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1、全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 汽机 95 油档积碳对汽轮发电机组振动的影响 陈宪刚 (大唐甘谷发电厂) 【摘 要】大唐甘谷发电厂 1 号机组 2、3 轴承从 2008 年 6 月初轴振逐渐增大,特别是 2 号轴承出现了间歇 性高幅振动。针对这种情况进行了分析,并利用 C 级检修机会进行了处理;处理后的运行效果比较理想。现对其产 生的原因及处理过程进行了分析,以供新机组参考。 【关键词】油档积碳 间歇振动 动静碰摩 甘谷发电厂 1 号汽轮机为北重汽轮电机有限责任公司制造的直接空冷机组,型号为 NZK310 17.75/540/540,, 2007 年 12 月
2、投运。 2008 年 9 月开始至 2009 年 5 月, 汽轮机二瓦多次阵发性振动, 每次持继时间一般在 15 分钟左右不等,多数情况下振动可自行消失、恢复正常。2 瓦 X 向振幅正常 时一般为 4050um,振动时最大达到了 180um。适逢机组 C 修,重点对油档进行了检查,发现 1、2、 3、4 瓦油档不同程度的积碳,其中 2、3 瓦处油档积碳较严重,将积炭进行了较为仔细的清理后, 再次启机后一切正常。 1 振动特征: 1) 每天 2 瓦振动超过 76um 的可多达 56 次,每次振动幅值越高,振动后跌落的点也越低, 下次振动的间隔也长一些。 2) 振动波动和不稳定:振动总是交替进行,
3、一次振动后又锯齿形慢慢上升。达到一定值后直 线上升。 3) 振动的基频分量波动和突变,定常振动值为 45um,主频 50Hz,25 Hz 分量时有时无,100 Hz 分量稳定持续。阵发性振动时 50 Hz 分量上升至通频的 20%左右。 4) 每次振动发生时,上升的频段中,50 Hz 的是主要上升谱。一般从观察来看可从 18um 涨到 70um。在 50 Hz 上涨过程中 25 Hz 也有小幅上涨,一般从 4um 涨到 6um 左右。 5) 振动波形增大与消失的关系曲线呈前倾后弯形状。 2 振动期的初诊断: 1) 振动的性质:阵发性振动的主频率为 50 Hz。 2) 从频谱图上可以看出在振动发
4、生后主要是 1 倍频上升的较大,但振动后可以回到原先值可 以排除动不平衡造成。 3) 因我厂 1 号机高压转子在第一临界转速以下振动,还没有观察到较大振幅的其它性质的振 动。依据转子在第一临界转速以下机组不存在较大振动幅这一特征,可判定引起振动的激振力不是 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 汽机 96 转子不平衡离心力。同比对照其它机组排除轴承座动刚度不足之后,其故障原因可排除转子不平衡 过大。 4) 低频分量占主频量不是很大,而且从就地油膜压力来看,油压有 4MPa 左右。而且 25 周的 分量只有 46um。说明该轴承工作稳定性还是比较好。 5) 从轴心轨迹
5、图上看,基本可以说是一个椭圆,而且椭圆的复位性也比较好、同时考虑低频 分量的百分比,可以排除油膜涡动。 6) 从 X、Y 向的振动波形图来看,波峰多、波形粗糙、不稳定、有削波、有明显的小锯齿。可 以说明存在轻微的碰摩。 7) 对中不好的波形为在一个周期内波峰翻倍、但波形光滑且稳定重复。所以可以排除掉对中 不好的可能性。 8) 转轴径向碰磨是由于碰磨使转轴表面径向受热不均,引起热弯曲产生了不平衡振动。因此 转轴碰磨振动的频谱特征是转子热弯曲振动,即以基频为主,并有明显的高频分量,高阶振动分量 一方面决定于转子热弯曲值,另一方面与振动系统相应频率下是否共振直接有关。 9) 工作转速下转轴碰磨一般主
6、要产生一阶不平衡,因此工作转速下转轴碰磨对机组的危害要 比启动中小得多。 10) 转动部件飞脱,运行中振动突然增大,较常见的故障是转动部件飞脱,这种振动往往是一 次性的。它与转轴碰磨振动的另一个区别是振动增大无时滞,而且不能恢复到原始振动状态。所以 这个原因可以排除。 11) 联轴器与转轴配合紧力不足,当联轴器与转轴紧力不足时,振动除了增大外,还会突然变 小。振动突变不论是增大还是变小,都无时滞,而且振动幅值不能恢复到原始状态。从变负荷试验 来看,振动与负荷没有一定的关联。负荷与振动没有规律,说明高、中压转子联轴器紧力没有大的 问题所以这个原因也可能排除。 12) 转轴进入水或冷气,一般转轴进
