200MW汽轮机轴承故障的诊断与处理

汽轮机轴承的诊断

设有-个喷嘴组"其布置如图"所示#每个喷嘴组各由一个调速汽门控制"油动机通过凸轮配汽机构操纵调速汽门"实现高压缸进汽量的调节#高压调速汽门的开启顺序为!("!#!$#

针对该机"号瓦频繁脱胎碎裂及轴振大问题"曾进行了多次治理"采取的主要解决措施有!高压

$(-号调速汽门改为新型线结构$增加"号瓦润滑

油量$抬高"号瓦轴承标高"控制高’中压对轮下张口$处理中箱膨胀不畅$控制高’中压转子联接同心度等#通过上述处理""号瓦频繁脱胎碎裂现象有所缓解"但$B%号瓦轴振过大的现象没有改观#

图(+(!"")()"!)型汽轮发电机组轴系结构示意

$00/年大修后""号瓦轴振值进一步增大"最大为"A&%3"最小为$*&%3"仍是随负荷增加而增大"

在负荷$/&’(附近达到最大"负荷再增加轴振略有减小#通过对国内同型号汽轮机运行情况进行调研"发现普遍存在这一问题"只是故障的严重程度有所不同#

)!,-./0123456789:;

为彻底解决该汽轮机存在的"号瓦温度高’轴

图!

喷嘴布置

承合金频繁损坏及轴振大的问题"通过长时间的试验和研究"找到了引起"号瓦故障的基本原因"并制定了处理方案和措施#

!%&’()*+

该汽轮机自投运以来一直存在"号瓦频繁脱胎

)*(故障数据的现场采集及分析

机组正常运行及停机过程测取的主要信号有

收稿日期!’""%$&/$$/$修回日期!’""%$$&$$%作者简介!李

光%$01"$&"男"辽宁法库人"硕士"从事发电厂管理工作#2$34567859:;000<=>?:+@>3

汽轮机轴承的诊断

!"#号瓦的轴振!轴心位置!瓦温!瓦振"!""调节

阀后的压力及有功功率#

从振动波形和频谱图可以看出"!"$号瓦轴振在工作转速下通频值均较大"主要为一倍频振动"同时伴有半频和二倍频振动$随转速下降"%号瓦轴振通频值减小"但半频振幅明显增大"在&’((!&)&(*+,-.区间"半频振幅甚至超过一倍频振幅$/号瓦轴振具有相类似的现象"振动频谱较丰富"一倍频振动始终占主导地位$$号瓦轴振动随转速下降而减小"通频值相对%%/号瓦较小"其主要为一倍频振动"二倍频振动较明显$

/号瓦轴振!轴心位置!瓦温!调节阀后压力随

有功功率的变化曲线见图$"0$从图可看出%!/号瓦的轴振!轴心位置!瓦温均与负荷有良好的对应关系"特别是负荷在%0(!/((12区间变动时"轴振!轴心位置!瓦温均有相关的变化$观察时间区间

34((!%(4#("试验现象为&’%(负荷由%0(12升至%)512过程中"在%3(12负荷点"调节阀#%"开

启"阀后压力突然上升"此时%%/号瓦轴心位置%轴振%瓦温也突然变化)/号瓦左轴心位置由%(05$,突变为%(%5$,"/号瓦右轴心位置由%%65$,突变为!!’($,"说明&号瓦轴心位置向左移动)&号瓦左轴振由&(($,变为&6($,"&号瓦右轴振由

!$($,变为)($,)&号瓦瓦温由)("降至35")!号瓦轴心位置由335$,突变为)65$,"瓦温由3("降至’5"%轴振由&!5$,变为&(($,#’&(当

负荷由!)512降至!0512过程中"在!3(12负荷点"调节阀#%"关闭"阀后压力突然下降"此时&号瓦轴心位置%轴振%瓦温也相应变化)&号瓦左轴心位置由!(6($,突变为!(0($,"&号瓦右轴心位置由!!0($,突变为!!5($,"说明&号瓦轴心位置向右移动)&号瓦左轴振由&5($,变为&(($,"&号瓦右轴振由!!5$,变为35$,)&号瓦瓦温由35"升至3)")!号瓦轴心位置由

)$($,突变为)(($,"瓦温由’5"升至’3"%轴

振由&!5$,变为&$($,#

观察时间区间!04((!!34((和!)4((!&!4(("!%&号瓦轴心位置%轴振%瓦温随负荷变化与上述现象类似#而在!&4((时负荷由!’012降至!5312和

&!4((时负荷由!’312降至!0!12过程中"!%&

号瓦轴心位置%轴振%瓦温未有明显变化"均保持相对稳定#

归纳6次试验记录数据"主要现象为&’!(在额定工作转速下"!"$号瓦轴振主要为一倍频振动"同时伴有半频%二倍频振动)’&(随转速的下降"各瓦轴振均有所减小"但减小幅度不一致)’$(在转速降低过程中"!号瓦轴振半频明显增长"甚至超过一倍频)&%$号瓦轴振仍主要为一倍频)’6(

在升负荷过程中"通过负荷点!3(12时"伴随调节阀#%"的开启"&号瓦轴心位置明显左移%轴振减小%瓦温下降)!号瓦变化类似)’5(在降负荷过程中"通过负荷点!3(12时"伴随调节阀#%"的关闭"&号瓦轴心位置明显右移%轴振增大%瓦温升高)

