300MW機組運行中故障分析

2017-02-08 15:56:13 大云網　點擊量：評論 (0)

摘要：本文介紹了300 MW機組比較典型的振動故障的原因、特征和診斷方法，可以為診斷同類故障提供借鑒。關鍵詞：300MW1 前言目前，300 MW機組是我國火力發電的主力機組。從結構設計上，可分為國產型300 MW機組

摘要：本文介紹了300 MW機組比較典型的振動故障的原因、特征和診斷方法，可以為診斷同類故障提供借鑒。

關鍵詞：300MW

1.前言

目前，300 MW機組是我國火力發電的主力機組。從結構設計上，可分為國產型300 MW機組和引進型300 MW機組。與其它型號的汽輪發電機組一樣，300 MW機組發生過大軸彎曲、油膜振蕩、汽流激振、轉子碰摩、不平衡和不對中等故障，但故障特征有所不同，并且國產型與引進型機組在故障的類型和發生頻率上也有所不同。本文對300 MW機組比較典型的振動故障發生的原因、特征和診斷方法進行了分析，以便為將來診斷類似故障提供參考，減少判斷和排除故障的時間，提高機組運行的可靠性。

2.國產型300 MW機組高中壓轉子低頻振動

嚴格地說，除了存在機械和電磁的干擾，在正常運行時，汽輪發電機組主要表現為以一倍頻為主的振動，出現低頻振動是不允許的。因為低頻振動通常是由碰摩和軸系失穩（汽流激振和油膜振蕩等）引起的，長期較大的低頻振動，可能會造成軸系的疲勞損壞。

在排除碰摩的情況下，引起高中壓轉子低頻振動的主要原因是汽流的激振力。如果葉片頂隙不均勻或部分進汽，將在轉子上形成偏離運動方向的作用力。如果軸承的穩定性較差，則可能引發汽流激振，表現為高中壓轉子軸承突然發生不穩定的振動，持續時間通常不長，一般與特定的負荷有關，振動頻譜中出現較大的25 Hz左右的低頻分量，幅值不穩定。為了防止汽流激振，可以從降低汽流激振力和提高軸承動剛度兩方面著手，保證軸系對中良好，汽缸膨脹順暢，動靜間隙均勻，必要時調整軸承標高，改變汽門開啟次序等。

診斷汽流激振故障，主要根據低頻分量的幅值大小和機組運行工況。在安裝有振動在線監測系統的情況下，如果在機組帶負荷運行時高中壓轉子出現以前沒有過的低頻振動，在排除轉子碰摩的情況下，可以初步認為出現汽流激振，條件允許還可以通過負荷試驗進一步確認。如果一時不能消除，可以密切監測低頻分量的變化趨勢，防止其突然增大。

3.引進型300 MW機組高中壓轉子低頻振動

某電廠1號機為引進型300 MW機組，軸系包括高中壓轉子、低壓轉子、發電機轉子和勵磁機轉子，支承在7個軸承上，發電機轉子與勵磁機轉子之間為單支撐結構，選用EN8000系統，監測1#~7#軸承的軸振（水平和垂直方向）和瓦振。在3 000 r/min定速運行時，約2 h內，6#水平軸振的幅值由59μm增大到74μm，相位由61變化到73，發生明顯的爬升和不穩定振動。

引進型300 MW機組6、7號瓦振動爬升和不穩定現象具有一定的普遍性。由于發電機轉子和勵磁機轉子為三支撐結構，使得發電機轉子振型與勵磁機轉子振型相互影響，使動平衡難度加大。同時，勵磁機轉子相當于發電機轉子的外伸端，使得不平衡響應明顯增大。

在目前不能改變軸系支撐結構的情況下，提高軸系動平衡精度，嚴格控制7號瓦軸頸的晃度，保證對輪連接螺栓的緊力一致，調整密封油溫度等是控制6、7號瓦振動爬升的有效手段。雖然國產型300 MW機組發電機轉子也出現過振動不穩定的現象，但一般是由于不平衡和熱態下軸承座對中變化引起的，振幅變化的幅度較小，現場動平衡的效果較好。

4.轉子碰摩引起的振動

轉子碰摩是機組常見的故障，對于新投產和大修后的機組幾乎是不可避免的。引起摩擦的原因很多，主要是由于不平衡產生的較大振動以及不對中和間隙調整不當造成的。碰摩的發生是其它因素作用的結果，并使振動的性質發生了根本變化，可能導致軸承損壞，轉子永久彎曲，甚至機組毀滅性事故。根據摩擦的部位和性質不同，轉子碰摩可分為徑向碰摩和軸向碰摩，不同轉速下的碰摩，不同部位的碰摩（如轉子與軸承和汽封的碰摩，轉子軸頸與軸瓦下部、中部和上部的碰摩），不同嚴重程度的碰摩（輕度碰摩、中度碰摩和嚴重碰摩），局部碰摩和整周碰摩等。

摩擦振動的機理和特征比較復雜。一般來說，轉子發生輕微的摩擦時振幅和相位不穩定，出現波動；嚴重摩擦時振幅急劇增大，波形畸變或削波，頻譜中出現較多的低頻和高頻分量。長時間發生的輕微摩擦振動，其振幅和相位隨時間緩慢變化。當轉速不變時，如果在一倍頻振幅變化的同時能夠觀測到相位也發生變化，則可以判斷是發生了摩擦振動。

雖然調整間隙可以消除摩擦振動，但由于揭缸檢修時間長，而且可能導致新的摩擦因素，因此，現場除了動平衡外，一般采用在某轉速下運行一段時間，以便磨出合理的間隙。轉速的選取以接近臨界轉速但振動不發散為好，遠離臨界轉速效果差，但太靠近臨界轉速容易發生大的振動。這種調整工作應由有經驗的專業人員進行，把握不好可能會導致軸彎曲事故。

5.結論

本文介紹了國產型300 MW機組高中壓轉子低頻振動和引進型300 MW機組6、7號瓦振動爬升現象以及轉子碰摩故障，這些是300 MW機組較常發生的故障。300 MW機組振動故障既有旋轉機械故障的共性又有自己比較典型的特征，在進行信號分析時，要從機組的結構出發，根據故障機理和故障特征，結合同類機組常見的故障，逐步診斷故障，并采取適當的處理措施。安裝振動在線監測和故障診斷系統，對于及時了解故障特征，確定故障的性質和原因，是非常重要的。

參考文獻

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