1000MW汽轮机组汽流激振解决措施的研究与应用荣获2016年度电力行业技术市场金桥项目二 ...

一、成果转化项目的技术水平

 （一）技术水平

对于1000MW汽轮机汽流激振引起的低频振动,由于目前机组运行中发生的次数相对较少,其机理分析和故障处理较为复杂,处理效果有时也不十分理想,在国内未能引起足够的重视，根据汽流激振机理和国外大机组的运行经验,已确认汽流激振问题更容易发生在高参数、大容量汽轮机的高压转子上,尤其是超临界汽轮机组上。由于蒸汽激振力近似地正比于机组的出力,因此,由汽激振引起的不稳定振动就成为限制超临界机组出力的重要因素。超临界机组中,这类低频振动问题比较突出,带负荷工况运行时,因振动大引起的跳机故障或被迫限制负荷运行,都直接影响了机组的可用率。随着国产超临界机组的加紧研制和将来的陆续投运,也必将会面临此类低频振动问题。因此,加强超临界机组汽流激振的研究显得非常重要。

此研究成果可在东方同类型机组进行推广，对其他类型机组解决汽流激振提供参考。 

    汽流激振力产生的三大要素为大流量、小间隙和动静间隙偏差大，据设备现状大流量和小间隙（从经济型方面考虑）的客观条件无法避免，本项目主要从调整动静间隙均匀性和增强机组抗激振力方面采取措施，解决本公司2台机组汽流激振问题。

     1、调整动静间隙，减小激振力（内因）

    （1高压缸与前轴承箱、中间轴承箱相联的滑销系统需符合设计要求，保证运行中机组动静间隙。

    （2 转子与隔板汽封、端汽封间隙及叶顶汽封静态装配时保持静态同心。

    （3）消除静子与转子间的动偏心。

    （4）高压2、3级隔板汽封和#2端汽封内侧采用防涡漩汽封，防止蒸汽发生涡漩。

     2、增强机组抗振性能（外因）

    （1）使用抗失稳性好的轴承

    （2）封堵推力轴承回油孔增大轴系阻尼

    （3）#1—#4轴瓦顶部间隙控制在设计值下线。

（4)通过调整中心，,提高#1#2轴承比压，增加轴承载荷。

（二）项目与国内外同类技术比较

1、查阅以往各厂处理激振问题，采用的办法主要是适当沿汽流方向放大径向动静间隙和改变配汽阀开启阀序，这些措施均在一定程度上降低汽轮机经济性，本项目是在保证机组通流间隙在优化后设计要求基础上，仅着重在消除静子与转子间的静态偏心、静态装配时保持静子与转子间静态同心、 消除静子与转子间的动偏心等方面进行调整，保证了机组的经济性不受影响。

2、本项目设备改动较小，各级隔板、叶顶、轴端汽封结构不用进行改动，仅在汽流激振力产生影响最大的 第2级、第3级隔板汽封及#2轴封第#1汽封更改为“防旋式”汽封圈，将因圆周动静间隙偏差产生的激振力进一步降低，直接投资小。

3、轴瓦由东汽C型轴瓦更换为A型轴瓦，原轴承每个瓦块单独进油方式改变为侧进油方式，A型轴瓦整体刚度比C型轴瓦好自位性好，轴瓦稳定性好，能够增加了轴承油膜的阻尼，增强了转子轴颈的稳定性。因推力瓦与#2轴承较近，采取对机组推力轴承座加装油挡齿并封堵部分回油口，使推力瓦座内部充满油，利用润滑油的阻尼作用达到吸振作用，增加了转子整体稳定性。此改造无需变动轴承座等部件结构，工作量和投资少。

二、实施效果及经济和社会效益

(一)实施效果

1、通过以上针对性的调整机组开机后具体状况如下（#1机为例）：

2012年10月22日，#1机组负荷升至1012MW时，#1瓦和#2瓦振动发散超过保护值，汽机打闸。

2012年10月25日，经将配汽阀阀序更改为4-3/2-1顺序，负荷从540MW开始提升，至15:25机组升至满负荷，最高负荷带到1021MW，观察#1瓦和#2瓦轴振达到110um，波动约30um，没有出现振动发散迹象，为安全起见，#1机负荷控制在不超过970MW，机组不能满出力运行。

