论文部分内容阅读
摘要：随着我国近年来电力工业的不断快速发展， 600MW超临界机组已经成为主力火电机组。本文首先分析了600MW超临界机组汽轮机结构，其次，探讨了600MW超临界机组汽轮机轴系振动原因，同时，就如何有效处理600MW超临界机组汽轮机轴系振动问题进行了较为深入的探讨，具有一定的参考价值。
关键词：超临界机组；汽轮机；轴系；振动
中图分类号：TK26
1. 前言
随着我国近年来电力工业的不断快速发展， 600MW超临界机组已经成为主力火电机组，点火采用分级等离子点火方式。再热汽温调节方式：①烟气挡板②喷水减温。600MW超临界机组汽轮机轴系在运行过程中，或多或少都会存在振动现象，局部区域出现动、静间隙消失。本文就600MW超临界机组汽轮机轴系振动原因及处理措施进行探讨。
2. 600MW超临界机组汽轮机结构
我厂600MW超临界机组汽轮机为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司制造的超临界、一次中间再热、单轴、三缸、四排汽、高中压合缸、反动凝汽式汽轮机，型号是CLN600-24.2/566/566。
汽轮机通流采用冲动式与反动式组合设计。进入高压汽轮机的蒸汽通过一个冲动式调节级和9个反动式高压级后，由外缸下部两个排汽口进入再热器。再热后的蒸汽进入中壓汽轮机的蒸汽经过6级反动式中压级后，从中压缸上部排汽口排出，经中低压连通管，分别进入1号、2号低压缸中部。两个低压缸均为双分流结构，流入中部的蒸汽，经过正反向7级反动级后，流向每端的排汽口，然后蒸汽向下流入安装在每一个低压缸下部的凝汽器。
600MW超临界机组汽轮机具有较高的可用率，较高的热效率和较好的控制调节性能，调节灵活可靠。为了适应调峰机组尽量采用现有的成熟结构，增加部组件通用化程度。高中压转子、低压转子是无中心孔合金钢整锻转子。高中压转子和1号低压转子之间装有刚性的法兰联轴器，1号低压转子和2号低压转子通过中间轴刚性联接、2号低压转子和发电机转子通过联轴器刚性联接。汽轮机共有7个轴承，6个支持轴承和一个推力轴承。其中支持轴承全部采用四瓦块可倾瓦轴承结构。发电机两个轴承采用端盖式轴承，轴承采用上半一块、下半两块可倾式轴瓦。
3. 600MW超临界机组汽轮机轴系振动原因
（1）励磁机轴振动
600MW超临界机组目前机组采用机端变静止励磁，这种励磁方式的一个特点是无旋转部件，轴系短。小修之后，在带负荷运行和开机升速的过程中，我们对励磁机轴承振动、轴承采取了长时间的跟踪分析和跟踪测量。观察结果表明，轴振动和励磁机轴承在冷态开机之后，能够在一定时间内保持较为稳定。但是，励磁机轴振动现象会随着参数变化和运行时间增加而出现大幅度增加。实践证明，由于励磁机转子较短，所以，即便励磁机转子本体出现变化，轴振动相位都不会出现较大的变化。但是如果励磁机振动出现了异常的大幅度增加之后，就很有可能会导致发电机对轮和励磁机附近的外伸端出现变化。
（2）转子振动
低压转子不稳定振动和振动幅值增大主要表现在不同轴承处轴振变化均很小；瓦振变化比轴振变化大。
4.振动故障诊断的一般步骤
（1）测定振动频率，确定振动性质。若振动频率与转子转速不符合，说明发生了自激振动，进而可寻找具体的自激振动根源。若振动频率与转速相符，说明发生了强迫振动。
（2）查明发生过大振动的轴承座，其稳定性是否良好，如不够良好应加固。如果轴承座稳定性不是主要原因，则可认定振动过大是由于激振力过大所致。
（3）确定激振力的性质。
（4）寻找激振力的根源，即振动缺陷所发生的具体部件和内容。在进行振动故障诊断时，通常振动最大表现处即为缺陷所在处。但有时，特别是多根转子（尤其柔性转子）连在一起的轴系，某个转子轴承上缺陷造成的振动，能在其他转子轴承处造成更大的振动。这既有轴承刚度的问题，又涉及多根轴连在一起的振型问题，具体分析时必须考虑这一因素。
5.如何有效处理600MW超临界机组汽轮机轴系振动问题
（1）加强汽轮机的运行管理
