当前位置:首页 >> >>

国产300+MW汽轮机组高中压转子弯轴事故分析


2008年7月

Jiangsu EIectricaI

江苏电机工程 En百neering

第27卷第4期

25

国产300 MW汽轮机组高中压转子弯轴事故分析
龙劲强
(华北电力大学,北京102206)
摘 要:对国产300Mw高中压舍缸汽轮机高中压转子弯轴事故的振动现象进行了全面分析.确定了高中压转子弯

轴的原因,做出了准确的判断,为机组抢修恢复争取了时间,为同类型机组在诊断和防范类似故障方面提供参考。 关键词:汽轮机;高中压转子;碰磨;永久弯曲

中图分类号:删621.3

文献标识码:B

文章编号:1009一0665(2008)04一0025—03

据1989年国内大机组弯轴事故统计表明.其 中86%是由转子径向碰磨引起,因此分析、研究转 轴碰磨引起的弯曲事故.对于防止电厂重大恶性事 故.有着重要的意义。该文对国产300 MW汽轮机 发电机组启、停过程中转轴碰磨的振动特征和故障 诊断进行了介绍。讨论了转子发生弯轴事故的起因、 弯轴形成机理及其防治措施。

以后。振动有明显差别,到l 000r/min时,2号瓦X 向轴振(2X)已比前一月开机时大2倍多,至1 月开机相比也增大了4倍多。如表1所示.在l
150

r/miIl时,已大5倍多,l号瓦X向轴振(1X)与前一
000

r/min以上时,轴振1X、2X T频相位差越来越小,至
1 200

r/min时.仅相差21。.幅值的急剧增大和相位

差的减小。标志着转子已明显的存在弓状弯曲。

1设备概况
某厂2号汽轮机系东方汽轮机厂制造的 N300一16.7/537/537—4(高中压合缸)的亚临界中间 再热两缸两排汽凝汽式汽轮机。1998年投入运行。 轴系由高中压转子、低压转子、发电机转子和励磁 机转子组成,高中压转子与低压转子、低压转子与 发电机转子之间用刚性靠背轮连接.发电机转子与 励磁机用半挠性靠背轮连接(见图1)。
高中压转子 转速/(r?min。1)




趔 暂 誊 馨 鞲 爨


吼二珐岳}
5号 图1机组轴系结构

发电机转子臀

+为此次开机1x轴振:+为此次开机2X轴振; +为前一月开机1x轴振:*为前一月开机2x轴振
图2异常和正常开机1、2号瓦×向轴振波特图(工频) 表1异常、正常开机数据比较 第一次开机数据 前一月开机数据 lX轴振 2X轴振

6号7号8号

2振动概况
该机组在配合一次电网处理杆塔移位时停机。


转速

1X轴振

2x轴振

/(f?min4)幅值相位幅值相位幅值相位幅值相位

/岬,(o)/斗m/(o)/岬/(o)/岬”)

h后,高中压转子偏心53¨m,机组第一次冲转,转
300


650 700 800

5 3 4 ll 17 23 27 36 50 92 113 135

252 240 189 116 119 132 127 123 112 107 119 118

25 27 29 42 50 58 68 90 113 179 200 205

342 35l 356 15 26 40 46 55 62 73 84 87

7 8 8 9 10 10 lO lO 14 17 20 25

329 334 342 3 16 37 37 45 56 73 88 102

18 19 20 27 29 30 30 3l 31 30 32 35

299 30l 302 316 326 342 352 5 18 32 43 60

速升至l

r/min左右时,因高中压转子l、2号轴

承瓦振和轴振大。保护动作跳机。转子堕走到盘车状 态,偏心达102¨m。盘车4h后,偏心恢复到52仙m,机 组第二次冲转,升速到900 r/miIl时,由于l、2号瓦 振动大再次跳机。堕走到盘车状态。偏心为一12仙m。经 过14 h盘车,偏心稳定在48斗m后,第三次启动,升
速至1 000r/min左右,1、2号瓦振动迅速爬升,不能

850 900 950 1 000 1 050 1 loo l 150 l 200

达到暖机转速。于是停机分析、查找振动原因。 将此次第一次开机与前一个月开机高中压转子 轴振升速波特图比较(图2)。可看出,转速从800 r/Inin
收稿日期:2008一03一05

图3为第一次开机l、2号瓦轴振升、降速波特

万   方数据

江苏

电机工程
表2降速振动数据
瓦 振

图。波特图显示当高中压转子l、2瓦轴振在低转速 时就明显增大,继续升速至保护动作跳机,跳机后较 长一段时间内振动并没有降低,而是继续增大。
转速
/(r?min。1)

