YL电厂2号机组,上海汽轮机厂与哈滨电机厂组配机组,属国产引进型300MW机组。1994年3-4月,机组完成整套试运后,进行了一次小修,其中包括处理#6瓦外油档漏油更换 “塑料王”油档、#4瓦翻瓦检查、前箱检查等工作 1994年4月22日小修后开机,升速过程中和刚到3000/min时,发电机轴振不大(图1-1)。进行并网操作中,振动缓慢爬升。16时整并网后振动爬升加快,20分钟后机组负荷达到75MW时跳机(图1-2)。振动频率以1X为主(图1-3)。相位基本不变。
停机取出“塑料王”油档,扩大间隙后摩擦振动消失。该机组还于1996年4月19日小修后,发生同样振动问题,将油档间隙从0.1mm扩大到1.0mm,振动消除。
案例2:转子与金属体接触的间歇式摩擦振动
XF电厂2号机组,为东方电气集团公司制造,300MW,1998年投产。运行中多次发生低压转
子振动剧增,低压缸后轴承处伴随劈啪声响。每次运行人员靠减负荷及降低轴封温度,使振动恢复原值。多次捕捉振动故障信息,没能成功。2002年2月26 日,低压转子再次爆发强烈振动时,TDM系统捕获部分有意义的振动信息。振动逐渐减小到原值,约需30分钟。中机组停机。
时间 | 4x | 3x | 备注 |
19:10:00 | 62,60@253 | 38,29@220 | N=87MW |
19:18:00 | 124,122@238 | 32,21@356 | N=77MW |
19:23:03 | 162,161@230 | 58,55@3 | N=66MW |
19:27:07 | 192,190@234 | 75,70@17 | N=67MW |
19:28:04 | 197,195@233 | 79,74@16 | N=67MW,振动最大数值,3X相位反。 |
19:35:01 | 150,149@236 | 44,38@11 | |
19:43:00 | 108,105@237 | 31,19@322 | |
20:00:01 | 68,65@243 | 35,28@254 | |
20:09:00 | 58,54@243 | 41,32@250 | 前后1小时3X相位还未完全还原。 |
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振动故障发生时轴心轨迹和频谱时域(略)
诊断为低压缸摩擦振动。外围检查时发现,#4瓦前端外油档,由于下油档定位螺栓断裂(正常装配是,定位螺栓通过支撑在缸中分面上的垫片,使下油档悬挂在箱体上,上油档的中分面支撑在下油档的中分面上),下油档下沉,上油档随之塌落到转子上(右侧向下错动5mm以上),上油档顶部与转子接触时即发生摩擦振动。
转子与#4瓦前端外油档接触部分,磨出了5道很深的沟槽,象车削一般整齐。
案例3:汽轮机转子周期性摩擦振动
YH热电厂2号机组,由武汉汽轮发电机厂生产,容量28MW。机组2002年底进行了大修,2003年5月1日突发异常振动。
1、第一阶段监测(频谱分析)
2003年5月1日20时30分开始,在机组不停机故障运行状态下,采用模拟键相器获得了机组
故障频谱特征,同时监测了振动通频值随时间的变化规律。
振动最大的测点为#1轴承水平方向,振动幅值的变化范围在15-88m,变化呈一定的周期性。在振动幅值较大时,频谱分析得出,振动基频以外,还有半频和2倍频等故障频率:
如图3-1上,1-振动除1X外,2X、0.5X、1.5X成分比较明显。2⊥振动以0.5X为主导频率。此外,3⊥振动以0.预应力混凝土管桩5X、1X频率为主,2X频率也显著存在。当1-振动变化到幅值不大时,以基频振动为主(图略)。
2、第二阶段监测(升、降速特性分析)
2003年5月2日,对机组安装键相器进行振动升、降速特性分析和相位测试分析。
对机组进行了数次升、降速测试,汽轮机过临界振动值差别明显。进一步验证汽轮机内部可能存在动静摩擦,且摩擦使转子不平衡振动或摩擦程度发生变化。
从具体振动数据上分析,每次升速振动幅值差别较大,而降速振动幅值一般很大,转速范围展宽。例如,5月2日1时升速汽轮机过临界转速,2⊥最大振动仅10圆皂角m左右,跳机后降速振动却超过110m。随后汽轮机再次冲转,升速过临界振动达到60m,如图3-3。
为了进一步排除油膜振荡的可能,5月2日12时30分对汽机进行了超速试验,验证在转速3300r/min范围内,未出现半频振动,轴承不失稳。
