引言

某電廠#3機組1999年投產(chǎn),汽輪機為300Mw亞臨界機組。2012年5月,#3機組開始進行通流改造,將機組增容至330Mw。汽輪機本體部分僅保留高中低壓外缸,其余轉(zhuǎn)子、隔板等缸內(nèi)部件全部進行了更換:調(diào)速部分的高壓主汽閥及高調(diào)閥、危機遮斷器、超速保護試驗集成塊等也進行了更換。

改造完成后,機組存在高負(fù)荷運行時軸系振動不穩(wěn)定現(xiàn)象。2013年7月13日,由于主蒸汽流量增加,造成因軸系振動超標(biāo)保護動作導(dǎo)致機組跳閘的事件。

1噴嘴室結(jié)構(gòu)、高調(diào)閥閥序及行程情況

1.1汽輪機噴嘴室結(jié)構(gòu)

#3汽輪機噴嘴室結(jié)構(gòu)如圖1所示。#4噴嘴室在右上方,#1噴嘴室在右下方,#3噴嘴室在左下方,#2噴嘴室在左上方。噴嘴室編號與高調(diào)閥編號對應(yīng)。

1.2高調(diào)閥閥序

汽輪機順閥運行時,高調(diào)閥常規(guī)開啟順序為:#1、#2一#3一#4。汽輪機掛閘后,#1、#2

高調(diào)閥同時開啟,然后開啟#3高調(diào)閥,最后開啟#4高調(diào)閥。

汽輪機經(jīng)通流改造后的運行初期,發(fā)現(xiàn)#3高調(diào)閥開啟會造成轉(zhuǎn)子振動突增。后將閥序改為#1、#2一#4一#3,優(yōu)先開啟#4高調(diào)閥,最后開啟#3高調(diào)閥。

1.3高調(diào)閥行程

#3高調(diào)閥全行程為56mm,預(yù)啟閥行程為6mm。#3高調(diào)閥閥位超過10%時,其預(yù)啟閥行程走完,主閥開啟,#3噴嘴室主蒸汽流量開始大幅增加。

2機組振動突增分析

21機組跳閘前振動發(fā)展情況

機組跳閘前的運行狀況如圖2所示。

10:45,汽輪機總閥位指令大于89%,#3高調(diào)閥開始開啟,此時#1軸承瓦振9.8um,轉(zhuǎn)子x向振動77.2um,轉(zhuǎn)子Y向振動54.3um。隨著#3高調(diào)閥開啟,#1軸承瓦振、轉(zhuǎn)子x/Y向振動開始增加。

10:51,#3機組負(fù)荷331Mw,DEH汽輪機總閥位指令94%,#3高調(diào)閥開度15%,#1軸承瓦振23.3um,轉(zhuǎn)子x向振動增加至129um,轉(zhuǎn)子Y向振動增大至85.1um。

10:55,#3機組負(fù)荷331Mw,DEH汽輪機總閥位指令94%,#3高調(diào)閥開度15%,#1軸承突然增大至瓦振43.5um、平振252um、垂振212um,保護動作跳機。

2.2原因分析

#1、#2高調(diào)閥開啟時,其對汽輪機轉(zhuǎn)子的沖擊力相互抵消,軸系振動穩(wěn)定。#3高調(diào)閥開啟時,其對汽輪機轉(zhuǎn)子的沖擊力為斜向上,導(dǎo)致汽輪機轉(zhuǎn)子受力不平衡,汽輪機轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性變差。#3高調(diào)閥預(yù)啟閥行程走完,主閥動作后,#3噴嘴室主蒸汽流量大幅增加,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子所受向上的力急劇增加,振動突增導(dǎo)致機組跳閘。

3處理措施及效果

處理軸系振動不穩(wěn)定的根本措施是通過處理各轉(zhuǎn)子不平衡量、調(diào)整轉(zhuǎn)子中心以及各軸承的承載來實現(xiàn),必須在大修期間才能得到徹底處理。在機組未到大修期之前,無法通過上述檢修手段進行處理,只能通過運行控制措施來處理該問題。

具體控制措施:

(1）改變順序閥閥序為#1、#2二#4二#3,將#3高調(diào)閥放在最后開啟。(2）調(diào)整#3、#4高調(diào)閥開啟的重疊度,#4高調(diào)閥全部開完后,才開啟#3高調(diào)閥。即#1、#2、#4高調(diào)閥三閥全開后,才開啟#3高調(diào)閥。具體的閥位指令如表1所示。

采取改變高調(diào)閥閥序和調(diào)整高調(diào)閥開啟重疊度的措施后,#3機組即在#1、#2、#4三閥全開的情況下能夠帶動額定負(fù)荷,避免#3高調(diào)閥開啟后引起軸系受力變化造成的振動突增。改變機組高調(diào)閥重疊度后,機組在額定負(fù)荷下軸系振動低于100μm,汽輪機在高負(fù)荷下能夠安全穩(wěn)定運行。

4結(jié)語

(1）汽輪機出現(xiàn)軸系振動失穩(wěn)的情況后,可以通過改變噴嘴的配汽方式和高調(diào)閥重疊度來抑制汽輪機軸系的振動,在不具備揭缸檢修的條件下維持機組安全運行。

(2）汽輪機軸系的振動影響因素較多,改變高調(diào)閥閥序和配汽方式僅為保持機組運行的臨時措施,從根本上解決問題還需要在汽輪機組解體檢修期間進行有針對性的調(diào)整和處理,以確保汽輪機組長期穩(wěn)定地運行。