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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)




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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



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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)
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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)
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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)
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