3、第三阶段监测(振动变化的周期特性检测)
前述试验已检测到了振动幅值变化的周期性,通过相位检测进一步获得了振动相位变化的周期性。结合幅值、相位变化数据分析得出:
振动变化周期,汽轮机转子加重前约为40分钟,加重后周期延长,达到1至数小时。在每个变化周期内,1-振动测点相位旋转360°,2⊥测点同步变化。表1给出两个周期的变化数据。
在稳定转速下振动矢量旋转360°,说明汽轮机转子摩擦振动引起的转子的热弯曲已超出了转子的原始不平衡量。
表3-1:振动周期变化数据
时间 | 微生物发酵床1-测点振动 | 2⊥测点振动 | 备注 |
02:11 | 58@16 | 19@210 | 第一周期 (5月2日动平衡前) |
02:17 | 86@46 | 15@241频闪灯 |
02:36 | 微小件精密加工 46@119 | 17@342 |
02:40 | 22@162 | 13@47 |
02:47 | 25@318 | 10@154 |
02:51 | 40@8 | 11@206 |
06:23 | 23@44 | 8@206 | 第二周期 (5月5日动平衡后) |
06:36 | 15@159 | 8@48 |
07:10 | 3@333 | 12@97 |
07:20 | 21@28 | 10@127 |
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4、转子动平衡试验
根据经验,对于许多摩擦振动,通过反复启停和长时间低转速摩擦,或结合动平衡减小转子激振力,可以抑制摩擦振动。为减少检修时间,根据1-测点振动变化到较大时的振动相位,5月5日在汽轮机末级叶轮上加重Q2=219g/0°,将刚到3000r/min时 1-振动降到12m,但振动幅值和相位近似周期性的变化特性未能改变,只是一段时间内最大振动幅值有所减小、变化周期延长。5月7日,振动曾增长到60-70m,5月8日再次恶化。停机揭缸检查。
5、最后处理结果
检查发现低压侧汽封套磨出两道周向槽,较深处达10mm (见图3-3照片),对应的汽封块却几乎完好。转子运往青山热电厂拔对轮和低压汽封套,更换了新汽封套。顺便也将汽轮机末级叶轮上以点焊方式的加重去处。5月18日机组检修后启动,测试未发现摩擦振动征兆。
6、 结论
本机组出现突发性振动,因汽轮机后汽封处有程度“强烈”的动静摩擦。这种摩擦振动在本
机组上特征表现可归纳如下:
(1)工作转速下,振动幅值和相位呈周期性变化:幅值从小到大、再从大到小,如此反复;振动相位可以逆转向旋转360°。
(2)发生剧烈摩擦振动时,振动故障频率除1X外,有时还会伴随0.5X和2X等频率成分,要注意与油膜涡动区别。
(3)动静摩擦对机组升、降速振动的影响有一定随机性,各次升速振动不一定重复,降速通过临界转速区域,一般出现幅值放大、转速区域拓宽。
(4)振动最大的部位不一定是直接摩擦部位,与轴承型式及结构刚度有关。
(5)“强烈”型动静摩擦振动,难以通过动平衡手段抑制。
鉴于该同型汽轮机多次出现后汽封套磨损,建议请有关单位对后汽封套和汽封块的材质硬度进行检定。今后考虑将后汽封块更换为铜齿汽封的可能性。
案例4:由于缸温差大/膨胀不畅引起摩擦振动
例1:YL电厂4号机组,容量300MW,上汽厂生产。1997年11月27日调试中进行励磁机转子加重后启动。转子偏心0.0451mm,中压持环375℃,第一级金属352℃,高压缸上/下315/288℃,中压缸上/下383/293℃,属极热态启动。
20时25分冲转,到高中压转子临界前跳机。偏心上到0.097mm,盘车到0.06mm以下。
20时35分再冲转,速率300rpm/min。到1560r/min时1ABS达243m、瞬间到300m,跳机。偏心到0.116mm。长时间盘车偏心到0.036-0.039mm以下。
20时35分再冲转,速率300rpm/min。到1560r/min时1ABS达243m、瞬间到300m,跳机。偏心到0.116mm。长时间盘车偏心到0.036-0.039mm以下。长效连续捕鼠器
23时06分第三次冲转,速率100rpm/min。到1520r/min时振动大打闸破坏真空停机。听见缸内摩擦声,怀疑断叶片等因素。开会讨论确定中压缸上/下温差降到50℃以下再启动。
12月1日达到上述条件。启动高压转子过临界并不大,3000r/min#1#2轴振分别只有28m 、12m。