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大型汽轮机高负荷下 突发性振动的预防及处理 广东电网公司电力科学研究院 2013.08.22 1 交流内容 1.定义 2.案例概述 3.故障机理 4.预控措施 5.处理措施 6.小结 2 1 ? 大型汽轮发电机组由于参数高、结构复杂，在 高负荷下容易发生突发性振动； ? 目前我国投运的1000MW机组，高负荷下发生 突发性振动的概率极高；易发生在汽轮机的大 功率区及叶轮直径较小和短叶片的高压转子上； ? 振动特征以低频分量为主，25~28Hz ? 非线性振动（Nonlinear oscillatory） 3 1、定义 ? 与负荷具有很强的关联性，通过多台机组实测 数据分析，发生高负荷下突发性振动的机组均 在一个负荷阈值P c。 ? 当机组负荷低于Pc时，虽然低频分量也存在突 变，但汽流对轴系振动的影响仍在可控范围内， 可以认为在该负荷下，由于系统阻尼的存在， 汽流力所做的功能够被系统阻尼消耗，还不足 以导致振动超标； 4 2 ? 当机组负荷超过时，即使加负荷速率平缓，系 统阻尼消耗的能量小于汽流所做功时，作用在 高压转子的汽流能量被不断蓄积，激振力不断 增加导致振动超标，振动突变在100μm以上甚 至超过振动表计测量范围，造成振动保护动作； ? 高负荷下发生突发性振动的产生原因： 汽流激振力 轴系稳定性差 共同作用 5 1、定义 ? 区别于： 油膜振荡 轴承刚度恶化 单阀切换顺序阀振动超标（汽流静态激振力） 热变形及碰摩 旋转部件脱落 6 3 高负荷下突发性振动，发生时间短、控制手 段有限，一旦发生将可能导致振动保护动作，机 组瞬间甩掉大量负荷对电网安全危害性大，还可 能导致更为恶性的机组安全故障。 目前广东电科院负责调试的百万机组，已多 次出现该类故障，如海门电厂2号机组（2009年8 月）、惠来电厂3号机组（2011年4月）、贺州电 厂1号机组(2012年7月)、贺州电厂2号机组（2012 年10月）。 7 2、案例概述 2.1 海门2号机组 ? 海门电厂2号机组2009年8月26日首次并网成功， 带负荷200MW暖机4小时后，机组在8月26日 上 午 10:45 分 进 行 了 两 次 机 械 超 速 试 验 （3305rpm，3294rpm）、DEH后备超速保护 试验（3360rpm）、电超速试验（3100rpm）。 在此期间机组振动稳定、无异常变化。 8 4 2.1 海门2号机组 ? 机组逐步带负荷，在2009年8月27日下午19:03， 机组准备从995MW升至1036MW额定负荷过 程中，1瓦、2瓦轴振动从50微米突增至235微 米和180微米，手动遮断停机。 9 2、案例概述 2.1 海门2号机组 首次带负荷从995MW至1036MW时振动突增 10 5 2.1 海门2号机组 海门2号机1、2号轴振突增主要是28Hz工频分量 11 2、案例概述 2.2 惠来3号机组 ? 2011年4月1日，惠来3号机组 850MW 带 负荷正 常运行，运行人员发现1、2、3瓦轴振均有异 常波动现象，2瓦波动最明显，振动与负荷关 系密切，负荷提高，振动波动剧烈。 ? 通过测试发现，升负荷过程中，2瓦最易受影 响，继而带动相邻轴瓦振动波动，频谱分析表 明，引起振动波动的主要原因是25Hz的低频分 量。 12 6 2.2 惠来3号机组 ? 2011年4月1日，惠来3号机组带850MW负荷正常 运行，运行人员发现1、2、3瓦轴振均有异常 波动现象，2瓦波动最明显，振动与负荷关系 惠来3号机负荷850MW振动波动小时数据 13 2、案例概述 2.2 惠来3号机组 惠来3号机负荷850MW振动波动小时数据 14 7 2.3 贺州1号机组 ? 2012年6月26日启机后稳速3000rpm，2Y频谱 图显示除工频分量外振动已经出现了12.5Hz和 25Hz的分频分量，工频分量幅值69um附近， 25Hz分量幅值大约8~9um，12.5Hz分量幅值小 于5um。 ? 机组开始带低负荷时，1~4号轴承均出现了 25Hz分频分量振动，在704MW时发生2Y剧烈 振动 15 2、案例概述 2.3 贺州1号机组 贺州1号机组704MW时2Y发生剧烈振动 16 8 2.3 贺州1号机组 ? 2012年7月7日11:34~14:07阀序由1-2-3-4更改为 1-2-4-3，然后机组带负荷到800MW时调门回 收，负荷降至754.9MW发生最大振动波动， 2Y振动最大波动值241um，1Y达178um。 ? 在22:40机组负荷500MW左右时开始升负荷， 负荷升至680MW左右时再次发生较大振动波 动，此时功率上升很快，怀疑振动波动较大正 是由此产生，波动频率依然为25Hz。 17 2、案例概述 2.3 贺州1号机组 贺州1号机组阀序1-2-4-3