汽轮机轴瓦振动分析

第１５卷　华中电力　２００２年第１期　３００　ＭＷ汽轮机组轴瓦振动问题的　探讨及处理　李江海，陈齐伟，王俊启　仨　九峡华阳发电有限责任公司，河南三门蛱４７２１４３１　摘要：介绍三门峡电厂２￣３００ＭＷ汽轮机４号瓦振动问题，分析认为：低压特子在额定转速下存在＝阶不平　衡，４号瓦轴承座刚度不足，运行中动静部分的碰磨是激起４号瓦振动超标的主要因素，经采取相应措施处　理后４号瓦振动情况良好。　关键词：汽轮机；４号瓦；振动；分析处理　中国分类号：ＴＫ２６３　６＊４文献标识码：Ａ文章编号：１０ＷＯ－６５１９（２００２）０１－００４５￣３３　Ｄｉｓｅｕｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｎ　Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｒｏｔｏｒ—Ｂｅａｒｉｎｇ　０ｆ　

３００　ＭＷ　Ｓｔｅａｍ　Ｔｕｒｂｉｎｅ　Ｌｆｎｉｔ　ＬＩ　Ｊｉａｎｇ－ｈａｉ，ＣＨＥＮ　Ｑｉａｏ－ｗｅｉ，ＷＡＮＧ　Ｊｕｎ—ｑｉ　（Ｓａ￣ｌｍｅｒｔｘ／ａＨｕａｙ￣ｇＰｏｕｒｅｒ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ＣＯ．ＬＴＤ．Ｓａｎｍｅｒ￣ｚｉａ４７２１４３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　Ｎｏ．４　ｒｏｔｏｒ—ｂｅａｔｉｎｇ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　２　ｘ３００　ＭＷ　ｓｔｅａｍ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ｉｎ　Ｓａｎｍｅｎｘｉａ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｐｏｗｅｒ　Ｐｌａｎｔ　ｗａｓ　ｉｎｔｒｅｄｎｃｅｄ．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｄｍｔ　ｔｈｅ　ＬＰ　ｒｏｔｏｒ　ｒｅｔａｉｎｅｄ　ｓｅｃｏｎｄ—ｓｔｅｐ　ｕｎｂａｌａｎｃｅ　ａｔ　ｒａｔｅｄ　ｓｐｅｅｄ．ｔｈｅ　ｒｉｇｉｄｉｔｙ　ｏｆ　Ｎｏ．４　ｂｅａｒｉｎｇ　ｂｌｏｃｋ　ｈａｓｎ＇ｔ　ｅｎｏｕｇｈ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｋｎｏｃｋ－ａｔｔｒｉｔｉｏｎ　ｅｘｉｓｔｅｄ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｏｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｏ·　ｔｏｒ　ｄｕｒｉｎｇ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ａｆｔｅｒ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｔ　ｄｉｓｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　Ｎｏ．４　ｒｏｔｏｒ－ｈｅａｒｉｎｇ＇ｓ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　Ｗａｓ　ｓｏｌｖｅｄ．　Ｋａｙ　ｗＯｒａｓ：ＳｔＣ３ＴＮ　ｔｕｒｂｉｎｅ；ｎｏ．４　ｒｏｔｏｒ—ｂｅａｒｉｎｇ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎ；ａｎａｌｙｚｅ　ａｎｄ　ｄｉｓｐｏｓｅ　

０前言　三门蛱华阳发电有限责任公司一期工程安装　２台３００　ＭＷ汽轮发电机组，汽轮机为东方汽轮机　厂制造的亚临界、中间再热、两缸两排汽、凝汽式汽　轮机，型号为Ｎ３００—１６．７／５３７／５３７—３型。汽轮机转　子由４个椭圆轴承支撑３、４号轴承座于低压缸上；　发电机由东方电机厂制造，型号为ＱＦＳＮ一３００—２—　２００，发电机转子由两只端盖式椭圆轴承支承，整个　轴系布置如图１所示。１～２号机分别于１９９５年５　月．１９９７年元月移交试生产。原设计中对轴系振动　的监测包括：ｌ～８号瓦垂直方向的轴承振动（瓦振），　１、３、６号瓦上分别代表４５。和１３５。方向｛从机头方　向看）上的Ｘ　Ｙ向轴振　圈１　３００ＭＷ汽轮发电机组轴系布置图　收稿日期：２００】一１０—２０　作者简介：李江海ｆ】９６４一）．男，河南林州＾．高级工程师．总工程师　１低压缸及低压轴承箱的布置　低压缸为焊接双层缸结构，内缸下半水平中分　面法兰四角各有一只猫爪搭在外缸上，支持整个内　缸包括所有隔板的重量。为便于运输，低压外缸沿轴　向分为三段，用垂直法兰螺栓联接，现场组装后再密　封焊接，长、宽外形尺寸８　３７２ｘ７　２７２　ｍｍ（包括撑角）。　低压外缸四周的支承台板放在成矩形布置的基架　上，承受整个低压部分的重量，盘车箱通过垂直法兰　螺栓联接在低压后轴承箱上，盘车箱台板与低压外　缸台板连为一体。轴承箱布置在低压外缸下半的两　端。以外伸粱的形式“悬　在低压缸内，靠筋板加固　

