1、汽封间隙调整后机组的振动及改善对策摘要： 赤峰热电厂 2 号汽轮机为中国三大动力哈尔滨汽轮机有限公司生产的 CC100/N135-13.24/535/535/0.981/0.3 型单轴、超高压、一次中间再热、双缸双抽汽凝汽式供热机组。于 2010 年 7-8 月进行了大修，9 月进行机组大修后启动，但在启动过程中出现了机组轴瓦、大轴振动大的情况，本文对汽封间隙调整后机组启动及带负荷过程的振动情况进行了整理与分析，并提出预防和改善汽封间隙调整后机组振动的基本手段。关键词：汽封间隙振动整理分析对策 中图分类号：P754.1 文献标识码：A 1.前言 赤峰热电厂 2 号汽轮机发电机组为 CC100/
2、N135-13.24/535/535/0.981/0.3 型单轴、超高压、一次中间再热、双缸双抽汽凝汽式供热机组。该机组轴系由高中压转子、低压转子、发电机转子组成，各转子之间为刚性连接，转子均为不带中心孔的整锻转子，其 FATT值低于工作温度；轴系上设有 5 处轴承，其中高中压转子、低压转子的支承为三支点结构，即高中压转子由两个轴承支承，低压转子只有发电机端有一个轴承支承。机组于 2007 年 8 月 26 日正式移交生产，于 2010年 7-8 月进行机组大修，本次大修调整了汽封间隙并采用了蜂窝式汽封替代了原梳齿式轴封，更换了高、中压轴封、低压轴封以及高中压缸间汽封，同时向中低限值调整了汽封
3、间隙，从而达到改善机组热耗的目的。汽封间隙的调整对机组轴系振动水平影响较大，过小的径向间隙影响机组的效率以及振动水平，过小的轴向间隙影响机组的启动速度以及胀差的控制标准。 2.机组振动诊断的基本策略 2.1 振动信号数据的处理 根据振动的频谱分析可对机组振动做基本的分类。实际振动的频谱不一定是单一的频率，有时往往以某周频率为主，但同时也包含其他频率成分。 2.2 故障部位的判断判定 对同步转速的振动，可根据不平衡分析技术判断故障部分。对非同步转速的振动，可根据出现过大振动所在部位以及振动的类别，确定故障所在的转子以及所在的支承部位。 2.3 振动变化的特性 振动变化的特性是指振动矢量的变化规律
4、，包括振动幅值的变化速率以及振动的相位的变化特点。可根据振动变化特性与其他因素相结合来诊断故障的类别，确定故障的原因。 2.4 振动与相关量的关系 机组的每一种故障，除了振动参数方面的特征外，均与某些相关量有关。这些相关量是指机组的各种运行参数，如主、再热蒸汽压力、温度，主、再热汽流量、排汽温度（低压缸、中压缸、高压缸） ，凝汽器真空，润滑油压，润滑油温，顶轴油压，机组的绝对膨胀，相对膨胀，各段抽汽温度，除氧器水位，高加水位，凝汽器水位，轴封供汽温度，转子偏心，发电机有、无功负荷，转子电流，冷却风温等。在现场为寻求振动故障原因而进行的各种振动试验，实际上就是探求与各种相关量的关系。 2.5 机
5、组结构的分析 实践表明，机组的结构分析对振动故障的诊断是必要的，因为机组的振动故障特征与机组结构特点密切相关，有的故障只能在某种结构情况下才能产生的；同一类故障在不同结构型式的机组上其征兆有明显的不同；就在的振动传递特性与机组的结构密切相关。有的故障本身就是因为结构有缺陷或结构不合适所引起的。 汽轮机汽封间隙调整情况、机组振动情况及分析 3.1 汽轮机汽封间隙调整情况 汽轮机汽封间隙调整原则：级间汽封、隔板汽封、围带汽封按标准间隙的中限偏下进行调整；高、中压轴封、低压轴封以及高中压缸间汽封更换为蜂窝式汽封并进行了间隙调整，其中高中压轴封、低压轴封调整间隙调整范 0.40-0.45mm ；高中压
6、缸间汽封调整范围为 0.45-0.50mm。 3.2 机组启动情况及与机组振动相关参数量的整理 3.2.1 9 月 2 日首次定速 3000r/min 后做 TSI 试验后定速时#1 大轴振动大打闸停机（第一次打闸） ，参数见表一。 3.2.29 月 3 日 6：26 解列做机械超速试验，07：02 机组重新并列；19：09#2 机组因#2、3 瓦振动大打闸停机（第二次打闸） ，参数见表一。 3.2.39 月 3 日 20:39 机组再次冲转，转速在 1278r/min 时 2 号大轴振动大 机组再次打闸（第三次打闸） ，参数见表一。 3.2.49 月 4 日 6:30 机组再次冲转，转速在
7、1344r/min 时 2 号大轴振动大再次打闸（第四次打闸） ，参数见表一。 3.2.59 月 13 日轴瓦检查完毕，机组重新启动并网后代初负荷 9MW暖机时#1、#2 大轴振动大机组打闸（第五次打闸） ，参数见表一。 3.2.69 月 14 日 17：18 机组再次冲动，17：22 定速 500r/min，东北电科院现场安装的振动诊断分析系统显示振动以工频为主，同时 2 倍频和 0.5 倍频分量较多，诊断有碰磨现象。17：42 升速1000r/min，17：52 定速 1000r/min，18：23 升速 1500r/min，机组定速1500r/min 后大轴振动大，机组降转速到 1000
