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125MW机组,1台为50MW机组。本文针对其中的1台50MW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。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祄,其它轴承振动均小于30祄,说明汽轮机转子和发电机转子的平衡状态良好。
空载3000r/min下,除了2号轴承垂直振动39祄外,其它轴承振动均在30祄以下。带负荷到48MW,2号轴承振动从60祄很快升至84.5祄,被迫打闸停机。降速过临界转速2号轴承垂直振动达125祄。盘车时,大轴挠度比开机增大40祄。从3000r/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3000r/min时的下轴承基频振动降低到20祄以下,带负荷后的振动就能维持在50祄以内的合格范围。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3000r/min下,2号轴承的垂直振动为15祄,其它均小于15祄。带负荷20MW时振动基本不变,负荷增到30MW,2号轴承振动增大至40祄,稳定一段时间后,振动稍有降低。接着开始升负荷至35MW,振动升至46.8祄。马上减负荷至30MW,振动突升至54.1祄,又升负荷至37MW,振动继续升高。随即减负荷,当振动升到91.7祄时,打闸停机。降速过临界转速2号轴承垂直振动达8祄。盘车时大轴挠度比开机增大100祄。
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20MW负荷,2号轴承振动与上一次差别不大。负荷到24MW,2号轴承振动开始快速突升到90.7祄,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;
(4)高温转子与冷水、冷汽接触;
(5)动静摩擦;
(6)转子中心孔进油。
根据振动的变化特点,可以排除第1~3个原因,因为这3个原因引起的振动均变化缓慢,而该机的振动会出现突变,且随启停次数的增加,一次比一次严重。