汽轮机转子中心孔进油引起的振动分析

电力18讯：    (1.河南电力试验研究所，河南 郑州  450052；2.鑫源热电厂，河南 商丘  476000)

   〔摘  要〕 针对50MW汽轮机转子中心孔进油的故障事件，通过对汽轮机振动特点的描述，分析了汽轮机振动和转子中心孔进油的原因以及引起振动的机理，提出了该故障的诊断方法和防止转子中心孔进油的措施。

   〔关键词〕 汽轮机；转子；振动

    2004年河南省电力系统连续出现2起汽轮机转子中心孔进油的故障，1台为125 MW机组，1台为50 MW机组。本文针对其中的1台50 MW汽轮机转子中心孔进油原因进行了分析，并提出该故障的诊断方法和解决问题的途径。



1  振动特点



    汽轮机型号为C50-8.83/0.981，发电机型号为QF-60-2。如图1所示，1，2号轴承支承汽轮机转子，1号轴承为座落前箱内的落地轴承，2号轴承座落在排汽缸上，3，4号轴承支承发电机转子，均为落地轴承。汽轮机和发电机转子以刚性联轴器连接。

1.1  配重前启动

    2004-06-26，启动升速至过临界转速的过程中，2号轴承最大振动为39.1 ，其它轴承振动均小于30 ，说明汽轮机转子和发电机转子的平衡状态良好。

    空载3 000 r/min下，除了2号轴承垂直振动39 外，其它轴承振动均在30 以下。带负荷到48 MW，2号轴承振动从60 很快升至84.5 ，被迫打闸停机。降速过临界转速2号轴承垂直振动达125 。盘车时，大轴挠度比开机增大40 。从3 000 r/min→带负荷→停机过程的轴承垂直振动趋势图可知，振动增大的部位主要是2号轴承，发电机的2个轴承振动基本不变，因而可以判定故障存在于汽轮机侧。

    根据以往经验，一般存在转子热变形的机组，只要把空载3 000 r/min时的下轴承基频振动降低到20 以下，带负荷后的振动就能维持在50 以内的合格范围。所以停机后在汽轮机末级叶轮进行配重，以降低2号轴承的垂直振动。

1.2  配重后启动

    2004-06-27，机组配置后再次启动，在空载3 000 r/min下，2号轴承的垂直振动为15 ，其它均小于15 。带负荷20 MW时振动基本不变，负荷增到30 MW，2号轴承振动增大至40 ，稳定一段时间后，振动稍有降低。接着开始升负荷至35 MW，振动升至46.8 。立刻减负荷至30 MW，振动突升至54.1 ，又升负荷至37 MW，振动继续升高。随即减负荷，当振动升到91.7 时，打闸停机。降速过临界转速2号轴承垂直振动达8 。盘车时大轴挠度比开机增大100 。

1.3  第3次启动

    前2次启动过程中，后汽封温度达300℃，而该汽封设计汽源为除氧器汽平衡供汽，温度在150℃左右，显然后汽封温度偏高；另外，前2次启动过程中，本体疏水没有打开。

    为了排除这2个因素的影响，2004-06-29又开一次机。在这一次启动过程中，本体疏水全部打开，后汽封温度控制在160℃以下。这次从启动升速过程到20 MW负荷，2号轴承振动与上一次差别不大。负荷到24 MW，2号轴承振动开始快速突升到

90.7 ，被迫打闸停机。

    3次启动过程的振动特点为：

    (1) 振动主要是基频成份，其它分量很少，因此属于不平衡激起的强迫振动；

    (2) 振动随时间和启停机的次数增多而显著增大，振动突增负荷点一次比一次小，说明振动故障逐次恶化；

    (3) 当振动突增后，即使减负荷到0，振动亦不会降低而是继续增加。停机过程中过临界转速的振动值比开机过程大；

    (4) 2号轴承振动一旦开始爬升很快发散至报警值，并且没有尽头，在这种振动状态下机组是无法运行的。



2  振动原因分析



    该机组振动的基本特点是，随着时间增加，不稳定强迫振动增加。造成这种振动的故障缺陷可能是：

    (1) 汽缸膨胀受阻,使轴承支承刚度降低；

    (2) 转子热弯曲。

    通过检查没有发现绝对膨胀、胀差在启动过程中出现异常，轴承座与台板接触面也没有出现间隙，膨胀也没有卡涩迹象，所以可以排除第一项缺陷，因而转子热弯曲成为主要怀疑对象。

    造成转子热弯曲的原因如下：

    (1) 转轴内应力过大；

    (2) 转轴材质不均；

    (3) 转轴套装部件失去紧力；

&nbs