李红君
大唐鸡西第二热电有限公司 黑龙江 鸡西 158150
摘要：针对某台350MW汽轮发电机组大修后启动，低压转子在一阶临界转速及定转速下振动过大的问题进行了分析，依据振动特征得出故障原因后进行了处理，保证了机组的安全稳定运行。
关键词：汽轮发电机组；低压转子；振动；动平衡
1 设备概述
某电厂350MW汽轮发电机组，型式为亚临界、一次中间再热、单轴、双缸、双排汽、冲动凝汽式汽轮机。机组轴系由高中压转子、低压转子及发电机转子组成，各转子之间采用刚性联轴器连接，各转子均由两轴承支撑，高中压转子两轴承及低压转子前轴承为6瓦块可倾瓦轴承，低压转子后轴承及发电机转子两轴承为椭圆瓦轴承，机组的一阶临界转速为1194rpm，二阶临界转速为2728rpm。
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机组检修期间发现低压缸正向、反向末级叶片受湿蒸汽冲蚀严重，为消除隐患，现场对低压转子末级叶片进行了同材质补焊。
2 冲转过程中低压转子振动故障处理
2.1 振动故障现象
修后首次启动。当转速升至800rpm暖机转速时，4X轴振为65μm，较A修前20μm显著增加；同时定转速暖机过程中4X轴振出现爬升现象，暖机结束时振动幅值上升至91μm。继续升速至1120rpm时1X轴振达到230μm，机组打闸停机。投入盘车后转子偏心为70μm，较冲转前20μm显著增加。在后续3次启动过程中，运行人员严格控制机组盘车时间、偏心、轴封供汽温度及主蒸汽参数，但均因4瓦振动超标未能通过低压转子一阶临界转速。
2.2 故障分析及处理
根据4X轴振频谱图，振动以一倍频为主，属于强迫振动。根据800rpm定转速暖机时4X轴振持续上涨，及盘车后转子偏心增加的特征，判断振动故障原因为动静碰磨，转子在低于一阶临界转速下发生碰磨，导致振动发散。而动静碰磨原因为低压缸刚度低，真空变化后导致缸体变形，或动静间隙调整过小。现场决定通过减少激振力的方法避免动静部件接触引发碰磨。由于机组大修中进行了低压缸末级叶片补焊的工作，分析低压转子不平衡质量由末级叶片补焊材质分布不均造成，其位置应在靠近4瓦的正向末级叶轮处。
根据分析结果在低压转子正向末级叶轮平衡槽内加重，配重质量400g。加重后机组启动，800rpm暖机转速下4X轴振稳定在27μm，无上升趋势，通过一阶临界转速下4X轴振75μm，机组顺利通过一阶临界转速，低压转子幅频特性如图2所示。
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3 定速后低压转子振动故障
3.1 振动故障现象
机组定速后3X、4X轴振分别为55.7μm、115.8μm，4瓦轴振仍然偏高。4X轴振以一倍频为主，同时3X、4X轴振以反向分量为主。定速后低压转子振动受二阶振型影响明显，具体数据如表1所示。
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3.2 故障分析及处理
额定转速下4瓦轴振较大，4X达到115.8μm。3X、4X轴振均以一倍频为主，属于强迫振动，且相位以反向分量为主，分析低压转子振动由二阶不平衡质量引起。实测低压转子二阶临界转速为2800rpm，临界转速下3X、4X一倍频振幅分别为77.7μm、136μm。该机组由美国GE公司生产，设计额定转速为3600rpm，二阶临界转速与设计工作转速相距较远，但由于我国汽轮发电机组额定转速为3000rpm，低压转子二阶临界转速落入10%实际的额定转速范围内，对机组振动产生明显影响。分析认为低压转子二阶不平衡质量同样由末级叶片补焊材质分布不均造成，不平衡质量分布在低压转子末级叶片处。
为消除额定转速下低压转子振动故障，现场在低压转子两侧末级叶轮处加反对称配重平衡二阶不平衡质量，两侧各安装2颗平衡螺钉，质量均为260g。加重后再次启动机组，二阶临界转速下4X轴振通频幅值下降至95.4μm，额定转速下4X轴振下降至69.6μm，具体数值见表2。
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4 结论
机组低压转子启动过程及定速后的振动故障原因分析及处理过程总结如下：
（1）机组800rpm暖机过程，4瓦轴振爬升的原因为低压转子发生了动静碰磨。现场采用动平衡处理一阶不平衡质量的方法减小激振力，避免了动静部件之间的接触碰磨。
（2）额定转速下4瓦轴振过大的原因为低压转子二阶临界转速接近机组的额定转速，二阶不平衡质量对工作转速下的轴振产生较大影响。在处理了二阶不平衡质量后，额定转速下4瓦轴振下降至较小值。
（3）一阶不平衡质量和二阶不平衡质量均由低压转子末级叶片补焊产生。由于现场无法对补焊量进行控制，导致转子平衡状态发生了变化，造成了冲转过程和定转速后的振动问题。
参 考 文 献
[1] 王凤良.大型汽轮发电机组在不同工况下的碰摩研究[J].发电设备，2015,29(1):28-30.