轴 lX轴振

振 2x轴振

l号垂直瓦振2号垂直瓦振

幅值相位幅值相位

\ {型



/岬l/(。)/岬/(。)
3 8 O 2 5 5 3
270

116 114 133 112 112 115 114 137 14l 156 163 17l 183 180 188 188 192

303 358 36l 353 350 407 403 394 397 374 355 346 336 316 297 296 285

103 108 107 105 106 106 106 106 103 104 102 103 102 99 96 98 96

鹫 警 馨 鞲 鬓


322 32l 303 280 249

艏佃一弘钉铂弭侉%m
舭㈣一研瑚斯獬mⅢm篁;m

229

+为升速1号瓦X轴振;+为升速2号瓦x轴振; +为降速1号瓦X轴振:*为降速2号瓦X轴振
图3升速、降速1、2号瓦×向轴振波特图(工频)

转速/(r?min4)

O 0 9

182 173 142 123 121 127

对2号机组启动过程中高中压转子振动数据分 析.振动特征如下。 (1)图4为降速1、2号轴承瓦振及X向轴振波 特图。从幅值变化看,停机后不论是瓦振还是轴振均 大幅度增加.尤其是2号瓦振和2X轴振增加幅度的 更大。当转速降到1133 r/min时.2号瓦振最大达154 ¨m,转速降到l 斗m,一直至l



触”一m啪研Ⅲm研 Ⅲ}墨m捞Ⅲ m
啦n一昭∞卯舛为盯∞钉弘甜凹甜"埒m


lll 94 9l

兰|嘲Ⅲ嗍…|兰㈣ 喊咖哪蚍螂晰蛳 嘶

触坚仍符盼m啪Ⅲ舛记田配钉躬”药"扰

mⅢm m

m貊锣粥∞=8钞巧驺配

mⅢm…蛳螂mⅢ

78

185

r/min时,轴振2X最大达407

号轴承T频振动大幅度爬升.相同转速下相位增加及 高次谐波分量大等振动特征.表明高中压转子存在动 静碰磨.而且是性质较为严重的局部摩擦振动。

030

r/min,振动仍保持在400斗m左右。





3 3 2 2 1


3碰磨振动机理
动静部分发生摩擦可分为2种类型[1】:一种是 转动部分的摩擦部位:不在转轴本身(例如叶轮、围 带等与静止部分发生摩擦)。另一种是转动部分的摩
卯∞如∞如∞∞∞卯O 转速/(r?min“)

趔 髫 塑



骚 H

擦直接发生在转轴本身。 (1)摩擦部位发生在叶轮等转动部件上,其振动 特征有时稳定.有时则可能引起失稳。若处于稳定状 态.反映出的振动频率具有很宽范围.其振动主峰为 转速频率:而当处于失稳状态时。则振动主要频率成 分为转子的一阶临界转速频率,此时振动十分剧烈。 (2)摩擦部位直接发生在转轴本身时,往往会造 成严重后果.转轴将产生热弯曲。甚至产生永久弯曲。 由于转轴发生摩擦时大都形成单侧摩得重的现 象,于是使转轴产生径向不对称温差而引起热弯曲。 动静摩擦引起转子热弯曲造成的振动.在不同的转速 下有不同反映,当转子在第一临界转速以下时.振动 对动静摩擦最敏感。如图5左图所示。转子原来的不

+为降速1号垂直瓦振;+为降速2号垂直瓦振; +为降速l号瓦x轴振:牛为降速2号瓦X轴振
图4降速1、2号轴承瓦振及×向轴振波特图(工频)

(2)降速时瓦振和轴振增加的过程中有起伏变 化,尤其是瓦振起伏变化较明显。 (3)表2为降速过程l、2号轴承瓦振、轴振数据 列表。从相位变化看在同一转速下相比.瓦振和轴振 降速时相位均升速时大。尤其轴振相位增加更明显, 增大40。~100。。 (4)轴振2X在降速过程中相位几乎保持不变。 与转速关系不大,一直保持在looo左右(见表2)。 (5)在升、降速过程中,振动频谱中还出现二倍 频、三倍频、四倍频等高次谐波。尤其是轴振1X、lY 的二倍频、三倍频分量明显增大。二倍频分量超过 100“m,三倍频分量达到50斗m。 根据开机升速和跳机惰走过程。高中压转子l、2

平衡量为有.日是转轴摩擦点。该点温度高于对面
的一侧.从而在DH方向产生一个热不平衡量商。

耐与有之间的夹角称为滞后角妒,由于转子转速低
于第一临界转速。则9<900。由此使转子摩擦后的

总不平衡量甜将大于原来不平衡量万.从而造成

万   方数据

万   方数据

国产300 MW汽轮机组高中压转子弯轴事故分析
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 龙劲强, LONG Jin-qiang 华北电力大学,北京,102206 江苏电机工程 JIANGSU ELECTRICAL ENGINEERING 2008,27(4) 0次

