超臨界鍋爐高速振動(dòng)治理

該汽車驅(qū)動(dòng)器具有驅(qū)動(dòng)電速、中心汽車、單軸、三通、四排、直接空冷汽機(jī)、主缸和氣罐。室內(nèi)耗為660mw。機(jī)組軸系由高中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子I、低壓轉(zhuǎn)子II、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁短軸組成,軸系共由9個(gè)徑向軸承支撐,其中發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)短軸為三支撐結(jié)構(gòu)。軸系簡(jiǎn)圖如圖1所示。該機(jī)組于2010年10月10日首次啟動(dòng),臨界轉(zhuǎn)速下及帶負(fù)荷過(guò)程中各瓦軸振均處于良好水平。在以后歷次啟停過(guò)程中,高中壓前后軸承在過(guò)臨界及帶負(fù)荷過(guò)程中軸振逐漸增大。2011年7月25日機(jī)組帶440MW負(fù)荷時(shí),#1瓦x、y方向軸振分別達(dá)156μm和165μm,已超出報(bào)警值。隨后,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)高速動(dòng)平衡進(jìn)行了振動(dòng)故障治理。在第2次動(dòng)平衡后,#4可傾瓦軸承出現(xiàn)低頻不穩(wěn)定振動(dòng)。分析了#4軸承不穩(wěn)定振動(dòng)原因并進(jìn)行了處理。1振動(dòng)相位反向試驗(yàn)2011年7月25日,該機(jī)帶440MW負(fù)荷運(yùn)行,#1瓦x、y方向軸振分別為156μm和165μm,#2瓦x、y方向軸振分別為76μm和41μm。為了分析機(jī)組故障,查閱了該機(jī)歷史振動(dòng)數(shù)據(jù)。圖2、圖3分別給出了該機(jī)自投運(yùn)以來(lái)歷次停機(jī)過(guò)臨界振動(dòng)數(shù)據(jù)和小軸晃度數(shù)據(jù)。從圖2、圖3可以看出,#1瓦、#2瓦過(guò)臨界軸振與大軸晃度均持續(xù)爬升。小軸晃度大說(shuō)明轉(zhuǎn)子已產(chǎn)生了彎曲變形,轉(zhuǎn)子彎曲變形引起#1、#2瓦軸振增大。第一次停機(jī)時(shí)軸振相位與以后幾次相位相差約180°,說(shuō)明轉(zhuǎn)子彎曲方向與初始不平衡力反向,彎曲產(chǎn)生的不平衡力抵消了初始不平衡力后繼續(xù)增加,使振動(dòng)相位反向。x、y方向軸振相位相差約90°,這符合穩(wěn)定強(qiáng)迫振動(dòng)特征。從圖3可以推測(cè),小軸晃度仍會(huì)增加。該機(jī)于2011年7月26日帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)因水泵故障跳機(jī)。水泵檢修完畢后于7月26日啟機(jī),至1560r/min時(shí)1y振動(dòng)達(dá)到250μm,機(jī)組保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)。綜合考慮各軸瓦振動(dòng)數(shù)據(jù)及廠方的生產(chǎn)需求,決定通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)高速動(dòng)平衡來(lái)降低#1、#2瓦過(guò)臨界軸振。在高中壓側(cè)平衡孔施加對(duì)稱平衡重量1438g和1076g,加重后機(jī)組順利通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速?？梢钥闯?對(duì)稱加重不能降低3000r/min下#1、#2瓦軸振。帶負(fù)荷后的振動(dòng)依然較大。7月20日,機(jī)組因#4軸承虛假瓦溫高而跳機(jī)。利用本次停機(jī)機(jī)會(huì),綜合考慮3000r/min空負(fù)荷與帶負(fù)荷過(guò)程中#1、#2瓦軸振,在高中壓側(cè)分別施加反對(duì)稱平衡重量611g和449g。動(dòng)平衡結(jié)束后,帶負(fù)荷過(guò)程中最大振動(dòng)降低到108μm。該機(jī)組于2011年9月15日調(diào)停。機(jī)組降速至1600r/min時(shí)#1瓦、#2瓦x、y方向基頻振動(dòng)幅值分別為221μm、286μm、208μm和193μm。綜合分析后,在高中壓轉(zhuǎn)子中部平衡孔加重1302g。