２　４号瓦振动的历史　机组自投产后４号轴承曾多次出现季节性突　发性瓦振超标现象（原设计中４号瓦没有轴振监　视），且大多发生在ｌ１月份至第二年３月份气候比　较寒冷的季节。截止２０００年９月份，虽然ｌ号机组　经过１９９６年、１９９８年两次大修，２号机组经过　１９９９年一次大修和多次小修，但４号瓦振动不稳　

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维普资讯 http://www.cqvip.com ２００２年第１期　华中电力　第１５卷　定增长，出现振动随机超标的问题一直未得到彻底　解决　在机组运行期间为查明影响４号瓦振动的因　素，多次进行了变负荷、变润滑油温、变真空（低压　缸排汽温度）、变凝汽器热井水位、变发电机冷却风　温、两台循环水泵切换等一系列针对性试验，结果　表明调整低压缸排汽温度（凝汽器真空）是抑制４号　瓦随机振动扩散的唯一见效措施。　两台机４号瓦振动的特征也并不完全相同，２　号机４号瓦振动相对１号机较为稳定，通过调整凝　汽器真空（低压缸排汽温度），冬季４号瓦的振动能　基本维持在Ｏ．ｏ４～０．０４９　ｎｌｔｌｌ（夏季振动基本上维持　在Ｏ．【）１５－０．０２５　ｍｍ１，不再进一步发散　ｌ号机４号瓦的振动问题比较突出，且有不断　恶化的趋势。１９９５年１１月１０日瓦振首次突破　Ｏ．０３ｍｍ，达Ｏ．０３５ｍｍ（当时负荷１９２Ｍｗ），这个冬季　４号瓦瓦振最大达Ｏ．ｏ４８ｍｍ（当时负荷为２５０Ｍｗ）。　以后的每年冬季都存在４号瓦振动大的问题，　具体数值见表１。　表１历年来ｌ１月份至次年３月份１号机　４号瓦垂直方向上的瓦振情况　

进入２０００年ｌ号机４号瓦振动进一步恶化，　振动的随机性更为明显，运行中瓦振一直有上升趋　势，为控制４号瓦的振动，低缸的排汽温度不断上　调，到２０００年３月２０日２７２Ｍｗ工况的低缸排汽　温度已达５３　３／５３．５℃，３月２６日４号瓦振动高达　０　０７８１１１１ＩＩ，且长时问持续不降，同时伴有异音存在，　停机后对４号瓦轴承座进行了加固处理；对盘车箱　磨损严重的涡轮轴瓦和碎裂的涡杆推力轴承等缺　陷进行了处理；对盘车箱罩壳加固；４号瓦标高抬　高Ｏ　１０　ｍｍ；发电机转子配重等　经这次处理后的４　号瓦振动问题虽然没有从根本上解决［在２０００年９　月小修前的６月２日再次困４号瓦振动达０．０９４　ｒｎｍ　而打闸停机），但在抑制４号瓦振动的过程中低缸　排汽温度基本上没有再高于４５　直到２０００年９～１０月份小修中，对低压缸再次　加固，和对低压转子配重后，１号机４号瓦振动问　题才得以较好解决。在２０００年１１月至２００１年元　月的２号机大修中，对２号机做了同样处理，处理　后的２台机组的４号瓦振动情况有了根本性好转。　４６．．　

