【摘要】韶關發電廠#10機在2004年3月18日分別（bié）發（fā）生兩次滿負荷運行時由於#1瓦軸振保護（hù）動作跳機的故障。通過對跳機（jī）時的異常振動和DCS記錄曲線進行分析、軸承解體（tǐ）檢查（chá），查（chá）找並（bìng）確定振動（dòng）跳機的原因，製定處理方案。通過對#1、2軸承進行改造，解決了軸係失穩（wěn）的（de）問題（tí）。 【關鍵詞（cí）】 軸承振動； 原因分析； 處理 1、 根據DCS記（jì）錄對振動原因的初步分析 #10機組為（wéi）東方汽輪機廠生產的300MW高中壓合缸機組，#1~#4軸承均（jun1）采用橢圓軸承。2001年3月投運以來，運行基本穩定。2002年12月~2003年1月，進行次檢（jiǎn）查（chá）性（xìng）大修。近期發現在做（zuò）第二組高壓汽門活動試（shì）驗時，#1瓦軸振有瞬間增大的現象。 DCS記錄顯示，3月18日上午10:39:05，機組負荷294.93MW，順序閥進汽，#1軸振（zhèn）X向突（tū）增到260微米，Y向增大到238微米（mǐ），軸振保護動作跳機。 跳機時#2瓦軸振2Y約145微米，2X約45微米（mǐ），#3、#4瓦軸（zhóu）振同時略有增大（dà）；跳機時#2瓦瓦振顯著增加，由正常的8微米突增到92微米，#1瓦增加的幅度小，由正常的8微米增到35微米，其餘各（gè）瓦振均有增加（jiā），幅度（dù）不大。 記錄曲線顯示，在#1瓦軸（zhóu）振保護動作前的27s，即（jí）10:38:38，瓦（wǎ）振（zhèn）、軸振開始出現爬升，持續19s後，振動開（kāi）始突增，8s後，軸振保護動作跳機。 運（yùn）行人員反映當時運行（háng）上沒有任何（hé）操作，DCS記錄表明，跳機前膨脹、差脹正常，#1~#4瓦溫分別為72、84、66、58℃，潤滑油（yóu）溫39℃，油壓在此之（zhī）前（qián）呈現緩慢增加趨勢。 第二次跳機發生在同日下午16:17:59，進汽方式已改變為單閥，負荷293MW。跳機時1X、1Y分別為332微米和310微米，比次跳機時大（dà），其餘各軸振略有增加；#1、#2瓦瓦振分別為54和79微米（mǐ）。 振動（dòng）增大開始於16:17:39，15s後#1瓦軸振開始急劇增加（jiā），5s後軸振保（bǎo）護動作跳機。 與次跳機情況類似，運行上（shàng）沒有任（rèn）何操作，高壓缸膨脹、差（chà）脹正常，#1~#4瓦溫分別為70、83、69、60℃，潤滑（huá）油（yóu）溫41.6℃。 DCS曲線表明，兩次跳機前主蒸汽溫度、壓力十分穩定，但再熱汽壓（yā）有微量增加的趨勢。 由於缺少跳機時#1、2瓦振、軸振的頻譜記錄和間隙電壓（yā）數據，尚無法對當時異常振動的性質給出準確定論，但從（cóng）兩次跳機前振動發展的速率看，高中壓轉子的這種振動應該是軸係失穩。 這裏，首先可以排除（chú）TSI監測係統故障（zhàng），因為振動異常同時出現（xiàn）在幾乎所有的振動（dòng）測（cè）點，各測點Z大振動量值不同，而且上下午分別（bié）發生兩（liǎng）次，3300係統如果存在故障隻可能一塊板（bǎn）卡的兩個通道同時發生問題，不可能出現18日這樣的（de）情況。這也就是說，當（dāng）時（shí）#10機組的跳機確（què）實是振動過大造成的。 一般情況下，運行機組振動出現突發性增大有三個可能的原因，即轉動部件（jiàn）飛脫、軸係失穩、動靜碰磨。 如果發生葉片、圍帶（dài）等轉（zhuǎn）動部件飛脫，振動會階躍增（zēng）加到一個固定值，其後不會恢複（fù）。#10機（jī）的（de）問題顯然不在於（yú）此，因為如是（shì）這（zhè）樣，第二次啟（qǐ）機剛到3000rpm就會出現振動（dòng）異常。 機（jī）組正常運行中發生動靜碰磨也會引起（qǐ）振（zhèn）動增大，多數情況振動緩慢增大，少數情況振動急劇（jù）增大，這時通常（cháng）伴隨有運行操作或膨脹、差脹的異常（cháng）；調門開度的變化（huà）也（yě）會造成軸頸和轉子位置變化，進而引起碰磨。 第三種引起突發性振動的原因是軸係失穩，有兩種失穩（wěn）形式，一種是油膜振蕩，另一種是汽流激振。 