某電廠汽輪機(jī)軸系振動(dòng)突增的臨時(shí)運(yùn)行控制措施探討

引言

某電廠#3機(jī)組1999年投產(chǎn),汽輪機(jī)為300Mw亞臨界機(jī)組。2012年5月,#3機(jī)組開始進(jìn)行通流改造,將機(jī)組增容至330Mw。汽輪機(jī)本體部分僅保留高中低壓外缸,其余轉(zhuǎn)子、隔板等缸內(nèi)部件全部進(jìn)行了更換:調(diào)速部分的高壓主汽閥及高調(diào)閥、危機(jī)遮斷器、超速保護(hù)試驗(yàn)集成塊等也進(jìn)行了更換。

改造完成后,機(jī)組存在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)軸系振動(dòng)不穩(wěn)定現(xiàn)象。2013年7月13日,由于主蒸汽流量增加,造成因軸系振動(dòng)超標(biāo)保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致機(jī)組跳閘的事件。

1噴嘴室結(jié)構(gòu)、高調(diào)閥閥序及行程情況

1.1汽輪機(jī)噴嘴室結(jié)構(gòu)

#3汽輪機(jī)噴嘴室結(jié)構(gòu)如圖1所示。#4噴嘴室在右上方,#1噴嘴室在右下方,#3噴嘴室在左下方,#2噴嘴室在左上方。噴嘴室編號(hào)與高調(diào)閥編號(hào)對(duì)應(yīng)。

1.2高調(diào)閥閥序

汽輪機(jī)順閥運(yùn)行時(shí),高調(diào)閥常規(guī)開啟順序?yàn)?#1、#2一#3一#4。汽輪機(jī)掛閘后,#1、#2

高調(diào)閥同時(shí)開啟,然后開啟#3高調(diào)閥,最后開啟#4高調(diào)閥。

汽輪機(jī)經(jīng)通流改造后的運(yùn)行初期,發(fā)現(xiàn)#3高調(diào)閥開啟會(huì)造成轉(zhuǎn)子振動(dòng)突增。后將閥序改為#1、#2一#4一#3,優(yōu)先開啟#4高調(diào)閥,最后開啟#3高調(diào)閥。

1.3高調(diào)閥行程

#3高調(diào)閥全行程為56mm,預(yù)啟閥行程為6mm。#3高調(diào)閥閥位超過10%時(shí),其預(yù)啟閥行程走完,主閥開啟,#3噴嘴室主蒸汽流量開始大幅增加。

2機(jī)組振動(dòng)突增分析

21機(jī)組跳閘前振動(dòng)發(fā)展情況

機(jī)組跳閘前的運(yùn)行狀況如圖2所示。

10:45,汽輪機(jī)總閥位指令大于89%,#3高調(diào)閥開始開啟,此時(shí)#1軸承瓦振9.8um,轉(zhuǎn)子x向振動(dòng)77.2um,轉(zhuǎn)子Y向振動(dòng)54.3um。隨著#3高調(diào)閥開啟,#1軸承瓦振、轉(zhuǎn)子x/Y向振動(dòng)開始增加。

10:51,#3機(jī)組負(fù)荷331Mw,DEH汽輪機(jī)總閥位指令94%,#3高調(diào)閥開度15%,#1軸承瓦振23.3um,轉(zhuǎn)子x向振動(dòng)增加至129um,轉(zhuǎn)子Y向振動(dòng)增大至85.1um。

10:55,#3機(jī)組負(fù)荷331Mw,DEH汽輪機(jī)總閥位指令94%,#3高調(diào)閥開度15%,#1軸承突然增大至瓦振43.5um、平振252um、垂振212um,保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)。

2.2原因分析

#1、#2高調(diào)閥開啟時(shí),其對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的沖擊力相互抵消,軸系振動(dòng)穩(wěn)定。#3高調(diào)閥開啟時(shí),其對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的沖擊力為斜向上,導(dǎo)致汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子受力不平衡,汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性變差。#3高調(diào)閥預(yù)啟閥行程走完,主閥動(dòng)作后,#3噴嘴室主蒸汽流量大幅增加,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子所受向上的力急劇增加,振動(dòng)突增導(dǎo)致機(jī)組跳閘。

3處理措施及效果

處理軸系振動(dòng)不穩(wěn)定的根本措施是通過處理各轉(zhuǎn)子不平衡量、調(diào)整轉(zhuǎn)子中心以及各軸承的承載來實(shí)現(xiàn),必須在大修期間才能得到徹底處理。在機(jī)組未到大修期之前,無法通過上述檢修手段進(jìn)行處理,只能通過運(yùn)行控制措施來處理該問題。

具體控制措施:

(1）改變順序閥閥序?yàn)?1、#2二#4二#3,將#3高調(diào)閥放在最后開啟。(2）調(diào)整#3、#4高調(diào)閥開啟的重疊度,#4高調(diào)閥全部開完后,才開啟#3高調(diào)閥。即#1、#2、#4高調(diào)閥三閥全開后,才開啟#3高調(diào)閥。具體的閥位指令如表1所示。

采取改變高調(diào)閥閥序和調(diào)整高調(diào)閥開啟重疊度的措施后,#3機(jī)組即在#1、#2、#4三閥全開的情況下能夠帶動(dòng)額定負(fù)荷,避免#3高調(diào)閥開啟后引起軸系受力變化造成的振動(dòng)突增。改變機(jī)組高調(diào)閥重疊度后,機(jī)組在額定負(fù)荷下軸系振動(dòng)低于100μm,汽輪機(jī)在高負(fù)荷下能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4結(jié)語

(1）汽輪機(jī)出現(xiàn)軸系振動(dòng)失穩(wěn)的情況后,可以通過改變噴嘴的配汽方式和高調(diào)閥重疊度來抑制汽輪機(jī)軸系的振動(dòng),在不具備揭缸檢修的條件下維持機(jī)組安全運(yùn)行。

(2）汽輪機(jī)軸系的振動(dòng)影響因素較多,改變高調(diào)閥閥序和配汽方式僅為保持機(jī)組運(yùn)行的臨時(shí)措施,從根本上解決問題還需要在汽輪機(jī)組解體檢修期間進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整和處理,以確保汽輪機(jī)組長(zhǎng)期穩(wěn)定地運(yùn)行。