加重后于2011年9月21日啟機(jī),該機(jī)在通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速、3000r/min空負(fù)荷與帶負(fù)荷過(guò)程中#1瓦、#2瓦軸振均達(dá)到良好水平,振動(dòng)數(shù)據(jù)如表1所示。2#4軸的不穩(wěn)定軸數(shù)分析2.11年8月10號(hào)再次啟機(jī)在第2次動(dòng)平衡后,該機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中因#4軸承瓦溫高而跳機(jī)。揭瓦檢查,發(fā)現(xiàn)一個(gè)螺母脫落在熱電偶信號(hào)線上,導(dǎo)致瓦溫信號(hào)線和與之捆綁在一起的軸振信號(hào)線的屏蔽層被磨壞,誘發(fā)了虛假瓦溫信號(hào)而導(dǎo)致機(jī)組跳機(jī)。隨即對(duì)瓦溫和軸振傳感器進(jìn)行了更換。檢修完畢后,2011年8月10號(hào)再次啟機(jī)。啟動(dòng)過(guò)程中,#4瓦軸振在1100r/min后快速增大,至1390r/min時(shí)達(dá)到跳機(jī)值而打閘停機(jī)。此過(guò)程中,瓦溫、瓦振均在正常范圍內(nèi)。再次對(duì)瓦溫測(cè)點(diǎn)和#4瓦軸振傳感器進(jìn)行了檢查和更換。8月12號(hào)機(jī)組第3次啟機(jī),#4瓦軸振與上次啟機(jī)基本一致,升到1390r/min后因振動(dòng)大而跳機(jī)。圖4給出了#4瓦x、y測(cè)點(diǎn)啟停機(jī)Bode圖,圖5、圖6為1350r/min下#4瓦x、y測(cè)點(diǎn)頻譜圖。升速到1100r/min左右時(shí),出現(xiàn)了#4軸振x、y方向均出現(xiàn)快速增大的異常情況,此時(shí)#4軸承瓦溫正常。打閘后,振動(dòng)仍在增大,x、y方向軸振最大分別達(dá)335μm和305μm,在此過(guò)程中,基頻幅值均小于25μm,#4軸承瓦振僅有6μm。振動(dòng)開(kāi)始爬升后,x、y測(cè)點(diǎn)振動(dòng)頻譜主要為1/3倍頻低頻分量,基頻與高頻成分較小。2.2軸絕對(duì)振動(dòng)測(cè)試檢查#4渦流傳感器與信號(hào)線無(wú)異常,可以確定振動(dòng)信號(hào)為準(zhǔn)確信號(hào)。8月12號(hào)啟機(jī)前,在#4軸承靠調(diào)端裸露軸頸處新布置一渦流傳感器,在#4軸振爬升的過(guò)程中,與之相鄰的新布置傳感器、#3和#5軸承軸振均小于40μm,說(shuō)明軸的絕對(duì)振動(dòng)并不大。如圖6所示,可傾瓦軸承由可傾瓦殼體、可傾瓦塊、柱銷和彈簧組成?？蓛A瓦塊通過(guò)柱銷與殼體相連,沿旋轉(zhuǎn)方向,在瓦塊后半側(cè)沿軸向有兩根彈簧支撐在瓦塊與殼體之間,以促使油膜的形成,提高軸瓦穩(wěn)定性。如圖7所示,#4瓦軸振傳感器支架固定在可傾瓦油封環(huán)體上,如果可傾瓦瓦塊、柱銷或者彈簧任何一處出現(xiàn)故障,均可能引起瓦塊不穩(wěn)定振動(dòng),從而引發(fā)油封環(huán)體和軸之間的相對(duì)振動(dòng)變大。此時(shí),轉(zhuǎn)軸本身振動(dòng)并不大,所以瓦振也不大。國(guó)內(nèi)某200MW機(jī)組曾出現(xiàn)過(guò)可傾瓦柱銷碎裂導(dǎo)致振動(dòng)發(fā)散的現(xiàn)象。隨即要求廠方揭瓦檢查。2.3彈簧磨損情況揭瓦發(fā)現(xiàn),可傾瓦上瓦靠近調(diào)端側(cè)彈簧折斷,折斷彈簧如圖8所示。烏金在折斷彈簧對(duì)角處出現(xiàn)磨損,如圖9所示。殼體上柱銷孔出現(xiàn)磨損,柱銷孔由圓形變?yōu)闄E圓形,最大磨損量達(dá)4mm,磨損情況如圖10所示。分析認(rèn)為,當(dāng)其中一根彈簧折斷后,瓦塊受力不均引起一端傾斜,從而導(dǎo)致與折斷彈簧對(duì)角位置的瓦塊磨損。柱銷孔磨損變大導(dǎo)致瓦塊受到的支撐力不穩(wěn)定,這些因素引起殼體出現(xiàn)不穩(wěn)定振動(dòng)。修補(bǔ)軸瓦烏金與殼體柱銷孔,并更換彈簧。8月19日再次啟機(jī),機(jī)組順利升速到3000r/min并帶負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行。3減少機(jī)組振動(dòng)該臺(tái)機(jī)組高壓轉(zhuǎn)子出現(xiàn)的振動(dòng)爬升是由于大軸晃度逐漸變大所引起的。通過(guò)在轉(zhuǎn)子兩端加對(duì)稱形式配重有效地降低了機(jī)組臨