300MW機組運行中故障分析

2017-02-08 15:56:13 大云網(wǎng)　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(guān)鍵詞：300MW1 前言目前，300 MW機組是我國火力發(fā)電的主力機組。從結(jié)構(gòu)設(shè)計上，可分為國產(chǎn)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(guān)鍵詞：300MW

1.前言

目前，300 MW機組是我國火力發(fā)電的主力機組。從結(jié)構(gòu)設(shè)計上，可分為國產(chǎn)型300 MW機組和引進型300 MW機組。與其它型號的汽輪發(fā)電機組一樣，300 MW機組發(fā)生過大軸彎曲、油膜振蕩、汽流激振、轉(zhuǎn)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(chǎn)型與引進型機組在故障的類型和發(fā)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(fā)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(chǎn)型300 MW機組高中壓轉(zhuǎn)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(fā)電機組主要表現(xiàn)為以一倍頻為主的振動，出現(xiàn)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(wěn)（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(zhuǎn)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(zhuǎn)子上形成偏離運動方向的作用力。如果軸承的穩(wěn)定性較差，則可能引發(fā)汽流激振，表現(xiàn)為高中壓轉(zhuǎn)子軸承突然發(fā)生不穩(wěn)定的振動，持續(xù)時間通常不長，一般與特定的負荷有關(guān)，振動頻譜中出現(xiàn)較大的25 Hz左右的低頻分量，幅值不穩(wěn)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(diào)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(jù)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(jiān)測系統(tǒng)的情況下，如果在機組帶負荷運行時高中壓轉(zhuǎn)子出現(xiàn)以前沒有過的低頻振動，在排除轉(zhuǎn)子碰摩的情況下，可以初步認為出現(xiàn)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(jiān)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機轉(zhuǎn)子和勵磁機轉(zhuǎn)子，支承在7個軸承上，發(fā)電機轉(zhuǎn)子與勵磁機轉(zhuǎn)子之間為單支撐結(jié)構(gòu)，選用EN8000系統(tǒng)，監(jiān)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(nèi)，6#水平軸振的幅值由59μm增大到74μm，相位由61變化到73，發(fā)生明顯的爬升和不穩(wěn)定振動。

引進型300 MW機組6、7號瓦振動爬升和不穩(wěn)定現(xiàn)象具有一定的普遍性。由于發(fā)電機轉(zhuǎn)子和勵磁機轉(zhuǎn)子為三支撐結(jié)構(gòu)，使得發(fā)電機轉(zhuǎn)子振型與勵磁機轉(zhuǎn)子振型相互影響，使動平衡難度加大。同時，勵磁機轉(zhuǎn)子相當(dāng)于發(fā)電機轉(zhuǎn)子的外伸端，使得不平衡響應(yīng)明顯增大。

在目前不能改變軸系支撐結(jié)構(gòu)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(diào)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(chǎn)型300 MW機組發(fā)電機轉(zhuǎn)子也出現(xiàn)過振動不穩(wěn)定的現(xiàn)象，但一般是由于不平衡和熱態(tài)下軸承座對中變化引起的，振幅變化的幅度較小，現(xiàn)場動平衡的效果較好。

4.轉(zhuǎn)子碰摩引起的振動

轉(zhuǎn)子碰摩是機組常見的故障，對于新投產(chǎn)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(chǎn)生的較大振動以及不對中和間隙調(diào)整不當(dāng)造成的。碰摩的發(fā)生是其它因素作用的結(jié)果，并使振動的性質(zhì)發(fā)生了根本變化，可能導(dǎo)致軸承損壞，轉(zhuǎn)子永久彎曲，甚至機組毀滅性事故。根據(jù)摩擦的部位和性質(zhì)不同，轉(zhuǎn)子碰摩可分為徑向碰摩和軸向碰摩，不同轉(zhuǎn)速下的碰摩，不同部位的碰摩（如轉(zhuǎn)子與軸承和汽封的碰摩，轉(zhuǎn)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(fù)雜。一般來說，轉(zhuǎn)子發(fā)生輕微的摩擦?xí)r振幅和相位不穩(wěn)定，出現(xiàn)波動；嚴重摩擦?xí)r振幅急劇增大，波形畸變或削波，頻譜中出現(xiàn)較多的低頻和高頻分量。長時間發(fā)生的輕微摩擦振動，其振幅和相位隨時間緩慢變化。當(dāng)轉(zhuǎn)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(fā)生變化，則可以判斷是發(fā)生了摩擦振動。

雖然調(diào)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(dǎo)致新的摩擦因素，因此，現(xiàn)場除了動平衡外，一般采用在某轉(zhuǎn)速下運行一段時間，以便磨出合理的間隙。轉(zhuǎn)速的選取以接近臨界轉(zhuǎn)速但振動不發(fā)散為好，遠離臨界轉(zhuǎn)速效果差，但太靠近臨界轉(zhuǎn)速容易發(fā)生大的振動。這種調(diào)整工作應(yīng)由有經(jīng)驗的專業(yè)人員進行，把握不好可能會導(dǎo)致軸彎曲事故。

5.結(jié)論

本文介紹了國產(chǎn)型300 MW機組高中壓轉(zhuǎn)子低頻振動和引進型300 MW機組6、7號瓦振動爬升現(xiàn)象以及轉(zhuǎn)子碰摩故障，這些是300 MW機組較常發(fā)生的故障。300 MW機組振動故障既有旋轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)出發(fā)，根據(jù)故障機理和故障特征，結(jié)合同類機組常見的故障，逐步診斷故障，并采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧０惭b振動在線監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)，對于及時了解故障特征，確定故障的性質(zhì)和原因，是非常重要的。

參考文獻

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