参考文献(2条) 1.施维新 汽轮发电机组振动及事故 2001 2.刘凯 汽轮机试验 2005

相似文献(10条) 1.期刊论文 白燕.孙福民.赵畅.张国利.BAI Yan.SUN Fu-min.ZHAO Chang.ZHANG Guo-li 联合循环汽轮机高中压转 子锻件的国产化研究 -汽轮机技术2009,51(4)
在引进、消化、吸收美国联合循环汽轮机高中压转子材料的基础上,针对国内大型转子锻件的实际生产情况进一步创新,采取3项技改措施,首次在国 内研制出满足美国材料的要求并高于进口水平的联合循环汽轮机高中压转子锻件.对联合循环汽轮机高中压转子锻件成功国产化,不仅填补了国内空白,缩 短转子锻件采购周期,降低机组的制造成本,同时也推动了燃气-蒸汽联合循环机组的国产化进程.

2.期刊论文 郭平英.杨文平.徐谦益.GUO Ping-ying.YANG Wen-ping.XU Qian-yi 汽轮机高中压转子轴承油碳化摩 擦振动分析 -热力发电2008,37(10)
分析3种机型的4台汽轮机运行中高、中压转子出现的间断性振动现象,认为其主要原因为汽轮机高、中压转子轴承油挡处润滑油碳化物积聚,并与转 轴发生碰磨而产生摩擦振动,即所谓的油碳化摩擦振动.当磨掉高出油挡齿部分的碳化物使转轴脱离碰磨后,转子振动逐步恢复正常,而产生新的碳化物积 聚到一定程度,转子又开始出现摩擦振动,过一段时间转子振动又趋于正常,周而复始形成循环.这种异常振动现象易于出现在高中压分缸的大型汽轮发电 机组高、中压转子轴承上.

3.会议论文 黄迪南.黄雅罗 300MW汽轮机高中压转子中间平面加重现场动平衡技术 1996 4.期刊论文 王永庆.徐春雷 东方亚临界参数汽轮机高中压转子自激振动研究 -陕西电力2009,37(11)
通过几起东方汽轮机厂生产的亚临界参数300MW、600MW汽轮机低频振动故障实例,分析了高中压转子振动特性及稳定性问题,提出了运行、检修和设 计中防范低频振动应注意的问题和措施.

5.期刊论文 王俊.谢方明 超超临界600MW汽轮机高中压转子调节级叶片装配 -机械工程师2008(4)
详细介绍了超超临界600MW汽轮机高中压转子调节级叶片的装配工艺过程,仔细分析了装配中存在的问题,给出了解决的方法.为此类加工问题提供了 可供借鉴的通用工艺方案.

6.期刊论文 赵海廷.赵彦铭.ZHAO Hai-ting.ZHAO Yan-ming 300MW合缸汽轮机高中压转子现场直轴 -热力透平 2006,35(3)
300MW合缸汽轮机组的高中压转子是国内目前运行汽轮机的较大转子之一,此类转子轴的直径大、跨距长,校直难度较大.本文论述了华北电科院使用 可移动式直轴设备,采用目前较先进的松弛法直轴,在电厂厂房检修场地内成功地完成了某电厂6号机组高中压转子的直轴工作,为机组的抢修节约了时间 ,其经济效益和社会效益巨大.

7.学位论文 黎明 利用有限元法对汽轮机高中压转子低周疲劳寿命损伤的研究 2008
汽轮机转子在运行过程中,承受的是交变热应力,经过一定周期的循环,就会在其表面出现疲劳裂纹并可能逐渐扩展以致转子断裂,这对于汽轮机 转子的寿命损伤影响非常大。通过汽轮机高中压转子在冷态启动过程中的低周疲劳寿命损伤的研究,对发电设备的安全、经济性运行具有重要意义。 基于湘潭发电有限公司300MW机组高、中压转子结构,通过理论与经验简化汽轮机转子几何模型,利用Solidworks软件建立起汽轮机转子的物理模型 ,再结合通用有限元分析软件ALGOR进行计算分析。它强大的网格划分和丰富的后处理功能,大大提高了计算结果的精度和效率。通过对转子的有限元计 算模型进行实体网格划分,分析了在不同温升率下转子的温度场与应力场以及温升率对于温度场和应力场的影响,研究结果温升率是影响热应力水平的 主要因素。 以汽轮机转子寿命评价方法,裂纹扩展理论和可靠性原理为基础,根据应力计算结果,引进非线性连续力学损伤模型,计算了复杂应力状态下转子 低周疲劳寿命损伤,得出最佳冷态启动温升率。与传统的单轴非线形损伤模型和Manson—Coffin累积损伤理论模型相比,由于引进三轴度因子,考虑了 多轴应力对寿命损伤的影响,采用多轴连续损伤模型计算的结果更接近与工程实际情况。 通过对300MW汽轮机转子温度一热应力场数值模拟的研究,较好地研究了温升率一温差、温差一热应力、应力一损伤、损伤一寿命关系及其规律,得 出汽轮机冷态启动时的最佳温升率,并根据这些规律提出了合理优化的冷态启动方案,为安全、经济运行提供了有效的依据,同时也为汽轮机转子在其 他情况下寿命损伤的研究提供了一定的参考。

