单支撑超超临界百万机组振动技术研究报告

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浙江省电力试验研究院

科学技术文件

单支撑超超临界百万机组振动技术研究报告

二○一○年十二月

单支撑超超临界百万机组振动技术研究报告

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浙江省电力试验研究院：童小忠吴文健应光耀李卫军浙江大学：陈汉良杨英武孔详冰

国电浙江北仑第一发电有限公司：陈旭伟陈建县

浙江国华浙能发电有限公司：朱江涛冯立国

目录

1 前言 (1)

2 上汽－西门子型百万机组轴系结构以及共性振动故障 (2)

3 单支撑转子－轴承系统动力学特性分析 (5)

4 单支撑轴系振动试验研究 (12)

5 单支撑轴系动平衡技术研究 (21)

6 单支撑轴系汽轮机轴承座振动故障处理 (25)

7 补气阀投运过程中诱发的振动故障分析 (52)

8 发电机-励磁机振动问题分析 (64)

9 高压转子振动问题 (69)

10 总结 (76)

参考文献 (78)

1 前言

我国的一次能源以煤炭为主，煤电在电力生产中占主导地位。截至2009年末，国内发电设备的装机容量已达8.74亿千瓦，其中燃煤机组占70%以上。随着我国经济高速增长，电力需求旺盛，促使电力工业采用高参数、大容量及先进技术提高燃煤机组的效率，实现节能减排，减少环境污染。代表着目前国际领先水平的超大功率、超超临界百万千瓦机组由于其高效、节能和环保的技术优势，正成为我国在21世纪初期最具有竞争力的燃煤机组。目前，国内外超超临界二次再热机组的热效率达到45%左右，与常规的超临界机组相比，至少可节约燃料4％～5％。因此，大力发展超超临界燃煤火力发电技术以提高燃煤机组的效率，实现节能降耗，减少环境污染，已成为众多决策者和专家学者的共识[1-10]。并被列为国家中长期科技发展规划能源重点领域的优先发展主题。在《浙江省科技强省建设与“十一五”科学技术发展规划纲要》和《浙江省基础研究与原始创新能力提升五年行动计划》中，与此相关的“能源高效利用和可持续发展的基础理论问题”也已经作为重点内容被明确提出。

近年来，超超临界百万千瓦机组已陆续在国内投产运行。至2009年末，在运的百万千瓦超超临界机组为21台，在建百万千瓦机组为12台。我国共引进了三种1000MW超超临界汽轮发电机组：东汽－日立型、哈汽－东芝型以及上汽－西门子型，三个主要发电设备制造厂家对引进技术进行了消化和模仿，但其设计、制造技术尚缺少经验，后续的安装、调试、运行等方面都还不成熟，各个环节都还没有完全掌握机组的特性。现场运行人员运行经验不足，基本上还都是根据300MW、600MW机组运行经验调整机组运行参数，所以研究1000MW超超临界机组的运行特性，进而提高机组的热经济性和安全性，对电力系统“节能减排”和“节能降耗”具有非常重要的意义。

在国内已投运或在建的超超临界百万机组中，上电集团和西门子公司合作生产的N1000-26.25/600/600(TC4F)（以下简称上汽－西门子型百万机组）所占份额最大。浙江省内已投产了浙江华能玉环电厂（以下简称玉环电厂）4台、国电浙江北仑第三发电有限公司（以下简称北仑三期）2台、神华浙江国华浙能发电有限公司B厂（以下简称宁海电厂）2台，共8台百万机组，在建的浙江嘉华发电有限公司（以下简称嘉兴三期）百万千瓦机组2台，另外有上海外高桥2台、曹泾2台、江苏的彭城2台、金陵2台，广东的平海1台、天津的北疆2台，占已投产或在建的超超临界百万机组的2/3多。

本项目所研究的百万机组振动特性都是针对上汽－西门子型单支撑百万机组而

进行的，主要着眼于单支撑转子—轴承系统的振动故障特征、动平衡处理方法以及消除方法的技术攻关。

上汽－西门子型百万机组作为新引进、新投产的机组，国内各单位对该类型机组的振动研究都还属于起步和探索阶段，文献中有陈瑞克介绍了百万机组轴系稳定性的判据[11]，顾越等研究西门子百万机组滑动轴承油膜压力、油膜温度分布，并得出了油膜刚度和阻尼系数[12]，邵晓岩等对玉环百万机组基础进行了振动特性研究，得到未安装设备情况下基础的结构动力学特性[13]，陈建县对轴瓦振动问题进行了分析[14]，史进渊[15]等对超超临界汽轮机组气流激振进行了研究，但这些大都是基于对振动测试结果的阐述以及一些原因分析，没有从根本上上解决问题，未涉及到汽轮发电机组转子动力学特性的研究，对振动故障诊断和处理不具备系统指导的意义。对于一些超超临界状态的的转子振动特性的机理研究几乎未见报道。上汽－西门子型百万机组其单支撑、落地式轴承完全不同其它类型的百万机组或常规的300、600MW机组，对其振动机理产生的认识还未弄清，对这些由于百万机组投产带来的新问题，需要国内各有关单位去吸收、研究，并为现场振动故障处理提供理论依据。

因此，很有必要开展单支撑超超临界百万机组振动技术研究，以进一步深化单支撑超超临界百万机组振动故障诊断技术和动平衡技术、动态评估和计算汽轮发电机组基础的动力特性，并形成典型的单支撑轴承座振动故障诊断及处理的系统性解决方案。该项研究工作在2010年由浙江省电力公司正式立项。

2 上汽－西门子型百万机组轴系结构以及共性振动故障

2.1 轴系结构特点

上汽－西门子型百万机组轴系由高压转子、中压转子、两根低压转子、发电机转子和励磁机转子组成，各转子之间均采用刚性联轴节连接，具体轴系布置如图2-1。高压转子为双支撑结构，中压转子和两根低压转子为单支撑结构，发电机与励磁机转子为三支撑结构，即励磁机也为单支撑结构。

机组配有一套瑞士Vibmeter公司生产的TSI系统VM600，该系统在每个轴承座中分面135°方向布置两个加速度传感器，测量轴承座振动（又称瓦振）；另外在每个轴承座中分面左、右45°方向各配置一个涡流传感器，测量X和Y方向转子相对振动（又称轴振）。