!号瓦变化类似)’0(在低于或高于!3(12负荷点

的范围内进行加减负荷的操作"若调节阀#%"后的压力没有突变"!%&

号瓦轴心位置

%

轴振%瓦温没有明显的突变#

图$

%号瓦轴振随有功功率的变化关系

图"#%&号瓦轴心位置随有功功率的变化关系

图’

(%&号瓦瓦温随有功功率的变化关系

汽轮机轴承的诊断

图*

调节阀后压力随有功功率的变化关系

()!!号瓦故障原因分析

根据试验数据"分析机组负荷#调节阀后压力#

轴心位置#!号瓦轴振和瓦温#"号瓦轴振和瓦温的变化关系"可得出如下结论!$!%高压转子轴心位置的变化是引起瓦温&轴振变化的直接原因’$"%从轴心位置与负荷&调节阀后压力$部分进汽度%的关系可确定"轴心位置的变化是由部分进汽度引起的横向力产生的’$#%由调节汽门开度加减负荷时"调节级喷嘴处于部分进汽状态’在!$%&’负荷下"!&

""个喷嘴全进汽"在高压转子上产生最大横向推

力"使"号瓦轴心位置沿水平方向向右产生较大位移"进油口油楔减小"使进油量不足"引起瓦温升高﹑轴振增大($(%!&"号瓦轴振频谱中存在半频&二倍频&三倍频&四倍频等丰富的振动信息"根据机组的结构特点"认为主要是由于高中压转子对中状态不良"反映在高压转子!号瓦轴颈摆度过大"特别是高压转子较轻易出现类似悬臂轴振动状态’降速过程中"!号瓦轴振出现的半频和二倍频振幅超过一倍频的现象也有动静碰摩的影响)

()(配汽剩余力产生的原因

汽轮机的调节级喷嘴布置和周向汽流力示意见

图)*当全周进汽时"对角的"个喷嘴组所产生的汽流力方向相反"若喷嘴组面积相等"调节级汽流力除产生驱动转子旋转的扭矩外将完全相互抵消"不存在剩余汽流力*但在部分进汽时"没有流过蒸汽的喷嘴组不存在汽流力"若进汽是非对角的"则汽流力不

图%

喷嘴组周向汽流力

能相互完全抵消"调节级将会产生剩余汽流力*可见"调节级喷嘴的非对称进汽是产生配汽剩余汽流力的根本原因*

原喷嘴配汽方式为!+"!#!$调节阀顺序进汽"在部分负荷时调节级将产生配汽剩余汽流力*经计算此配汽剩余汽流力随主蒸汽流量的变化关系如图$所示"力的方向如图)所示*可见在负荷变化过程中"垂直剩余汽流力变化不大"而水平剩余汽流力变化却很大*当主蒸汽流量约为(*%+,-,负荷!)%

&’左右%"调节阀!-"基本全开"其它阀门不开或

开度很小"水平剩余汽流力达到最大约)./+’当蒸汽

流量约为/#%+,-,负荷!$%&’左右%"调节阀#开

启"水平剩余汽流力约为)+*可看出负荷!)%!!$%

&’区间"调节级水平剩余汽流力与高压转子的重

量相当"如此大的附加汽流力作用必将使高压转子轴心产生较明显的水平偏移*

图+

原配汽方式调节级汽流力随主蒸汽流量的变化

&!!"#$%&’()*+,,-

汽轮机"号瓦存在的轴振大及瓦温高的故障原因查明后"利用大修时间进行了现场处理"采取的主要措施有更换新设计的凸轮来改变原有的配汽方式"实现对角进汽’处理高中压联轴器"调整高压转子!号瓦轴颈摆度小于%.!00"保证高中压转子联接同心度*汽轮机进行123系统改造后"其配汽方式的更改仅通过软件就可实现"十分方便*

&)’配汽方式的设计

机组的原配汽方式为!+"!#!$"为减小

调节级配汽剩余力"对可能的各种进汽方式进行了计算"通过优化比较"确定了一种效率高&汽流力小的配汽方式为!"+$!#!!*图*&!%给出了调节级垂直和水平方向汽流力的变化曲线*

&)!高中压转子现场处理

大修解体后检查发现

"高中压转子的联接同心

度不好

"表现为高压转子!号瓦处轴颈摆度过大"达到%.4)00*通过研刮高中压联轴器端面"保证组装

后!号瓦处轴颈摆度小于%.!%00*

汽轮机轴承的诊断

表#

处理后轴振&瓦振&瓦温

注!机组负荷"++,-"主蒸汽压力!"&’*,./"主蒸汽温度*’*!#

(

图%

调节级垂直汽流力的变化

!"

研究了一个由调节级配汽剩余汽流力所引发的

轴系故障的实例"故障现象表现为机组升降负荷运行时靠近调节级的各瓦轴振过大&瓦温升高甚至轴瓦损坏#汽轮机调节级喷嘴组非对称进汽所产生的剩余汽流力在机组调峰运行中是很常见的"此力的存在使轴心位置发生偏移&轴振增大&瓦温升高"极大地影响了机组的安全运行#通过采用对角进汽方式可减小甚至消除此力"使此类故障得到解决#

参考文献!

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/a6j4.html