。 （2）将高压缸封缸，并注意其壁温变化情况(每 2h 进行疏水 1 次)。（3）真空值不能过高，保持 50kPa 左右。 （4）每 1015min 抄缸壁温度 1 次，注意缸壁温度变化情况。 （5）采用投用快速冷却装置，提高冷却空气温度，当其高于中压缸上缸内壁温度，投用快冷装置，减少温差。 总之，通过采取投用快速冷却装置和送轴封抽真空法，减少中压缸上、下缸壁温差，效果非常明显。从送轴封抽真空开始，4h 后，中压缸上、下缸壁温差由 80恢复到安全启动范围内，与自然冷却等待上、下缸温差所需时间相比明显减少，提前 10h 左右。 三、结论 综上所述，开机过程中引起机组振动的原因很多，运行人员要熟悉掌握有关机组振动的基本知识，了解引起机组振动的各方面因素，并提前预防、处理开机过程中易引起机组振动的不合理因素，及时采取有效措施，以确保机组的安全、经济启动，又能提前使机组多发电， 提高机组效益。 参考文献 1赵永民.汽轮机设备及运行M.北京：中国电力出版社，2001. 2刘书旺，夏消消，等.某汽轮发电机组调试阶段出现的不稳定振动分析J. 电站系统工程，2012（28）. 7