8.期刊论文 黄俊.HUANG Jun 300MW汽轮机高中压转子振动突变原因分析 -湖南电力2005,25(4)
通过对某电厂300MW汽轮机高中压转子振动突变原因的分析,指出改造后的调节级汽封与转子摩擦是主要原因,并提出处理措施.

9.期刊论文 李明.白鲒.郭新伟.LI Ming.BAI Jie.GUO Xinwei 捷克50 MW汽轮机高中压转子现场低速动平衡试验 西北电力技术2005,33(2)
针对某厂3号汽轮机高中压转子现场更换两级叶轮的具体情况,进行了高中压转子现场低速动平衡试验,此次试验确保了机组启动后高中压转子振动优 良,避免了再次揭缸进行高速动平衡,具有较好的借鉴作用.

10.期刊论文 王俊启.李江海.顾昌 300MW汽轮机高中压转子弯曲问题的处理 -华中电力2003,16(2)
针对国产300MW汽轮机高中压转子的弯曲问题,分别通过配重和直轴的方法解决后,机组运行情况良好,转子轴振和机组各项技术参数稳定,为企业创造

良好效益打下坚实基础.通过两台机组的实际应用证明了配重和直轴是解决汽轮机转子由于弯曲而引起振动大问题的有效方法.

本文链接:http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_jsdjgc200804008.aspx 授权使用:太原电力高等专科学校(tydlgdzkxy),授权号:de9c7ef9-07d9-42c1-84f3-9ede00b1ebb1 下载时间:2011年5月9日


相关文章:
华能汕头电厂2号汽轮机高压转子弯曲事故情况通报
盘又较长时间没有发 现,造成高压转子轴弯曲事故..., 型号为 k 一 300-170—3,额定出力为 300MW。...汽轮机高中压汽缸分缸布臵,高压缸采用双层缸加隔板...
景东职称论文发表网-汽轮机超速事故预防措施论文选题题目
300MW 汽轮机组中压调节阀受力分析 41……双轴汽...汽轮机超速保护装置 51……300,600MW 高中压转子...汽轮机叶轮轴向键槽开裂事故分析 92……从转子热...
荔浦县论文发表-汽轮机组振动问题解决对策论文选题题目
汽轮机高中压转子材质因素引起的弯曲故障 10……...国产早期 300MW 汽轮机振动原因分析与诊断 39……...大型汽轮发电机组发电机后轴承轴向振动产生的原因及...
遵义县职称论文发表-汽轮机运行故障论文选题题目
汽轮机高中压转子材质因素引起的弯曲故障 16……...300MW 汽轮机振动故障处理 35……汽轮机组汽流激...汽轮机组轴颈碰摩故障分析与研究 50……基于谐...
国产引进型300MW汽轮机组热力系统的完善改进
国产引进型300MW汽轮机组热力系统的完善改进_能源/...造成中压转子高温段过度冷却,转子内外温差大,转子...(5) 取消凝结水收集水箱,轴加疏水加装 1 (6) ...
防止汽轮机转子大轴弯曲的措施
操作,可有效地防止 汽轮机组转子轴弯曲事故的...大唐洛阳热电厂5 号机组为CN300 - 16.7/537/537...主蒸汽及 再热蒸汽进汽部分集中在高中压缸中部,是...
汽机
转子 ? 联轴器 ? 静叶片 ? 动叶片 ? 汽封 ? ...1300MW半速(1500 rpm) 饱和蒸汽参数汽轮机...冲动式汽轮机为隔板型,如国产300MW 高中压合...
大型机组汽轮机大轴弯曲原因
超临界汽轮机高中压转子... 5页 免费 汽轮机大...广东省2003年又发生一台300MW 机组大轴 弯曲事故,...容量从125MW300MW 均有,其中有国产机组,也有俄罗斯...
汽轮机高中压缸安装作业指导书
300MW汽轮机高中压缸负荷... 4页 1下载券 汽轮...再热、单轴、三缸四排汽、 双背压凝汽式汽轮机...高中压缸负荷分配(H)点 4.2. 高中压转子与 A ...
旋转机械振动分析基础
图 2 某台 300MW 机组高中压转子实测大轴弯曲曲线 图 3 某台机组汽封摩擦...我国同样发生过多起比较严重的汽轮发电机组轴系损坏事故。1 台 50MW 机 组因...
更多相关标签: