首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 动力工程论文 > 水力机械论文 > 纯凝模式下某NCB汽轮机轴系异常振动处理

纯凝模式下某NCB汽轮机轴系异常振动处理

2023-08-01 136 上传者：管理员

摘要：针对某厂NCB汽轮机大修后轴系振动问题，采用双平面加重的动平衡方法将轴系振动降低至报警值以下，保证机组可以顺利启动和并网。汽轮机在并网后升负荷过程中，5X向轴振从75μm变化至最大186μm,超过了机组设定的报警值。进一步根据全负荷工况下的轴系振动数据，采用单平面加重的动平衡方法，将轴系在各个负荷区间的振动值均降低至报警值以下，提升了汽轮机运行的安全可靠性。

关键词：
NCB汽轮机
振动
火电机组
燃气-蒸汽联合循环电厂
轴系
加入收藏

近些年，在火电机组节能环保的高要求下，我国北方地区建设完成了一批燃气-蒸汽联合循环电厂[1,2,3]。考虑到热电联产和电、热负荷调整的灵活性，多数联合循环机组选择采用“凝汽-抽汽-背压”式汽轮机(以下简称NCB汽轮机)[4]。NCB汽轮机轴系在高中压转子与低压转子间增设SSS(Synchro-Self-Shifting,同步-自动-换挡)离合器，通过SSS离合器的啮合与脱开，可实现低压缸的在线投入或退出运行，从而使机组可以更加灵活地调整自身的发电量与供热量[5,6]。

本文针对某900MW级燃气-蒸汽联合循环机组的NCB汽轮机在大修后的轴系振动问题，详细介绍了本次振动故障的解决方法，为同类型机组的振动处理提供参考和借鉴。

1、轴系振动情况

1.1轴系结构介绍

该900MW级燃气-蒸汽联合循环机组的NCB汽轮机轴系结构如图1所示。

与常规燃煤机组的汽轮机轴系相比，NCB汽轮机在轴系结构上有两点不同：第一，发电机与励磁机前置，发电机转子与高中压转子连接。第二，高中压转子与低压转子之间设置SSS离合器，SSS离合器与高中压转子之间增加短轴连接。该轴系结构可以通过SSS离合器的啮合与脱开实现低压缸的在线投入与退出运行，增加了汽轮发电机组在电、热负荷调整方面的灵活性。

1.2轴系振动情况

该汽轮机2021年进行A级检修，检修期间发现高中压转子过桥汽封、高压排汽侧平衡活塞汽封的部分汽封齿发生了明显损坏，故更换了损坏部分的汽封齿，并对高中压转子进行了喷砂处理。

图1 NCB汽轮机轴系布置示意图

检修结束后，机组进行第一次冷态启动，在轴系定速3000r/min时，5X轴振已经达到了259μm,超过了国家标准规定的机组跳机值。6X轴振达到了163μm,已超过了国家标准规定的机组报警值。此外，4X轴振达到了108μm,接近国家标准规定的机组报警值。表1为机组首次定速时的振动数据。

根据表1中的振动数据分析，各轴瓦振动均以一倍频振动为主，其它频率的振动分量较小。取5X与6X一倍频振动，经过矢量分解计算，5X与6X向振动矢量的正对称分量为97μm∠104°、97μm∠104°,反对称分量分别为186μm∠48°、186μm∠228°。故认为高中压转子同时存在明显的一阶不平衡分量与二阶不平衡分量，并且二阶不平衡分量远大于一阶不平衡分量，占振动的主要成分。因此，决定先通过动平衡的方式降低二阶不平衡分量，从而降低5瓦与6瓦的振动值。

表1启动定速3000r/min,汽轮机轴系振动数据

2、轴系振动处理过程

2.1高中压缸内高速动平衡

根据上文分析，转子存在一阶不平衡分量与二阶不平衡分量，故决定进行现场动平衡工作。动平衡需要在转子上找加重平面施加重量，根据轴系结构和现场情况，针对高中压转子，现场有3个加重平面可以施加重量，分别为：中压排汽侧缸内加重平面(加重平面1)、高压排汽侧缸内加重平面(加重平面2)、高中压转子与短轴连接联轴器短轴侧加重平面(加重平面3)。其中，加重平面1、加重平面2均为螺栓孔加重方式，加重平面3为燕尾槽加重方式。

图2现场动平衡加重位置示意图

首先决定在加重平面1与加重平面2进行反对称加重，目的是降低转子的二阶不平衡量。经过计算，最终在加重平面1和加重平面2分别加627g的重量(由于加重方式为加重螺栓，各螺栓孔之间有一定角度，共加3颗加重螺钉，按照矢量计算后的等效重量为627g)。

本次施加重量后机组再次启动，定速3000r/min时，振动数据见表2。

表2施加重量后，启动定速3000r/min,汽轮机轴系振动数据

根据表2数据，动平衡工作结束后，定速3000r/min时5X与6X向振动均有大幅度降低，均在国家标准规定的报警值以下。从轴系振动角度讲，该机组已经符合做电气试验和后续并网的条件。

2.2机组并网后运行情况

在进行了阀门严密性试验、超速试验、电气试验等各项工作后，机组顺利并网。在带负荷运行过程中，4瓦、5瓦、6瓦的轴振均发生了较为明显的变化。振动随机组负荷的具体变化曲线如图3所示。

图3为汽轮机运行监控系统中的数据，可见机组在带负荷运行过程中，4X/4Y、5X/5Y、6X/6Y等振动数值均发生了大幅度变化。故取典型负荷下的振动做详细分析，具体数据见表3。

机组在低负荷65MW运行时，高压内缸的缸温为480.05℃,中压内缸的缸温为430.53℃,高中压转子轴位移为-0.24mm,高中压转子膨胀为25.68mm。根据表3分析，此时5X与6X振动情况与定速3000r/min时相比有了非常大的变化。其中，5X幅值由75μm上升至153μm,一倍频相位由96°变化至148°。6X幅值由91μm变化至82μm,一倍频相位由130°变化至94°。虽然6X振动幅值变化不大，但是相位变化很明显，证明振动矢量有明显变化。

表3典型负荷下汽轮机轴系振动数据

图3大修后第一次带负荷过程参数变化曲线

负荷继续增加，在165MW运行时，此时高压内缸缸温为494.67℃,中压内缸缸温为453.14℃,高中压转子的轴位移为-0.11mm,高中压转子膨胀为25.76mm。与65MW负荷点相比，5X振动由153μm上升至185μm、6X振动由82μm进一步降低至76μm, 5X与6X的一倍频振动相位均无明显变化。

负荷继续增加，在满负荷249MW运行时，此时高压内缸缸温为495.15℃,中压内缸缸温为451.55℃,高中压转子的轴位移为-0.11mm,高中压转子膨胀为25.65mm。与165MW负荷点相比，高中压内缸的缸温、高中压转子轴位移、高中压转子膨胀均已变化不大。此时，5X振动幅值变化不大，但相位由156°变成了173°,证明振动矢量有明显变化。6X振动由76μm又上升至91μm,相位无明显变化。

综上，分析认为：

(1)高中压转子两侧轴瓦虽然在定速时振动较好，但是随着负荷的增加，机组进入热态以后，转子振型有了较为明显的变化。

(2)随着机组负荷增加，4Y振动从18μm上升至164μm,相位由83°变化至124°。可见，4瓦(离合器的支撑轴承)随机组负荷变化发生了非常大的波动。

由于此时4Y、5X两个测点的振动幅值都已经超过了振动标准规定的报警值，故决定滑停机，再次进行动平衡工作，工作目标是降低4Y、5X振动在机组热态下振动超标的问题。

2.3高中压缸外高速动平衡

考虑快速降低缸温，本次停机采取滑参数停机的方式。停机后，高压内缸缸温为315.52℃,中压内缸缸温为287.56℃。考虑此时高压内缸和中压内缸的缸温仍然较高，在缸内加重工作有难度，并且加重后平衡块难以取出。故决定在加重平面3进行加重(便于操作，加重时间短，并且便于调整重量和角度)。

经过计算，决定在平面3加重272g重量。加重以后，机组再次启机并带大负荷运行，机组本次运行的振动数据见表4。

表4第二次动平衡工作结束后汽轮机轴系振动数据

可见，第二次动平衡工作结束后，4瓦、5瓦、6瓦各轴瓦振动在机组带满负荷运行后，均在报警值以下。唯有4瓦Y向振动接近报警值。经过再次计算，发现在加重平面3施加重量，4瓦振动与5瓦振动变化方向相反，故无法做到兼顾两个轴瓦的振动情况。如进一步降低4瓦振动，建议在中间轴靠近4瓦侧加重平面进行施加重量。经研究，4瓦位于机组的中箱内，打开中箱涉及到汽轮机停油等工作，耗时较长。本次机组已经带大负荷运行，现场不具备在此处继续动平衡的条件。

3、结论

(2) 本文针对某NCB汽轮机轴系在启动及带负荷运行过程中遇到的振动超标问题，详细介绍了解决过程，得出结论如下：

(3) (1)针对NCB汽轮机轴系，在高中压转子高压侧外伸端进行动平衡，对高中压转子振型有较大影响。在高中压缸内缸温度较高，不具备缸内加重条件时，可考虑在高压侧外伸端进行动平衡，对降低高压侧支撑轴承的振动具有良好的效果。

(4) NCB机组轴系中，SSS离合器的支撑轴承振动可能会随机组负荷变化发生明显波动。由于4瓦在中箱内，无法进行现场反复动平衡工作，故在安装时要严格控制安装参数，防止4瓦出现振动异常。

参考文献：

[1]邓小文，肖小清,张俊杰燃气蒸汽联合循环发电机组轴系配置的思考([J].厂东电力, 2005, 18(4):1-8.

[2]肖小清,邓小文,刘卫星联合循环机组轴系统配置方案对比[J].燃气轮机技术, 2005,18(1)-:16-22.

[3]胡晨曦,郑晗琪sss离合器在NCB机组的应用及调试问题分析[J].东方电气评论, 2017.31(4)-54-59.

[4]鲍大虎。何成君带SSS离合器NCB式汽轮机工况切换的研究[J].汽轮机技术, 2015,57(4):295-296.

[5]黄葆华,宋亚军,孙燕平燃气蒸汽联合循环机组轴系振动问题综述[J]热能动力工程, 2017,32(5):1-5.

[6]宋亚军,黄葆华,司派友SSS离台器对汽轮发电机组轴系振动影响分析[J]华北电力技术, 2017(4):50-54.

文章来源：宋亚军,尤晓菲,郝向中等.某NCB汽轮机纯凝模式下轴系异常振动处理[J].汽轮机技术,2023,65(04):306-308.

网友评论

加载更多

我要评论

期刊名称：汽轮机技术

期刊人气：1668

期刊详情

主管单位：哈尔滨电气集团有限公司

主办单位：哈尔滨汽轮机厂有限责任公司

出版地方：黑龙江

专业分类：工业

国际刊号：1001-5884

国内刊号：23-1251/TH

邮发代号：14-273

创刊时间：1958年

发行周期：双月刊

期刊开本：大16开

见刊时间：1年以上

论文导航

纯凝模式下某NCB汽轮机轴系异常振动处理

相关论文