300MW机组汽封改造后的振动控制

邱玮坤

（江苏淮阴发电有限公司，江苏淮安 223001）

300MW机组汽封改造后的振动控制

邱玮坤

（江苏淮阴发电有限公司，江苏淮安 223001）

江苏淮阴发电有限公司＃4汽轮机汽封改造后，为保证汽封改造效果，分析了汽封间隙对振动的影响，提出了机组升速及运行中的振动控制措施，可供同类型机组参考。

发电厂；汽轮机；汽封改造；间隙；振动

0 引言

对汽轮机来讲，节能就是降低机组的热耗率。汽轮机通流部分的汽封间隙改造是一个投入小、收效大的节能方法，通过精细调整汽轮机各部通流间隙，可最大限度地减少热能损失。但汽轮机通流间隙的减小又会导致汽轮机组动、静部分碰磨几率增大，机组振动加大，必须科学合理地对汽封进行改造。

1 机组概况

江苏淮阴发电有限公司＃4汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产的亚临界一次中间再热、单轴、高中压合缸、双缸双排汽、抽汽凝汽式汽轮机，型号为C300／N330-16.7／538／538，2011年建成投产，设计额定工况热耗率为7903.1 kJ／（kW·h）。

2014年3月1日西安热工研究院有限公司对＃4机组进行性能试验：高压缸设计效率为86.272%，实测为77.552%，中压缸设计效率为90.934%，实测为87.341%，低压缸设计效率为89.972%，实测为86.981%，热耗保证工况（THA）下热耗率为8 340.248 kJ／（kW·h），高于设计值

437.248 kJ／（kW·h），降低机组热耗率迫在眉睫。

2 汽封改造

2014年4月1日至5月20日，江苏淮阴发电有限公司利用＃4机组大修机会进行了汽封改造。首先委托哈尔滨汽轮机厂对＃4汽轮机汽封间隙重新进行设计，同时联系汽封改造厂家对部分汽封形式进行改造，改造办法是将一部分梳齿式汽封更换成高效节能的布莱登汽封和蜂窝汽封，对另一部分梳齿式汽封进行现场加工，然后按新汽封间隙数据进行调整。＃4机组汽封改造情况见表1。

汽轮机汽封的径向间隙和其所处的位置有关，一般来说，轴端汽封和隔板汽封径向间隙为0.5～0.7mm，低压汽封为0.3～0.4mm，如果运行时动、静部件发生碰撞，汽封可以退让，以免出现过度的刚性摩擦；弹性汽封的退让间隙一般为2.5～3.5mm，汽封弹簧片的弹性应合适，以能用40～60N的力按动汽封段为宜。

表1＃4机组汽封改造情况

＃4机组新汽封间隙以接近设计值下限为标准，相比于机组初建时每道汽封间隙均减少0.1～0.2mm，现场组装时严格控制间隙不超过下限值。

2014年6月20日，西安热工研究院有限公司对＃4机组做性能试验，高压缸实测效率为79.68%，比改造前上升2.13个百分点，中压缸实测效率为89.47%，比改造前上升2.13个百分点，低压缸实测效率为86.74%，与改造前相比基本不变，THA工况下热耗率为8228.80 kJ／（kW·h），比改造前降低111.45 kJ／（kW·h）。

＃4汽轮机低压缸的调端和电端轴封汽封分别使用了布莱登汽封和蜂窝汽封，过桥汽封使用了布莱登汽封。由于布莱登汽封在20%～30%负荷下是不闭合的，间隙较大，对机组振动影响较小，而在高负荷下呈关闭状态，汽封的径向间隙变小，就可能与汽轮机转子发生动、静碰磨。

3 汽封间隙对振动的影响

为提高机组的经济性，汽轮机组全冷态的情况下通流间隙尽可能小，机组启停及变工况运行时就会产生动、静碰磨，转子上的摩擦点就受热膨胀，其他部位的金属会阻碍其膨胀，当阻碍膨胀的压缩力大于金属的屈服极限时，摩擦点就会发生永久性变形，加大了汽轮运转时的不平衡量，进一步加剧机组的振动，引起机组轴系振动上升。如何控制机组启机及带负荷过程中的运行方式是机组汽封改造成败的关键，机组轴系振动控制得不好，就有可能导致已调整得比较小的汽封间隙因机组动、静碰磨而变得较大，使机组汽封改造失去效果。

机组汽封间隙调整得较小后，启动过程中出现振动和振动不稳定的现象是必然的，必须将机组振动控制在一个比较合理的水平，把动、静部分的碰磨控制在一个不危及机组安全运行的水平，尽可能使机组在较短的时间内启动并网。

一般来讲，汽轮机的振动发生在临界转速以下是比较安全的，当汽轮机组振动出现较大爬升时，只要及时打闸停机，机组的振动会随着转速的下降而减小，不会出现振动进一步爬升的情况。打闸降速其实是振动衰减过程，停机后必须投入连续盘车至转子完全恢复原始弯曲值时再重新开机。