2014年5月，#1机组大修改进后机组启动，首次带满负荷1050MW。此时阀序为4-3/2-1，#1、2轴承低频分量小于5μm。

轴系数据如下：

轴承    #1  #2  #3  #4  #5  #6  #7  #8  #9  #10

振动

μm X   21  49  43  33  36  56  29  38  26  21

    Y   31  42  43  37  38  47  31  40  35  46

瓦温℃  69  74  75  70  87  76  88  83  76  70

后机组运行阀序由4-3/2-1修改为1-2/3-4（设计阀序），再次带满负荷1050MW。#2轴承低频分量小于10μm。轴系具体数据如下：

轴承    #1  #2  #3  #4  #5  #6  #7  #8  #9  #10

振动

μm X   21  49  46  33  36  55  29  38  27  18

    Y   29  40  45  36  35  49  32  42  32  50

瓦温℃  67  78  73  72  89  78  89  86  74  72

机组汽流激振问题得到彻底解决。

（二）经济和社会效益

1、在汽流激振解决前#1机组负荷长期保持在930MW左右,后通过优化调整调阀阀序，机组负荷能够保持970MW，#2机组稍好，通过优化阀序，机组符合能维持1010MW，实施本项目后，2台机组均满足1010MW满负荷运行。仅此一项公司平均一天就多发电量近3000MW。  2、将机组高压缸低频分量减低到10μm内，消除莱州公司#1、2汽轮机异常振动，达到机组供汽阀序恢复到设计阀序后带满负荷1050MW运行机组，#1|、2轴振在合格范围并稳定，实现机组安全、经济运行，减少机组非停，避免电网电量考核。

   三、推广应用前景

汽流激振的振消除避免的了因低频振动对机组设备的机械损伤。保证了运行设备和人员的安全，保证了机组的和电网安全运行。改造后的安全效益不可估量。利用机组大修改造，以及开展相关针对性的研究，达到了以下预期目标：

2、试验、总结出了机组检修中消除汽流激振的有效方法，为同类型机组制造、安装、改造提供参考依据。

3、本研究成果已经成功应用于华电莱州发电有限公司1000MW机组，效果良好，可以在火力发电厂推广应用。 

      四、创新点  

该项目系统地研究了1000MW机组汽流激振的产生原因，在汽封方式、轴承形式、改善推力轴承阻尼性能等方面采取了具体对策，解决了莱州2台机组的汽流激振问题，提高了机组的安全稳定性，可以满负荷运行，社会效益显著。

1、采用了防涡旋式汽封圈，减小了汽流激振力；

2、对机组推力轴承座加装油挡齿并封堵部分回油口，利用润滑油的阻尼作用达到吸振作用，增加了转子整体稳定性。

3、该成果解决了目前大型汽轮机组存在的汽流激振问题，安全效益显著，具有较大的推广价值和发展前景，达到了国内领先水平。 

汽流激振力产生的三大要素为大流量、小间隙和动静间隙偏差大，据设备现状大流量和小间隙（从经济型方面考虑）的客观条件无法避免，本项目主要从调整动静间隙均匀性和增强机组抗激振力方面采取措施，解决本公司2台机组汽流激振问题。

     1、调整动静间隙，减小激振力（内因）

    （1）高压缸与前轴承箱、中间轴承箱相联的滑销系统需符合设计要求，保证运行中机组动静间隙。

    （2） 转子与隔板汽封、端汽封间隙及叶顶汽封静态装配时保持静态同心。

    （3）消除静子与转子间的动偏心。

    （4）高压2、3级隔板汽封和#2端汽封内侧采用防涡漩汽封，防止蒸汽发生涡漩。

     2、增强机组抗振性能（外因）

    （1）使用抗失稳性好的轴承

    （2）封堵推力轴承回油孔增大轴系阻尼

    （3）#1—#4轴瓦顶部间隙控制在设计值下线。

    （4)通过调整中心，,提高#1#2轴承比压，增加轴承载荷。

技术经济指标：

    1、将机组高压转子低频分量减低到10μm内，消除莱州公司#1、2汽轮机异常振动，达到机组供汽阀序恢复到设计阀序后带满负荷1050MW运行机组，#1|、2轴振在合格范围并稳定，实现机组安全、经济运行，减少机组非停，避免电网电量考核。

2、试验、总结出机组检修中消除汽流激振的有效方法，为同类型机组制造、安装、改造提供参考依据。

项目成果已经成功应用于华电莱州发电有限公司1000MW机组，安全和经济效益良好，可以在火力发电厂推广应用。