单位文秘网 2022-02-19 08:06:23 点击: 次
【摘 要】针对某钢铁厂N25-8.83汽轮机发电机组年修后启动时,2#、3#轴瓦处轴发生的瓦振、轴振超标,胀差异常等问题,在分析、试验的基础上,调整轴瓦垫片、控制升温升压等一系列措施,有效解决了上述问题,保证了本机组的安全稳定运行。
【关键词】汽轮机;振动;间隙;紧力;胀差
前言
本汽轮机发电机组是为某钢铁厂8、9#干熄焦系统配备的余热发电设备,年发电量约7260MW,减少约13-16万吨动力煤燃烧向大气排放的各种污染物,具有极大的经济效益和社会效益。本机组为青岛捷能汽轮机集团股份有限公司生产的N25-8.83型25MW凝汽式汽轮机,配备济南发电设备厂生产的QFW-25-2型发电机。轴系由汽轮机及发电机转子构成,通过刚性联轴器连接。每个转子由两个轴承支撑,其中,发电机转子末端与励磁机共用一个轴承座。机组轴系布置如下图:
于2010年12月投产,考虑到年修规定及运行期间出现了前汽封严重漏气、盘车电机漏油、3#轴瓦油封漏油及振动偏大(水平45μm,要求不大于30μm)等情况,故决定在干熄焦系统年修期间对本机组进行全面拆检并处理上述问题。在检修中对机组清灰、更换3道前汽封、9个汽封块、盘车电机维保、漏油处密封处理、调整轴瓦垫块等。通过对检修后开机出现的轴振、瓦振、胀差异常的分析处理,有效的解决了问题,保障了机组的安全稳定运行,并希望对其他类似情况起借鉴作用。
1 机组检修后振动异常的分析处理
对转动机械来说,微小的振动是不可避免的,振动幅度不超过规定标准的属于正常振动。但是异常的振动都潜伏着设备损坏的危险,比如轴系质量不平衡、动静摩擦、膨胀受阻、轴承磨损或松动、轴系中心变化等,异常的振动又导致机组其他零件松动甚至损坏,加剧动静部分摩擦,形成恶性循环,加剧损坏。异常振动是汽轮机发电机组运转中缺陷、隐患的综合反映,是危险的信号,因此,异常的振动必须查找原因,采取措施将振动降到合格范围内,才能投入使用。
在检修停机冷却时,由于整个区域突然停电,致使凝结水泵停止运行,凝汽器水位过高,汽轮机下汽缸浸水,上下汽缸温差过大,出现动静摩擦现象,致使电动盘车跳机,手动盘车也盘不动。为了防止轴系受热不均发生永久变形,采取打开联轴器上盖,使用天车及钢丝绳锁进行盘车,直至汽缸金属温度降到150℃以下,停盘车进行检修作业。
由于在停机时出现上下汽缸温差过大情况,所以在检修中除了对所列项目进行检修外,还对转子进行弯曲校验、更换磨损汽封环、拆检2#3#轴承及垫块,恢复后进行开机。
1.1振动异常
开机前对汽轮机、发电机及附属设备、油系统、汽水管道系统、调节保安系统等进行检查确认,符合开机要求,遂进行暖管开机。在冲转到1000rpm时电脑监测各轴承振动情况如下表1所示,而检修前带负荷轴承振动如表2所示:
从表中数值可以看出在检修后冲转到1000rpm时,3#轴承振动偏大,另外用便携式测振仪测得轴瓦振动65μm同样偏大,在转速稳定期间发现3#轴承振动还在继续增大,平均涨幅10μm/min,5min后轴振超过200μm,超过160μm报警值,即将达到联锁值250μm,故停机查找原因。
1.2振动异常原因查找
待机组温度降到150℃后停盘车,打开2、3#瓦轴承盖,解开2、3#瓦联轴器,同时外移励磁机和发电机转子,检查联轴器两端结合面,发现有多处毛刺,可能是初始检修时安装连接柱销时敲砸所致,毛刺能影响联轴器面的结合,对两端的中心、扒口等精度均造成不良影响,故用油石进行磨除,并对柱销两端进行打磨光滑。
对3#轴瓦间隙等进行复查,在检查中发现,3#衬瓦右侧(从正对汽轮机方向看)与轴承座之间可以用0.07mm塞尺完全塞入并左右移动,不符合汽轮机接触面75%接触的要求,同时左侧塞尺不能塞入,为完全接触,同样不符合汽轮机接触要求,故初步怀疑垫块铜垫片厚度有问题。
用50t行车将转子在3#瓦位置稍微吊起(在2#瓦位置处用百分表顶在转子上表面,指针显示移动0.1mm即停止上吊,以免转子吊起过高将2#瓦处汽封等碰坏磨损,造成开机后的泄露),转出3#轴瓦,然后再转入(起到活动作用),用塞尺塞入发现左右间隙均符合75%接触要求。将转子放下,发现左侧衬瓦完全接触无间隙,右侧用0.07mm塞尺完全塞入并能左右移动。所以判断3#瓦下垫铁及右侧垫铁铜垫片厚度有问题,垫的尺寸偏少,所以出现当转子重量压上时,一侧出现内收情况,即左侧无间隙,右侧不能接触的现象。