３振动原因分析　４号瓦的振动以基频成份为主，谐波分量小．　呈正弦波形，振动相位随振幅增加呈减少趋势变　化。４号轴承振动增大时，４号瓦轴振ｎ号机在　１９９９年大修中，２号机１９９８年大修中增加』，４号　瓦轴振）、３号瓦轴振、３号瓦瓦振有同步增长趋势，　相临的５导瓦振动有减小的变化趋势。探讨引起４　号瓦振动的原因，认为有以Ｆ儿个方而：　（１）低压缸刚性不足。结果造成任何轻微的扰　动都可能激起４号瓦振动的上涨，表现为无规律性　的随机振动一运行中的低压缸振动最大达０．３０　１１１１１１，　说明低压缸存在４号瓦振动的共振点。　（２）和玲态比较４号瓦轴承座存在有较大的不　均匀变形，据现场测试４～５号瓦热态的相对标高　冷态相比轴瓦两侧平均变化达Ｏ　３５６Ｉｌｌ／ｌｌ，两侧差值　达０．２４９　ＩＩＩＩＩＩ。这种不均匀变形会造成低压转子　发　电机中心的变化，会导致转子与静子碰磨引发振动　（３）运行中低压转子与发电机的巾心的确存往　有跑偏现象，３次大修复查低压转子发电机中心　结果表明，中心偏差高达Ｏ　５０ｍｍ，说明轴系在运　行中低压转子一发电机对轮不对中也是影响４号　瓦振动的重要因素　ｆ４）从两台机３次大修中均发现低压内缸有裂　纹出现，低压轴封和隔板汽封存在碰磨现象，说明　运行中的低压内缸可能存在有较大的内应　。这个　内应力甚至造成运行中低压转子　隔板的相对Ｍ　隙的改变，最终造成动静部分的碰磨　ｒ５）虽然３～４号轴承漫计成自位能力相刘较好　的椭圆轴承，但实际运行中的４号　的自位能力并　小很好，转子在轴瓦中的接触存在有较普遍的偏斜　现象，造成运行中的低压转子稳定　羞，甚至可能　存在“别劲”现象　（６１运行中的盘车箱底座脱开台板，间隙达　Ｏ．１９　ｍｍ（玲态用塞尺检查Ｏ　０２　ｍｍ不人｝，盘车箱处　于一种“无约束”的脱空状态，这种脱奄状态降低Ｊ　４号瓦轴承座的稳定性，降低了４号瓦的抗振能　力，甚至会“放大”４号瓦的振动。　（７）４号瓦与５号瓦问跨距达２．７　ｍ，盘　婿轮　与罩壳的碰摩（历次揭盘车箱中多次发现这·问　题），会激起４号瓦的振动＝　（８）低压转子存在激发４号瓦产生突发性振动　的高速动不平衡量。转子出厂时，由于当时条件的　限制，只进行了低速动平衡，而未能在工作转速下　

维普资讯 http://www.cqvip.com 第　卷　。　竺　竺兰　竺　兰—　进行高速动平衡。造成轴系本身存在有一定的局限　性。增加４号瓦轴振监视后发现两台机４号瓦Ｙ　向轴振均高达１２０－１２４　ｍ。　ｆ９）１号机４号瓦振动情况较之２号机更差，　可能与１号发电机转子本身存在有较大的不平衡　量有关。这个不平衡量产生的激振力对４号瓦的振　动是个不良因素。　

４处理措施　针对１号机４号瓦的振动，在机组运行中曾先　后采用了在４号瓦轴承箱的正七方加压千斤顶，调　整盘车箱体的压销间隙，在翘起的盘车箱体下塞垫　片，用２只５　ｔ葫芦向下拉盘车箱体，在盘车箱体的　左右加装顶丝等措施来消除盘车箱体对４号瓦振　动的影响，这些工作对抑制运行中机组４号瓦振动　的进一步恶化曾起到了一些积极作用，但没有　根　本上解决问题　对盘车齿轮罩壳加固，避免热变形后的罩壳与　转子的碰磨。　针对１号发电机转子存在有不平衡量的情况，　先后在发电机６号瓦端（励磁侧）芯环处两次配重，　以改善发电机的振动状况，同时也可排除发电机转　子对轴系振动的影响。　用祝ｌ９×１８和西１３３×ｌ８钢管对低压缸轴承　座加固，以增加４号瓦的剐度，加固方案见图２。　／＾　＼　一　＼＾　＾一＾　２１９　１８　×　＼＼　三　／，　图２低压缸轴承座加固示意圄　在低压转子末级平衡槽反对称位置加平衡块　（１号机配重２ｘ３３０ｇ，２号机配重２ｘ３６０曲，以降低　激振力　在２号机大修中，将原来的Ｍ４８￣３低一发对　轮螺栓的径部由ｑ：＇４３．５加粗到垂４６，螺纹加大到　Ｍ５２￣３＋以增大螺栓的连接紧力　２号机大修中，为减少低压缸轴封漏真空，同　时也为了减少转子与轴封碰磨激发起４号瓦的振　动，将２号机低压轴封改为铜汽封。　５效果分析及建议　１号机于２０００年ｌ０月小修后并网．２号机于　２００１年元月大修后并网．运行中的４号瓦轴振与　瓦振双幅值均在“良好”范围，瓦振＜０．０２　ｉＴＩｉＴＩ，轴　振＜０．０８ＩＴＩｉＴＩ．且比较稳定，不需要再频繁调整凝汽　器真空　表２处理后的４号瓦振动情况　ｕｍ