汽（qì）流激振的主要特征：一是振（zhèn）動的增大（dà）受運行參數的影響明顯，如負荷，振幅的增大呈突發性；二是應該出現較大量值的低頻分量，頻率為轉子的階固有頻（pín）率；油膜振蕩可以發生在變轉速情況（kuàng）下，也可以發生在定速運行時。 區別碰磨和失穩的關鍵判（pàn）據是大振動的頻率成分，但#10機組缺少這樣的數據。 對振動原因可以排除轉子熱彎曲（qǔ）和中心孔進油。 結合上述DCS記錄，同時考慮（lǜ）到： （1）當時運行沒有任何操作，外界沒有撓動； （2）機組跳（tiào）機後隨轉速下降時#1瓦軸振迅速減小； （3）過去（qù）該機組沒有發生過動靜碰磨； （4）大振動發生在高壓轉子（zǐ）； （5）#1、#2瓦（wǎ）為橢圓瓦。 初步判斷#1、#2瓦的（de）大（dà）振動是高中（zhōng）壓轉子出現了失穩。 至於（yú）這種失穩是汽流（liú）激振，還是油膜振（zhèn）蕩，或是兩種的混合形（xíng）式（shì），尚無法定論。如果運行上確（què）實沒有調整高調門開度，可以排除汽流激振，則是單純的油膜振蕩型的（de）軸係失穩。 2、 對軸瓦解體檢（jiǎn）查的分析意見 3月27日停盤（pán）車和（hé）油泵，首先檢查了#1、2瓦，各測量數據如表1，表2所示（shì）。 為保證測量準確，將#1、#2瓦下瓦均翻（fān）出與上瓦拚合測量垂直和水（shuǐ）平間隙，所得值與壓鉛絲和塞尺測得的頂隙、側隙吻合。上述數據中（zhōng），#2瓦頂隙偏大，左側隙偏小，其餘（yú）數據基本正常。 各瓦烏金瓦麵磨損狀況： 對#1瓦，上瓦完全（quán）無磨痕；下瓦在垂直正下方瓦麵有較輕微磨損，張角約45°。 對#2瓦，上瓦完全無磨痕（hén）；下（xià）瓦有較嚴重磨損，垂直下方的大（dà）量烏（wū）金順轉向（xiàng）向左方轉移，在軸瓦的左側間隙中堆積，堆積層Z厚處約0.30mm，由於軸頸的旋轉，形成了與軸頸嚴格吻合的圓筒型連續烏金瓦麵。這個新形成的瓦麵寬度約為（wéi）#2瓦整個烏金麵寬度的2/3強，它完全改變了原有的橢圓型（xíng）瓦麵型線。 按穩定性的優劣（liè），各種類型軸承的排列順序依次為： 可傾瓦、多油葉瓦、橢圓瓦、三油楔瓦、圓筒瓦。 圓筒瓦的穩定性為Z劣，橢圓瓦的穩定性較好，但比可傾瓦差（chà）。 從#2瓦下瓦烏金的磨損遷移狀況看，#2瓦已經（jīng）由原來的橢（tuǒ）圓瓦變成了圓筒瓦，使得穩定性（xìng）降低。 聯係到#10機組運行情況，之所以發生這種變化有兩個可（kě）能的原因：一是因為#2瓦軸封漏氣嚴重，使得#2瓦標高受溫度（dù）影響上抬，負荷過重造成瓦麵磨（mó）損；二是（shì）因為油中帶水，油粘度降低，潤滑性能變差，油膜減薄，造成瓦麵磨損。 運行中#2瓦瓦溫Z高，說（shuō）明這個瓦相對鄰瓦負荷重。 瓦麵烏金的變化有個時間效應，因而，#10機組剛投運（yùn）時穩（wěn）定性沒有問題，隻是在運行到今天（tiān）才出現（xiàn）。同時，失（shī）穩的發生也是有一個從量變到質變（biàn）的過程，瓦麵的形狀逐漸變化到一定的臨界程度，才會發生明顯（xiǎn）故障。在這之（zhī）前做汽門（mén）活動試驗時出現的大振動實際上已經是本次故障的前兆。 發生失穩時整個軸段做低頻渦動，支撐（chēng）這個軸段的兩個軸承都會有所表現，時間（jiān）上是（shì）同時（shí）出現大振動，難於以此判斷是那個軸承的問題。#10機（jī）組雖然保護動作是#1軸振，但同（tóng）時#2瓦振也增大，起因在（zài）#2瓦是（shì）完全可能的。 上述分析僅是建立在DCS記錄（lù）和軸瓦檢查結果上，由於缺少詳細的振動測試數（shù）據，所得結論尚有待於啟機後（hòu）再核實（shí）。 廣義（yì）上考慮，當然（rán）還不能（néng）完全排除碰磨和汽流激振的可能。既（jì）便是碰（pèng）磨，當前（qián）也還缺（quē）少揭高缸（gāng）的足夠理由（yóu）；如（rú）果是汽流激振，目前Z可行的處理方法也是提高軸承的穩定性以抑（yì）製汽流激振力（lì）。因此，將提高#1、#2瓦的穩定性作（zuò）為本次處理的方向應該是正確的（de）。 