600 MW机组轴瓦振动问题的分析及处理

叶元杰

600 MW机组轴瓦振动问题的分析及处理

叶元杰

（广州城市职业学院机电工程系，广东 广州 510000）

针对600 MW发电机轴瓦振动异常的问题，进行了轴瓦无功励磁电流试验、轴瓦刚性接触情况检查以及轴瓦振动频谱图分析，最终确定异常原因为轴颈晃动度不合格。经过对轴承座的标高、左右位置的调整，确保转轴中心对正，解决了发电机轴瓦振动问题。

600 MW发电机组；振动；轴瓦；晃动度

1 机组概况

汽轮机组系上海汽轮机有限公司引进美国西屋公司技术生产制造，容量为600 MW，超临界、中间再热、四缸四排汽、单轴凝汽式，机组型号为N600-24.2/566/566。水氢氢发电机为上海汽轮发电机有限公司制造，型号为QFS-600-2，该机组的轴系共有9个径向轴承，其中汽轮机转子采用六支撑结构，发电机和励磁机转子则采用三支撑结构。

2 故障过程

对比国内同类型机组，汽轮机组#9轴瓦普遍存在轴振偏大现象。机组#9轴瓦方向振动值一直处在报警值运行，即127 μm以上，最高达142 μm，后经解体清理处理后轴振仍没有改善。3个月后仍有逐渐上升的趋势，6个月后#9轴瓦方向振动值已达154 μm。而企业的另外两台机组也存在同样问题，其#9轴瓦方向振动值达到130 μm，经过检查轴瓦间隙、瓦枕紧力、垫铁接触、轴颈接触情况等，但均未有明显改善。根据《汽轮机的振动标准》规定，轴轴瓦振要求如表1所示。

表1 振动标准值评价表

振动值/μm0～7676～127127～254254以上 评价良好合格报警跳闸

同时，机组#1轴瓦振动存在持续上升趋势。在570 MW以上工况时，#1轴瓦方向振动为最大值，达145 μm。解体后发现#1轴瓦右侧下瓦磨损较为严重，尤其靠锅炉侧汽封，存在大面积磨损的情况，存在较大的转子不对中问题。

3 原因分析

3.1 发电机磁场对振动的影响

在带负荷时对振动进行监督，发现随负荷增加，轴向振动有所增加。对发电机无功进行调整，观察无功和励磁电流的变化对振动的影响，结果如表2所示。从表2可知，轴向振动基本随无功功率和励磁电流降低而降低，但影响不大。

表2 轴瓦无功、励磁电流试验

实验次数第一次第二次第三次第四次第五次第六次 无功功率/Mvar1008060403015 主励电流/kA2.82.62.42.12.01.6 轴振/μmXYXYXYXYXYXY 861548515284152821508114981148

3.2 轴颈晃动度超标对振动的影响

#9轴瓦向轴振频谱如图1所示。在机组#9轴瓦消缺过程中，只检查轴瓦装好后的轴颈晃动度，而未检查轴瓦未装前的轴颈晃动度，也未对轴承座的标高、左右位置进行确认，即未对转子中心不正进行检查。而根据频谱图分析，#9轴瓦振大与晃动度引起的转子平衡出现变化有关。

图1中#9轴瓦振以基频分量为主，同时伴有较明显的2倍频分量，低频分量与3以上倍频分量基本可以忽略不计，且从振动特征量分析，幅值上升或下降时，主要是基频量出现较大变化，但相位变化不大，未出现周期性变化。因此#9轴瓦振的振动性质为普通的强迫振动，其异常波动是由基频分量引起的，可排除自激振动、旋转部件脱落、动静碰磨等因素，与励磁机转子因热弯曲、晃动度等引起转子出现变化、轴瓦松动等因素有关。

3.3 高压调节阀切换阀序的影响

从机组TSI上采集振动数据分析发现，机组高压调节阀单阀模式运行时，#1轴瓦振动幅值在良好范围内。在进行高压调节阀切换试验时，发现当只关小GV2时，轴振动迅速增大，查看频谱图发现轴振增大主要是由基频振动分量增大造成的；当只关闭GV3时，#1轴瓦振动在优秀范围内；当只关闭GV4时，轴振动迅速增大，查看频谱图发现轴振增大主要是由基频振动分量增大造成的。当先关闭GV3再关小GV4时，1轴振迅速增大，查看频谱图发现1轴振增大主要是由基频振动分量增大造成的；当先关闭GV3后再关闭GV2时，#1轴瓦振动比单阀模式运行时稍有增大，但仍在报警值之内。经分析认为，造成此种现象主要原因是#1瓦载荷偏轻、高中压转子与#1轴瓦同心度不够、高中压转子高压端偏向#1轴瓦方向或是#1轴瓦偏向方向，造成关闭GV4或关闭GV2时，#1轴承油膜刚度过低而引起#1轴瓦振增大。

图1 #9轴瓦X向轴振频谱图

4 处理措施

在机组检修周期内，解体#9号轴瓦。在做好常规的轴瓦间隙、紧力、瓦枕及轴颈接触情况检查并调整后，检查在放下瓦前、放入下瓦后#9轴瓦处转子水平位移及垂直位移的变化量，发现放下瓦后转子向上抬0.38 mm，向主变方向移动0.15 mm。这不符合标准中向上抬升量为0.18～0.22 mm，水平位移量不超过0.05 mm的要求。

调整轴承座的标高、左右位置，确保转轴中心对正，将晃动度调整至合格。首先将#9轴瓦承座地脚螺栓全部松掉，让其自由摆动，并抽掉轴承座与台板间0.25 mm的不锈钢垫，降低轴承座标高，架表监测轴承座水平位移量，调整轴承座水平左右位置，共向炉侧水平调整约0.60 mm后，再次比较在放下瓦前、放入下瓦后#9轴瓦处转子水平位移及垂直位移的变化量，发现放下瓦后转子向上抬0.22 mm，向主变方向移动0.03 mm，达到调整合格标准。

调整进汽阀序。先关闭GV3，其次关闭GV2，#1轴瓦振动最佳，分别为121 μm、102 μm，#2瓦温度良好，左右侧分别为91 ℃、88 ℃，而在其他阀序方式下，均存在#1轴瓦振大或#2轴瓦温高的情况。因此改变阀序，由原GV3GV4—GV1—GV2更改为GV1GV4—GV2—GV3式。

5 结束语

通过一系列的现场试验，并结合机组运行和检修方面的资料进行综合分析，得出了#9轴瓦振超标的主要原因，并采用新技术实施消除了该缺陷。同时，将所取得的经验应用在公司其他机组#9轴瓦振偏大的处理工作中，也取得了良好的成效。该故障的处理消除了该设备存在的重大安全隐患，对同类机组类似问题的解决也有很高的参考价值。

［1］张学延，史建良，李德勇.国产600 MW汽轮发电机组振动问题分析及治理［J］.热力发电，2009（9）：1-6.

［2］崔亚辉，张俊杰，葛庆.600 MW机组轴系过临界振动故障处理措施［J］.发电设备，2017，31（3）：200-202.

TM621.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.14.002

2095－6835（2019）14－0003－02

叶元杰（1987—），男，研究方向为机电一体化、工业机器人。

〔编辑：王霞〕