7、入水或冷气,转轴与水接触引起增大或消失的时滞很小, 一般从振动开始增大至最大值,短者只有 12min。而转轴碰磨振动存在明显的时滞,一般在 5min 以上,而且曲线呈前倾后弯形状。 13) 转子上存在自由活动部件:当转子在工作转速时一般呈稳定不平衡特征,而转轴碰磨在工 作转速下振动呈不稳定不平衡特征。而 2 瓦呈现的是不稳定特征。所以此条也应可以排除。 14) 用振动反相推理法初步判定为动静磋磨,振动主频率在绝大多数情况下均为 1 倍频;除此 之外,频谱中主要只含有半倍频分量和 2 倍频;而且振动幅值也是时大时小,不够稳定,振动与其 他参数变化的规律性不强。从这些振动特征综合分析,振动原因不是
8、单一因素引起的,可以认为, 高压缸前汽封或油档局部磨碰是导致阵发性振动的主要因素,汽流激振力进一步加剧了这种振动, 二者互成因果,使得阵发性振动愈来愈频繁。 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 汽机 97 附表 1 2 瓦 X 向轴振动的变化 附表 2 2 瓦振动波形的变化 附表 3 2 瓦频谱的变化 附表 4 2 瓦轴心轨迹的变化 3 积碳分析 3.1 油档积碳的二个条件: a、油档上积碳的形成主引为油泥,由于油泥积累在油档上不及时排走在高温下逐渐形成了碳。 而油泥的产生的机理为油变成酸性后氧化的结果, 其检测指标现已经可以由专门机构可以进行检测, 一般以“油泥
9、形成趋势”这个指标定性。检测方式以 1L 油用 1um 的滤网过滤后检测残留物。油中产 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 汽机 98 生的油泥是油档积碳的一个必要条件。 b、油档处温度高是一个诱引,也是油档积碳的必要条件。现由于各种原因造成 2、3 瓦与高、 中压缸接近处的保温保的不理想。没有达到保温工艺的要求。汽缸的辐射热及转子的温度导致 2 瓦 处油档温度达到了 160180左右变化,3 瓦的油档温度也达到了 120左右。这样的高的温度加 速的积碳的形成。 3.2 油箱负压对油档积碳的影响: 油箱负压一般维持在 150300pa 左右合适,这个“合适”的概念
10、主要是由以下几个方面考虑: a、因各瓦回油一般是半管或多半管,可以使各轴瓦造成微负压,使各瓦回油通畅。不至于油档 处喷油,及时把油气抽出以便在主油箱中分离。 b、负压合适时,能从油档吸入一定量的空气能起到冷却油档的目的,减缓积碳的发生。 c、如主油箱负压过高也存在一定危害,就是可能造成主油泵入口压力过低,影响主油泵的正常 工作。 d、如负压过高可能在主油箱密封不严处及各瓦油档处吸入灰尘、水汽,造成油质劣化。 3.3 油档积碳的预防与减缓: a、NAS 1638 颗粒污染度分级标准中小于 NAS4 级的标准 5m15m 的颗粒每 100mL 液体中的 颗粒数只有 4000 个,能长久的达到这个标
11、准就可以大大减少油档积碳的机率。用现有的滤油机把滤 网改成小于 5um 进行一次彻底过滤,主要是把油中的油泥过滤掉,也就是把形成积碳的罪魁祸首油 泥去掉。 b、作好高、中压缸靠近轴承箱附近的保温,降低油档温度以减少油泥转换成碳的机率与速率。 c、在机组停机机会对油档进行清理检查,同时检查下油档处轴瓦回油的泄油口,如此口堵塞会 导致少量的油不能及时跑掉引起积累、积碳。 d、可以考虑将现疏齿形油档改造成接触形油档,可能在很大时间内理论上不会积碳。但安装时 一定注意上、下油档间隙值要预留合理。 4 结论 机组油档经过 C 修清碳处理后,现各轴承振动一直正常,没有再出现间歇性的振动问题,所以 做好主机的油务监督工作,保证主机油质正常,定期检查主机靠近轴承端保温情况,不合格时一定 及时处理,维持油档温度在正常范围内是至关重要的。 参考文献: 1 施维新汽轮发电机组振动及事故 2 陆颂元汽轮发电机组振动 3 陆颂元汽轮发电机转子径向碰磨的频谱特征及诊断 作者简介: 姓 名:陈宪刚 职 务:发电部汽机专工 工作单位:大唐甘谷发电厂 单位地址:甘肃省甘谷县盘安镇西街 1 号 邮 编:741211 联系电话:18993816590
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