600MW超临界机组汽轮机在运行过程中可以采用定-滑-定的运行方式。实际上就是在高负荷区域下，为了保持机组的高效率，那么就应该改变通流面积（一般采用喷嘴调节）来实现。在极低负荷下，为了保持给水泵轴临界转速、燃烧、水循环工况能够得到稳定，那么就应该使用低水平的定压调节。而在中间负荷区，就应该根据实际情况来加减负荷（一般采用锅炉调整压力），使得汽门的开关处于滑压运行状态。为了提高给水温度和投入率，减少加热器端差，对加热器水位进行合理地调整，应该在高负荷运行时适当提高汽轮机的主汽温度、主汽压力。低速暖机后，肯定机组一切正常，可逐渐开大主汽门将转速升至2000RPM，保持150分钟，检查：①油位、油温、油压、油流；②辅助油泵的工作情况；③汽轮机各部位的膨胀情况；④上下缸的温度差不应超过42℃；⑤监听机组内部的声音，是否有摩擦。
（2）维持600MW超临界机组汽轮机凝汽器最佳真空
将600MW超临界机组汽轮机凝汽器维持在最佳的真空状态，目的在于减少燃料的消耗量，提高电厂汽轮机的工作效率，从而大幅度提升整个汽轮机机组的经济效益。
第一，应该让凝结水位维持在一个合理的位置，若凝结水位过高，那么往往会造成凝汽器的真空下降，这是因为空间过小就会导致冷却面积严重不足。用水室真空泵排除水室顶端死角的窝气提高换热效率。
第二，保证汽轮机机组的密封性良好。为了避免凝汽器出现泄漏的现象，应该定期或者不定期地详细检查机组的密封性，尽可能地利用设备大修的时候来处理、检查漏洞。
第三，严格控制循环水的品质，同时及时清理凝汽器铜管内的水垢，这样做的目的在于减缓铜管内水垢的发生速度，确保铜管具有较高的热交换效率。
第四，对于循环水系统检修后恢复，第五，由于励磁机轴振动较大，影响机组安全运行。建议采取措施增加滑环紧力，降低滑环运行温度，消除励磁机外伸端变形对振动的影响。
参考文献：
[1] 卢修连.？？国产早期600MW超临界机组的振动分析及治理[J]. 电力设备. 2007（10）
[2] 丁建林，张春喜，高海.？？伊朗SAHAND电厂325MW空冷机组轴系振动原因分析[J]. 东北电力技术. 2007（02）
[3] 祁乃斌，袁奇，张宏涛，吕智强.？？某型燃气-蒸汽联合循环机组轴系振动特性研究[J]. 汽轮机技术. 2010（02）
[4] 杨茂才，王琦.？？国电石嘴山发电厂～#9汽轮机振动大的原因分析及处理[J]. 宁夏电力. 2007（02）
[5] 李玉峰，李德福，彭琴，石广田.？？600MW汽轮发电机组转子-轴承系统的模态分析[J]. 汽轮机技术. 2008（04）
关键词：超临界机组；汽轮机；轴系；振动
中图分类号：TK26
1. 前言
随着我国近年来电力工业的不断快速发展， 600MW超临界机组已经成为主力火电机组，点火采用分级等离子点火方式。再热汽温调节方式：①烟气挡板②喷水减温。600MW超临界机组汽轮机轴系在运行过程中，或多或少都会存在振动现象，局部区域出现动、静间隙消失。本文就600MW超临界机组汽轮机轴系振动原因及处理措施进行探讨。
2. 600MW超临界机组汽轮机结构
我厂600MW超临界机组汽轮机为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司制造的超临界、一次中间再热、单轴、三缸、四排汽、高中压合缸、反动凝汽式汽轮机，型号是CLN600-24.2/566/566。
汽轮机通流采用冲动式与反动式组合设计。进入高压汽轮机的蒸汽通过一个冲动式调节级和9个反动式高压级后，由外缸下部两个排汽口进入再热器。再热后的蒸汽进入中壓汽轮机的蒸汽经过6级反动式中压级后，从中压缸上部排汽口排出，经中低压连通管，分别进入1号、2号低压缸中部。两个低压缸均为双分流结构，流入中部的蒸汽，经过正反向7级反动级后，流向每端的排汽口，然后蒸汽向下流入安装在每一个低压缸下部的凝汽器。
600MW超临界机组汽轮机具有较高的可用率，较高的热效率和较好的控制调节性能，调节灵活可靠。为了适应调峰机组尽量采用现有的成熟结构，增加部组件通用化程度。高中压转子、低压转子是无中心孔合金钢整锻转子。高中压转子和1号低压转子之间装有刚性的法兰联轴器，1号低压转子和2号低压转子通过中间轴刚性联接、2号低压转子和发电机转子通过联轴器刚性联接。汽轮机共有7个轴承，6个支持轴承和一个推力轴承。其中支持轴承全部采用四瓦块可倾瓦轴承结构。发电机两个轴承采用端盖式轴承，轴承采用上半一块、下半两块可倾式轴瓦。
3. 600MW超临界机组汽轮机轴系振动原因
