某600MW级别60Hz汽轮机首次冲转中振动现象的分析和处理李东玲

某600MW级别60Hz汽轮机首次冲转中振动现象的分析和处理李东玲

李东玲

（青岛华丰伟业电力科技工程有限责任公司）

摘要：某容量为600MW频率为60Hz的汽轮机组，在首次启动时曾出现轴承振动大现象，经过一系列的处理后再次启动后，振动正常且各参数良好。本文旨在介绍本机组的首次冲转过程、分析了可能引起该汽轮机振动的原因，结合现场提出并总结了处理措施，为其他机组提供经验和借鉴。

关键词：汽轮机振动高压缸暖机转速

0、引言

中国机械进出口总公司在南美地区承建的委内瑞拉中央电厂6号机组项目600MW汽轮发电机组，是该国家最大的火力发电机组，机组完全由中国公司进行设计、制造、施工和调试运行。机组频率为60Hz，在首次启动时曾出现轴承振动大现象，通过对各振动数据、蒸汽参数以及润滑油参数等进行分析处理，振动参数恢复正常，机组运行稳定。

1、机组简介

1.1汽轮机本体概述

本汽轮机为东方汽轮机厂（型号N600-16.67/538/538）亚临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、凝汽式（双背压）汽轮机组。

2、机组冲转过程介绍

2.1汽轮机首次冲转过程介绍

本机组的启动方式为带高、低压旁路的中压缸启动,汽轮机的冲转由DEH控制，自动控制模式。冷态启动的主要过程为：启动前高压缸倒暖→阀壳预暖暖→升速至200r/min摩检→1500r/min中速暖机→升速至3600r/min暖机→并网带初负荷暖机→25%额定负荷暖机→机组打闸，阀门严密性试验及超速试验。冷态启动时汽轮机需要在中速暖机4小时,其余状态启动时均不需进行中速暖机。首次启动，冲转过程中升速率由操作员手动输入，升速率设定为100r/min/min。下面就对机组的首次冲转过程进行介绍。

当地时间2016年3月26日，各系统正常投运，运行参数良好，汽轮机具备冲转条件，冲转前已对系统进行倒暖及阀壳预暖，相关参数如下：

高压缸调节级温度：182℃/178℃，压缸缸温：137℃/140℃，阀壳外壁温度：178℃/175℃,汽轮机热膨胀：8.5mm/6.8mm，高中压缸胀差：2.5mm/3.0mm(应当有单位，请核实一下)，汽机偏心度：31.7um。

09:20汽轮机挂闸准备冲转，冲转方式为冷态中压缸启动。主蒸汽压力5.2MPa、温度458℃，再热蒸汽压力1.02MPa、温度426℃。

09:21目标转速200r/min,升速率100r/min/min。转速200r/min时，投入摩检，汽机打闸，汽轮机各调门关闭转速下降，系统运转正常无异音。

09:30再次挂闸，投入正暖，目标转速500r/min，升速率100r/min/min。达到目标转速时，电气进行发电机交流阻抗试验，试验完成后升速，目标转速1500r/min，升速率100r/min/min。

09:50转速升到1500r/min，进行中速暖机。阀位总指令为9.7%,但ICV1卡涩，开度只能开至18%。继续暖机，暖机初期，各运行参数良好，各轴承振动良好，振动最大为6Y:53μm。

09:55ICV1突然关闭，DEH无法操作。各方商议鉴于机组轴系等各参数状态良好而继续中速暖机，待暖机完成后再停机处理，机组继续保持1500r/min中速暖机。

12:00汽轮机#2、#3、#5、#6号轴承振动轻微上涨，其中最大为5Y振动82.9μm。

13:08中压缸缸温：318℃/335℃，高压缸缸温:232℃/210℃,DEH手动控制将高调阀开度开至10%,增大高压缸进汽量，加速高压缸暖缸。

14:24高压缸缸温：284℃/276℃，中压缸缸温：338℃/357℃，热膨胀：12.6/11.0mm，高中压缸涨差：3.4mm/5.3mm，润滑油温：34.5℃。

14:25打闸停机，检查ICV1，判断为为快关电磁阀节流孔堵塞。清洗该节流孔后回装，ICV1恢复正常。

2.2第二次冲转过程介绍

14:56汽机挂闸重新冲转，目标转速1500r/min，主汽温参数460℃，再热气温430℃，因高压缸缸温＞275℃，参考厂家建议未投正暖。

15:10汽机转速升至1500转/分时，各轴承振动振幅普遍上涨，且保持上涨趋势，#2轴承Y向振动上涨至180μm，立即手动打闸停机，投入盘车，偏心值为30.3um在正常范围内。

3、振动原因分析及整改措施

在正常情况下，汽轮机运行是稳定的，在没有对设备进行大的操作和调整的情况下，汽轮机振动基本不变，当受到某一因素干扰时，如变负荷过快、蒸汽带水、汽轮机发生水冲击、机组甩负荷、机组启动时轴封没有暖好、汽缸壁温差大、低压缸排汽温度过高、轴向位移异常等都会对汽轮机的振动造成影响。

3.1在首次1500r/min中速暖机时，汽机振动参数优良。第二次冲转时，蒸汽参数接近，但汽轮机振动急剧恶化，由此可以判断此次振动是由刚才停机后再冲转等一系列的操作引起的，并不是汽轮机本身的质量问题或者转子不平衡引起的。