3、 處理（lǐ）方案 根（gēn）據上述分析，本次處理的方向是針對提高（gāo）高中壓（yā）轉子的穩定性，結合軸（zhóu）瓦檢查結果，決定采取下列措（cuò）施： （1）修刮#2瓦（wǎ）下瓦，上瓦中分麵磨削，要求（qiú）處理後的頂隙、側隙在標準值之（zhī）內； （2）上抬#1瓦0.05~0.08mm，單側墊塊下（xià）加墊0.03~0.05mm；此項的目的是增大#1瓦比壓，提（tí）高穩定性，同時可以降低#2瓦負（fù）荷； （3）#2瓦（wǎ）標高不做調整；中低壓對輪不解； （4）#3瓦側隙偏小不做（zuò）處理。 4、 處理後的振動測試和分析 （1）升速過（guò）程振動 #10機組（zǔ）經上（shàng）述處理後於4月4日19:35衝轉（zhuǎn），1250rpm和2000rpm兩（liǎng）次暖機，23:30到3000rpm。在（zài）升速過程、過臨（lín）界、到定速，各（gè）軸承瓦振、軸振正常。 （2）定速及帶負荷振動 3000rpm及升負荷各測點振動（dòng）如下表3所示。 （3）閥切換的（de）振動情況 4月6日11:09負荷280MW，開始單（dān）閥切順序閥，11:20切換完成，升負荷（hé）。切換過程1X的振動變化如圖1所示。在（zài）切換（huàn）過程中，1X振動（dòng）基本沒有變化；1Y有波動，但Z終（zhōng）呈下降趨勢。 （4）汽門活動試驗的振動（dòng）情況 4月6日，進行了汽門活動試驗，首先做（zuò）組，關閉#2、#3高調（diào）門，開啟#1、#4高調門，各（gè）測點（diǎn）振動正常。然後進（jìn）行第二組試驗，關閉#1、#4高調門，開啟#2、#3高調（diào）門，開啟過程，1X、1Y振動突增，試驗兩次，均中途中止，為避免發生（shēng）跳（tiào）機，決定不（bú）再進行。 各測點振動正常。將單閥切（qiē）換（huàn）為順序閥，切換過程1X的振動變化如圖（tú）2所示（shì）。記錄數據表明如下特征： （1）隨#2、#3調門從25%開啟，#1瓦兩個方向（xiàng）軸振上升，增大（dà）的成分是一倍頻； （2）#2、#3調門開啟（qǐ）到約40%，#1瓦兩（liǎng）個方向軸振突增，增大的成分是半頻25Hz； （3）立即（jí）關小#2、#3調門，開大#1、#4調門，#1瓦軸振迅速減小； （4)上述#1瓦軸振增大和突（tū）增過程，#1瓦兩個軸振探頭的間隙電壓發生（shēng）規律性變化，#1軸頸向左方（fāng）偏下移動。 這些特征表明（míng），進（jìn）行第二組試驗時，#2、3調門進汽而#1、4調門不進汽，汽流（liú）作用使＃1軸頸發生位移，移向＃1軸承油膜不穩（wěn）定區域，激（jī）發起油膜半速渦動，造成突發性振動。圖（tú）3為第二組第二次試驗時1X頻譜圖。 6、 處理意見和建議 本次對＃10機組的振動處理，解決了滿負荷順序閥運行＃1軸振突發性振動的故障，其間對軸承的處理方向和實施措施（shī）是正確的。但由於當時缺（quē）少跳（tiào）機時（shí）和早先做汽門活動試驗的詳細振動數據，故本次對＃1瓦的處理（lǐ）力度（dù）略顯不足。 對於該機組今後的運行，有（yǒu）下列（liè）建議： （1）冷油器出口油溫控製在41～43℃； （2）暫時不安排進行第二組調（diào）門活動試驗（關閉#1、#4高調門，開（kāi）啟#2、#3高調門）； （3）加強＃1瓦軸振監測； （4）盡量保持穩定負荷（hé）運行，避免出現大（dà）負荷波動。 7、對＃1、2軸承（chéng）進行改造 2005年3月，#10機組小修，對#1、2軸承進行改（gǎi）造，將＃1、2軸承改為可傾瓦軸承。揭高中壓缸，檢查、調整高中（zhōng）壓缸通流間隙和軸封（fēng）間隙，重（chóng）新調整中低對輪高差、張口等與高中壓（yā）轉子穩定性有關的參（cān）數。 #10機組小修後開機，從衝轉到定（dìng）速、並網、做超速實驗，各軸承振動情況良好，帶滿300MW負荷後，各軸承的振動和瓦溫如（rú）表4所示。 2005年4月22日（rì）進行汽門活動試驗，左右兩組順利完成，其（qí）間#1、#2瓦各測點（diǎn）振動變化微小，沒有（yǒu）出現低頻振動。這表明本次更（gèng）換軸承消除軸係失穩取得（dé）了完全的成功，徹底解決（jué）了半速渦動的（de）問題。