（1）励磁机轴振动
600MW超临界机组目前机组采用机端变静止励磁，这种励磁方式的一个特点是无旋转部件，轴系短。小修之后，在带负荷运行和开机升速的过程中，我们对励磁机轴承振动、轴承采取了长时间的跟踪分析和跟踪测量。观察结果表明，轴振动和励磁机轴承在冷态开机之后，能够在一定时间内保持较为稳定。但是，励磁机轴振动现象会随着参数变化和运行时间增加而出现大幅度增加。实践证明，由于励磁机转子较短，所以，即便励磁机转子本体出现变化，轴振动相位都不会出现较大的变化。但是如果励磁机振动出现了异常的大幅度增加之后，就很有可能会导致发电机对轮和励磁机附近的外伸端出现变化。
（2）转子振动
低压转子不稳定振动和振动幅值增大主要表现在不同轴承处轴振变化均很小；瓦振变化比轴振变化大。
4.振动故障诊断的一般步骤
（1）测定振动频率，确定振动性质。若振动频率与转子转速不符合，说明发生了自激振动，进而可寻找具体的自激振动根源。若振动频率与转速相符，说明发生了强迫振动。
（2）查明发生过大振动的轴承座，其稳定性是否良好，如不够良好应加固。如果轴承座稳定性不是主要原因，则可认定振动过大是由于激振力过大所致。
（3）确定激振力的性质。
（4）寻找激振力的根源，即振动缺陷所发生的具体部件和内容。在进行振动故障诊断时，通常振动最大表现处即为缺陷所在处。但有时，特别是多根转子（尤其柔性转子）连在一起的轴系，某个转子轴承上缺陷造成的振动，能在其他转子轴承处造成更大的振动。这既有轴承刚度的问题，又涉及多根轴连在一起的振型问题，具体分析时必须考虑这一因素。
5.如何有效处理600MW超临界机组汽轮机轴系振动问题
（1）加强汽轮机的运行管理
600MW超临界机组汽轮机在运行过程中可以采用定-滑-定的运行方式。实际上就是在高负荷区域下，为了保持机组的高效率，那么就应该改变通流面积（一般采用喷嘴调节）来实现。在极低负荷下，为了保持给水泵轴临界转速、燃烧、水循环工况能够得到稳定，那么就应该使用低水平的定压调节。而在中间负荷区，就应该根据实际情况来加减负荷（一般采用锅炉调整压力），使得汽门的开关处于滑压运行状态。为了提高给水温度和投入率，减少加热器端差，对加热器水位进行合理地调整，应该在高负荷运行时适当提高汽轮机的主汽温度、主汽压力。低速暖机后，肯定机组一切正常，可逐渐开大主汽门将转速升至2000RPM，保持150分钟，检查：①油位、油温、油压、油流；②辅助油泵的工作情况；③汽轮机各部位的膨胀情况；④上下缸的温度差不应超过42℃；⑤监听机组内部的声音，是否有摩擦。
（2）维持600MW超临界机组汽轮机凝汽器最佳真空
将600MW超临界机组汽轮机凝汽器维持在最佳的真空状态，目的在于减少燃料的消耗量，提高电厂汽轮机的工作效率，从而大幅度提升整个汽轮机机组的经济效益。
第一，应该让凝结水位维持在一个合理的位置，若凝结水位过高，那么往往会造成凝汽器的真空下降，这是因为空间过小就会导致冷却面积严重不足。用水室真空泵排除水室顶端死角的窝气提高换热效率。
第二，保证汽轮机机组的密封性良好。为了避免凝汽器出现泄漏的现象，应该定期或者不定期地详细检查机组的密封性，尽可能地利用设备大修的时候来处理、检查漏洞。
第三，严格控制循环水的品质，同时及时清理凝汽器铜管内的水垢，这样做的目的在于减缓铜管内水垢的发生速度，确保铜管具有较高的热交换效率。
第四，对于循环水系统检修后恢复，第五，由于励磁机轴振动较大，影响机组安全运行。建议采取措施增加滑环紧力，降低滑环运行温度，消除励磁机外伸端变形对振动的影响。
参考文献：
[1] 卢修连.？？国产早期600MW超临界机组的振动分析及治理[J]. 电力设备. 2007（10）
[2] 丁建林，张春喜，高海.？？伊朗SAHAND电厂325MW空冷机组轴系振动原因分析[J]. 东北电力技术. 2007（02）
[3] 祁乃斌，袁奇，张宏涛，吕智强.？？某型燃气-蒸汽联合循环机组轴系振动特性研究[J]. 汽轮机技术. 2010（02）
[4] 杨茂才，王琦.？？国电石嘴山发电厂～#9汽轮机振动大的原因分析及处理[J]. 宁夏电力. 2007（02）
[5] 李玉峰，李德福，彭琴，石广田.？？600MW汽轮发电机组转子-轴承系统的模态分析[J]. 汽轮机技术. 2008（04）