某电厂汽轮机轴系振动突增的临时运行控制措施探讨

引言

某电厂#3机组1999年投产,汽轮机为300Mw亚临界机组。2012年5月,#3机组开始进行通流改造,将机组增容至330Mw。汽轮机本体部分仅保留高中低压外缸,其余转子、隔板等缸内部件全部进行了更换:调速部分的高压主汽阀及高调阀、危机遮断器、超速保护试验集成块等也进行了更换。

改造完成后,机组存在高负荷运行时轴系振动不稳定现象。2013年7月13日,由于主蒸汽流量增加,造成因轴系振动超标保护动作导致机组跳闸的事件。

1喷嘴室结构、高调阀阀序及行程情况

1.1汽轮机喷嘴室结构

#3汽轮机喷嘴室结构如图1所示。#4喷嘴室在右上方,#1喷嘴室在右下方,#3喷嘴室在左下方,#2喷嘴室在左上方。喷嘴室编号与高调阀编号对应。

1.2高调阀阀序

汽轮机顺阀运行时,高调阀常规开启顺序为:#1、#2一#3一#4。汽轮机挂闸后,#1、#2

高调阀同时开启,然后开启#3高调阀,最后开启#4高调阀。

汽轮机经通流改造后的运行初期,发现#3高调阀开启会造成转子振动突增。后将阀序改为#1、#2一#4一#3,优先开启#4高调阀,最后开启#3高调阀。

1.3高调阀行程

#3高调阀全行程为56mm,预启阀行程为6mm。#3高调阀阀位超过10%时,其预启阀行程走完,主阀开启,#3喷嘴室主蒸汽流量开始大幅增加。

2机组振动突增分析

21机组跳闸前振动发展情况

机组跳闸前的运行状况如图2所示。

10:45,汽轮机总阀位指令大于89%,#3高调阀开始开启,此时#1轴承瓦振9.8um,转子x向振动77.2um,转子Y向振动54.3um。随着#3高调阀开启,#1轴承瓦振、转子x/Y向振动开始增加。

10:51,#3机组负荷331Mw,DEH汽轮机总阀位指令94%,#3高调阀开度15%,#1轴承瓦振23.3um,转子x向振动增加至129um,转子Y向振动增大至85.1um。

10:55,#3机组负荷331Mw,DEH汽轮机总阀位指令94%,#3高调阀开度15%,#1轴承突然增大至瓦振43.5um、平振252um、垂振212um,保护动作跳机。

2.2原因分析

#1、#2高调阀开启时,其对汽轮机转子的冲击力相互抵消,轴系振动稳定。#3高调阀开启时,其对汽轮机转子的冲击力为斜向上,导致汽轮机转子受力不平衡,汽轮机转子稳定性变差。#3高调阀预启阀行程走完,主阀动作后,#3喷嘴室主蒸汽流量大幅增加,导致转子所受向上的力急剧增加,振动突增导致机组跳闸。

3处理措施及效果

处理轴系振动不稳定的根本措施是通过处理各转子不平衡量、调整转子中心以及各轴承的承载来实现,必须在大修期间才能得到彻底处理。在机组未到大修期之前,无法通过上述检修手段进行处理,只能通过运行控制措施来处理该问题。

具体控制措施:

(1）改变顺序阀阀序为#1、#2二#4二#3,将#3高调阀放在最后开启。(2）调整#3、#4高调阀开启的重叠度,#4高调阀全部开完后,才开启#3高调阀。即#1、#2、#4高调阀三阀全开后,才开启#3高调阀。具体的阀位指令如表1所示。

采取改变高调阀阀序和调整高调阀开启重叠度的措施后,#3机组即在#1、#2、#4三阀全开的情况下能够带动额定负荷,避免#3高调阀开启后引起轴系受力变化造成的振动突增。改变机组高调阀重叠度后,机组在额定负荷下轴系振动低于100μm,汽轮机在高负荷下能够安全稳定运行。

4结语

(1）汽轮机出现轴系振动失稳的情况后,可以通过改变喷嘴的配汽方式和高调阀重叠度来抑制汽轮机轴系的振动,在不具备揭缸检修的条件下维持机组安全运行。

(2）汽轮机轴系的振动影响因素较多,改变高调阀阀序和配汽方式仅为保持机组运行的临时措施,从根本上解决问题还需要在汽轮机组解体检修期间进行有针对性的调整和处理,以确保汽轮机组长期稳定地运行。