控制机组在低转速下充分暖机并让动、静部分充分碰磨使其分离是启机过程中的关键点。具体的做法是提高数字电液控制系统（DEH）临界转速的下限，根据转速与振动之间的关系来进行控制，即在低转速下分阶段提高机组的暖机转速：首先将机组的转速控制在900 r／min下进行充分暖机，当机组的第1级金属温度不再上升，机组轴系振动充分稳定后再进行升速；每次升速100 r／min，直至振动能够被控制在0.05mm以下，检查机组振动是否随着转速的变化而变化。

4 振动控制措施

＃4汽轮发电机组的临界转速范围分别为1150～2000 r／min和2630～2880 r／min，一旦检测到机组进入临界转速区，DEH自动将机组升速率设定为600 r／min，使机组迅速通过临界区。大修时机组汽封间隙调整得较小，如果在没有充分暖机或低转速下已经发生碰磨，过临界转速时就有可能出现振动大幅爬升的情况，这种振动可能是不受控制的，特别是过了临界转速后保持在某转速下暖机发生的振动爬升，打闸停机后转速又降入临界区，导致机组振幅叠加，引起振动大幅爬升。

2014-05-22 T 14：55，＃4机组冲转后一直维持900 r／min的低转速充分暖机，＃4机组＃1瓦的振动始终比其他瓦大，为800μm左右，其余各瓦的振动均在较低水平；15：40开始升转速，＃1瓦X向（X1）振动上涨，同时＃3瓦X向（X3）振动也上涨；16：13，X1振动达169μm，16：29因X1振动超量程机组随即打闸停机，停机后振动下降，至零转速时，就地在机头测量机组大轴挠度约为0.70mm，机组远传偏心度无法正常显示；在盘车状态下连续盘车后，X1振动趋于稳定。打闸的目的是：机组的动、静部分一旦发生碰磨就会发生局部金属热变形，这种热变形会进一步增加动、静之间的碰磨，打闸后机组进入盘车状态在低转速下进行直轴，使碰磨点充分分离。17：30，机组重新冲转，逐步升速至1000 r／min后进行暖机，X1振动稳定在72μm左右，根据现场情况，规定转速在1 000 r／min以下，控制各瓦振不得超过30μm，各轴振不得超过75μm，若任一轴振超过上述数值应立即打闸停机。19：20，机组升降转速后检查轴系振动相对稳定，将转速升至1100 r／min维持运行；20：22，升速至2 000 r／min，20：55，升速至2100 r／min，机组的振动相对稳定后，再升速过临界转速进入高速暖机转速区进行暖机，控制＃4机组过临界转速时瓦振不超过80μm，轴振不超过100μm，机组轴系任一振动在稳定的基础上出现80μm的上升时必须立即打闸紧急停机，以使机组迅速通过临界区，如果过临界区时振动加剧，立即破坏真空。高速暖机一段时间后，做变转速与振动之间的关系试验。在做变转速试验时，转速升高时＃6瓦的振动也会随着上升，维持暖机一段时间后振动逐步下降到一个较为稳定的水平。振动稳定后于22：25升转速至2950 r／min，23：30升转速至3000 r／min。

机组转速达3000 r／min后的振动值见表2，并网带280MW负荷后的振动值见表3，振动值小于哈尔 滨汽轮机厂300MW机组运行导则规定的振动值。

表2 机组转速达3000 r／min后振动值 μm

表3 机组并网带280MW负荷后振动值 μm

机组并网后对振动的控制做了如下规定。

（1）稳定工况下＃4机组出现X1，Y1，X2，Y2振动爬升时，应立即降低机组的负荷、汽压，开大＃4机组高调门开度。

（2）＃4机组真空度在-94 kPa以上，稳定工况下出现X3，Y3，X4，Y4振动爬升时，可以适当降低凝汽器的真空度。

（3）＃4汽轮机润滑油温维持40℃，稳定工况下机组出现X5，Y5，X6，Y6振动爬升时，适当提高机组润滑油温和密封油温。

（4）运行中任一轴承瓦振突然增加50μm，采取上述措施后仍继续爬升，应立即打闸停机，在转速2800 r／min以下时，立即破坏凝汽器真空，缩短机组在临界转速区停留的时间，以免振动在临界区大幅超标。

（5）稳定工况下＃4机组发生振动爬升且瓦的金属温度也同时爬升时，应立即打闸停机。

2014-05-23 T 21：10，＃4机组负荷280MW，主蒸汽压力为15.7MPa，X1振动从37μm最高涨至53μm，Y1振动从37μm最高涨至60μm，立即降低＃4机组负荷至250 MW，降低主蒸汽压力至14.4 MPa，X1，Y1振动逐渐降至稳定值。

至2014年11月底，＃4机组运行中再未出现轴瓦振动大的现象。

5 结束语

汽轮机汽封间隙调整是一个复杂而细致的工作，间隙变小几乎必然伴随机组振动大的过程，必须控制好启机和运行过程中的振动，才能保证汽封间隙改造成功。

（本文责编：刘芳）

TK 263.2

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：1674-1951（2015）05-0032-03

邱玮坤（1975—），男，江苏淮安人，工程师，从事汽轮机运行和节能方面的工作（E-mail：13615145139＠163.com）。

2014-12-01；

2015-03-06