停机后再冲转的操作主要有三个，分析如下：

打闸停机。冲转时，汽轮机冲转参数较高，转子膨胀较快，汽缸膨胀较慢，高中压缸胀差持续增大，由2.0mm上升到5.4mm。打闸停机后，高中压缸停止进汽。冲转时，汽轮机高中压转子金属表面与高温蒸汽接触，且有鼓风摩擦，温升和膨胀较快。停机时高中压转子金属表面骤然与参数较低的轴封蒸汽接触，有被冷却的可能，高中压转子上会产生较大的内应力。

解决办法：①加长盘车时间，给转子充分的冷却时间，减小高中压缸涨差，消除高中压转子上的内应力；②降低冲转蒸汽参数，避免转子温升过快。③冲转过程中，充分暖机，使高中压缸充分膨胀，减小高中压缸涨差。

ICV1的状态。首次1500r/min暖机时，ICV1意外关闭，因而ICV1进汽管管道温度较低，管道内是“死汽”甚至可能积水。第二次冲转时，ICV1恢复正常打开，高温蒸汽进入ICV1管道内，造成ICV1管道急剧膨胀，ICV1、ICV2的应力不均，较大的热应力传递到高中压缸缸体，造成高中压缸振动。

解决办法：①检查ICV1阀前疏水是否通畅，并使其充分疏水；②增加盘车时间，让ICV2管道充分冷却，减小两侧进汽管温差；③降低再热蒸汽参数，避免ICV1进汽管温升过快。

第二次冲转时未投正暖，导致高压缸暖缸不充分，高中压缸涨差逐渐增大，最大到5.9mm。

解决办法：继续投入正暖，高压缸缸温升至320℃以上后，再停止正暖。

同时，我们对其他参数和设备也进行了检查和分析，可能会引起振动的原因还有：

（1）现场就地检查发现汽轮机各轴承润滑油的回油管道与混凝土间隙太小，回油套管膨胀受阻，管道内存在较大的内应力，从而对汽轮机轴承座产生较大的牵引力，引起机组振动。

解决措施：回油管道扩孔。就地检查回油套管与周围障碍物的间隙，若有膨胀不畅的风险，均对周围的障碍物进行清理，对管道周围的孔洞均进行了扩孔。

润滑油油温偏低。机组启动时，汽轮机润滑油温为34℃，后期在升速过程中上升到37℃，油温偏低可能导致油膜振荡，引起机组振动。

解决措施：提高润滑油温度。润滑油冷油器为开式水（海水）冷却，开式水经过电动滤水器后进入润滑油冷油器。润滑油冷油器有两台，一用一备，每个冷油器进出口各有一个电动门。手动调节电动滤水器入口电动门的开度来控制机润滑油冷油器的冷却水量，将润滑油温度由34℃提升至41℃。

（3）冲转参数过高。主汽温度与高压缸温度相差近200℃，再热蒸汽温度与中压缸缸温相差近100℃，热冲击较大，导致汽轮机受到较大的热应力，高中压缸涨差增大，导致高中压缸两端轴振增大。

解决措施：①中压调节阀修复后，检查左右侧中压调节阀阀壳温度及中压缸左右侧内壁温度，温差在允许范围内再启动。②冲转时投入高压缸正暖，直到高压缸缸壁温度在320℃以上。投入正暖后高压调节阀开度10%，高中压缸同时进汽，以减小高、中压缸膨胀。③降低冲转参数，减小汽轮机受到的热冲击。由于主蒸汽及再热蒸汽温度较高，降低锅炉负荷，投入减温水，降低主汽温度至424℃，降低再热汽温度至409℃。

3.2采取措施后再次冲转，参数良好

采取上述措施后，汽轮机再次冲转。

18:05汽机挂闸，投入高压缸正暖，调整汽轮机润滑油温至41℃，降低主汽温度至424℃，降低再热器温度至409℃，目标转速1500r/min，升速率100r/min/min。

18:20汽轮机转速1500r/min，再次调整润滑油温度至42℃，系统各运行参数正常，轴承振动良好。继续升速，目标3000r/min。

18:55汽轮机转速3000r/min，系统参数正常，目标3600r/min。

19:20汽轮机转速3600r/min，各系统投运正常，运行参数合格，轴承振动良好。振动最大为7Y：58μm。

在后续机组的长期运行中，汽轮机各瓦振动参数优良，最大振动不超过58μm,多数振动值在30μm左右。

4、结论

由于汽轮机本体系统的复杂性，在本次处理机组汽轮机轴承振动大的过程中，采取多个原因综合分析，多点同时突破的方法，取得了良好的效果。通过本次问题的分析解决，保证了该项目汽轮机组的长期安全稳定运行，同时作为运行调整和隐患处理经验，可供同类型运行机组参考。

参考文献

[1]吴祖光主编：《汽轮机设备原理》上海工业出版社1989年版

[2]施维新,汽轮发电机组振动及事故[M].北京:中国电力出版社,1998.10.

[3]望亭发电厂.300WM火力发电机组运行与检修技术培训教材一汽轮机[M].北京:中国电力出版社.2002.