8、r/min 暖机，19：17 分机组定速 1460r/min，机组大轴振动水平明显下降。19：35 机组升速2500r/min，略作停留后定速 3000r/min 机组暖机，21：51 机组并网带初负荷 6MW，逐渐投入低加、除氧器、高加；机组振动水平无异常。根据机组高、低压缸膨胀以及机组轴振发展趋势情况接待负荷至 14 日 06：00机组负荷维持在 50MW，至 16 日机组负荷 122MW 时机组振动水平无异常。 表一各次打闸停机时数据 3.3 通过上述参数整理后对机组振动原因的分析 3.3.1 根据目前振动故障诊断的经验，机组启停过程中转子在第一临界转速下，除不平衡振动以外，尚未观察到较
9、大振幅的其他振动。如果轴承振幅波动大于 15 微米或轴振波动大于 30 微米，即可判定转轴发生了早期碰磨，如振幅随运行时间增大而迅速增大，则转轴碰磨已进入中期或晚期。 3.3.2 振动特征：通过五次机组打闸时振动参数的分析以及振动打闸时的趋势图（图 1） ，机组 1、2、3 轴振高于 4、5 号大轴振动且 4、5大轴振动幅值均较小在 60um 以下） ，其余工况段振动水平稳定无波动，且呈现 1、2 或 2、3 号大轴振动先缓慢爬升-迅速上升-轴系平衡迅速恶化的趋势；振动波动、不稳定；机组定速或带负荷后振动突然升高；振动以工频振动为主有少量的 2 倍频和 0.5 倍频的振动分量；振动相位发生变化
10、；振幅有波动现象轴振或瓦振迅速增大到打闸值；每次打闸时高、低压胀差均在较高值且为上升段（高低差+7.5mm 报警，+8.0mm 停机） ，胀差对机组振动的影响明显。 3.3.3 振动诊断：根据振动特征和机组结构分析可排除轴承座刚度、部件脱落、原始不平衡等因素；大修中未作影响转子质量平衡的工作；根据现场记录参数排除机组进水或冷气等因素。大轴振动发生在高低压转子处，既#1、2、3 大轴处。根据振动特征及振动诊断的基本规律以及机组胀差对振动的影响可基本断定属转轴碰磨，且为轴向、径向均有碰磨。 图 1 机组第一次打闸时振动趋势图 汽封间隙调整后改善（预防）机组振动水平的手段 4.1 机组启动初期的参数
11、控制 4.1.1 机组启动前蒸汽参数控制以及温升率对整个机组的启动过程以及胀差控制过程尤为关键，为此每次启动前根据汽缸最高温度点确定锅炉侧参数调整范围，主汽压力控制在 1.5-2.2Mpa 之间，通过开启过热器排汽、再热器排汽、开大高旁调节门、控制燃烧速率等控制手段进行调节。主（再）汽温度高于缸温 80-100，最高不得超过 100，并保证有 100的过热度。 4.2.2 机组低压缸前后排汽温度控制在 65-75之间，偏差瞬时不超过 20，持久不超 5，通过减温水进行控制。 4.2.3 凝汽器真空保持在-60_-65Kpa 之间。 4.2.4 机组温态、热态启动时冲转后高差持续下降，当高差不在
12、下降反弹时逐渐开启汽缸加热控制汽门，进行提前预控。待机组并网后及时关闭，退出汽缸加热后及时投入高加，保证汽缸的冷却蒸汽。此时注意汽缸有收缩过程但应尽量提高负荷以减少冷却过程的时间。 4.2.5 机组各种状态下高缸左、右膨胀在定速时最少要膨胀出 3mm，防止汽缸膨胀不及时造成胀差超限。 4.2.6 DEH 设定的升速率以 100-150r/min 为宜，降低机组启动速度。4.2.7 高、低压轴封供汽温度应控制在 110-120范围内，压力温度自动应投入，切忌供汽温度大幅涨落。 4.2.7 机组并网后在 6MW 即可投入高加，待稳定后逐步提升负荷到30MW，防止低负荷过程产生动静碰磨。 4.2 机
13、组启动后带负荷原则及高低胀差控制方法 4.2.1 在某一负荷下进行暖机后，机组振动、低差无上升趋势且在平稳段较长时间即可尝试升负荷但升负荷速率不得过快，最好控制在0.2mw/分钟以内，以锅炉侧定压运行，汽机侧通过调整调门来实现增负荷过程，如负荷因蒸汽压力过低而带不上来则锅炉侧少量进行加强燃烧为控制原则。 4.2.2 低压缸胀差如上升过快可通过降低轴封供汽温度、降低轴封供汽压力、稍开真空破坏门、适当降低再热温度、主汽温度来控制。 4.2.3 高压缸胀差如上升过快可通过降低主（再）热蒸汽温度、降低机组负荷的方法控制。 4.2.4 汽封间隙调整后机组高、低压胀差应控制在较低水平。 4.2.5 高加尽量避免停运。 参考文献： 赵常兴.汽轮机技术手册.中国电力出版社.2007 第四章第四节 146-172. 施维新.汽轮机工作转速下转轴碰磨振动及其诊断.中国电力出版社.1994.27（6）：28-34. 作者简介 李占元：1978 年 9 月出生，内蒙古赤峰市松山区人，工程师，大学本科学历，从事发电厂汽机运行技术管理工作，现任赤峰热电厂发电二分场汽机运行专工。