检查检修记录发现,检修初始为消除3#轴瓦振动偏大问题,经过测量对3#下轴瓦垫块铜垫片厚度及上轴瓦紧力进行调整,从正对汽轮机方向看,轴承体左下、正下、右下垫铁分别取出0.05mm、0.40mm、0.10mm铜垫片,上轴承体加垫片0.64mm过盈紧力0.12mm。轴承及垫块示意图1如下:
而安装要求规定紧力为0.06~0.08mm合适,所有初始调整紧力过大,带来垫铁铜片厚度同样不符合要求。故对3#瓦重新进行调整,将初始加、减的铜垫片全部恢复后,在下垫铁处加铜垫片0.20mm,此时紧力为0.20+0.40+0.12-0.64=0.08mm,测量紧力值为0.07mm,符合安装要求。根据计算得出下垫铁加0.20mm后,左、右垫铁均应加0.20хCOS70°≈0.07mm,由于转子正常压在轴瓦上时,右侧间隙过大,故右侧加铜垫片厚度为0.07+0.07=0.14mm。计算示意图2如下:
其中1)垂直方向移动xb时,下部垫片加减值与轴瓦移动量xb相同,两侧垫片厚度同时加(或减)xbCOSα。
2)水平方向移动xa时,下部垫片厚度不变,两侧垫片加(或减)xaSinα。
调整好垫片厚度后,对2、3#瓦主要数值进行重新测量,数值如下表3所示:
数值符合要求,恢复联轴器连接、各种仪表检测设备及联轴器盖,进行暖管开机准备。
2 机组振动原因查明开机后胀差异常的分析处理
2.1 胀差异常情况
暖管后进行冲转,前500r/min转轴振动较小,在升速过程中发生505仪表线信号问题,在处理仪表问题中,保持了汽机转速在1000r/min近3h,在此期间进行了发电机前后端盖的回装等工作。但是在1000r/min后显示2、3#瓦轴振上升至140μm,超过了允许值临近160μm的报警值,并伴随有轻微摩擦声。监控显示胀差达到8mm,极大的超过了此机组胀差+4mm~-3mm的要求值,遂紧急打闸停机处理。
2.2 原因分析及处理
汽轮机的转子膨胀值与汽缸膨胀值之差为胀差值,正常情况转子膨胀速度大于汽缸膨胀速度。其中转子膨胀›汽缸膨胀为正胀差,转子膨胀‹汽缸膨胀为负胀差,本机组胀差要求值为+4mm~-3mm。胀差值过大或过小均将造成非要求膨胀,甚至造成叶轮与隔板的摩擦。本次冲转开机,由于处理505仪表问题,汽机维持在1000r/min近3h,转子膨胀速度本身大于汽缸膨胀速度,在长时间怠速情况下,转子膨胀值过大于汽缸膨胀值,出现胀差过大的情况。打开上盖进行检查,发现叶轮与隔板有极轻微摩擦,并不影响使用。对上盖进行恢复,将机组等降温,待调节级后汽缸内壁温度低于150℃时,即达到冷态启动条件时,重新严格安装冷态启动曲线操作经过冲转、带负荷开机后顺利并网,且振动值在要求范围内。冷态启动曲线见下图3。
3 在振动监测方面应做好的工作
目前发电机组大都装设了轴系监控装置,对振动实施在线监控。本机组虽装有振动检测仪表设备,但均为内置且设备随着使用受安装、仪表质量等影响,部分检测装置失效或者不准,不能很好的实现检测目的。另外,运行人员不能保证定期的测试或测试记录不全不完整等。因此,给本发电机组配置了高精度HY-106B便携式检测设备,能对机组的振动幅值、速度、加速度、转速、不平衡量、温度进行测量,而且能用电脑进行频谱分析查找变化及分析初步原因。明确了规定测试的周期,安排专业设备人员进行检测,按规定周期测试并将测试结果填写记录。比照运行振动规律发现有增大趋势及时汇报,采取必要措施。
4 结束语
通过上述对机组振动及胀差异常故障的分析,特别是对3#瓦轴瓦衬瓦垫片厚度的调整,并结合其他特征的分析及处理,得出的结论是完全正确的。经过严格安装冷态启动曲线的操作及胀差的分析,说明严肃操作的重要性。顺利并网说明分析及处理是准确和得当的。
【作者简介】
孙冬杰(1985—),男,2009年毕业于青岛理工大学机械工程学院机械设计制造及其自动化专业,机械助理工程师,现从事机械设备的设计、制造、维护及管理工作。
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