某300mw亚临界机组高中压转子裂纹的故障诊断
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安装在前轴承箱内的推力轴承定位ꎬ高中压转子支撑在 １
号、２ 号瓦上ꎮ 转子调阀端连接转子延伸轴ꎬ其上装有推力
素ꎬ与高中压转子的锻件质量、结构设计、工艺控制、投产后
盘、主油泵泵轮ꎬ并与危急遮断器小轴相连ꎬ中压转子与低压
的运行参数等均有密切的联系ꎬ应引起各电力设备制造厂、
转子用两个法兰刚性连接ꎮ 高中压转子的中部和前后各有
摘要:针对某 ３００ＭＷ 亚临界机组高中压转子在运行过程中出现振动值逐渐增大的问题ꎬ通过对高中压转子的历史
振动数据进行分析ꎬ判断高中压转子存在扩展式弯曲故障ꎮ 现场对高中压转子平衡后ꎬ短时间内振动状态恶化ꎬ诊
断为高中压转子出现裂纹ꎮ 及时停机揭缸检查ꎬ发现高中压转子高压第一压力级前的应力释放槽存在裂纹ꎬ避免
ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍａｃｈｉｎｅ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ:ｔｕｒｂｏ￣ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｓｅｔꎻ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒꎻ ｖｉｂｒａｔｉｏｎꎻ ｃｒａｃｋ
０ 前 言
某 ３００ＭＷ 亚临界机组在检修后的运行过程中出现高中
压转子振动爬升现象ꎬ经过对该机组振动历史数据的统计分
析ꎬ判断该转子出现了扩展式弯曲和裂纹ꎮ 为保证电力安全
第 ６２ 卷 第 １ 期
Ｖｏｌ. ６２ Ｎｏ. １
汽 轮 机 技 术
ＴＵＲＢＩＮＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
２０２０ 年 ２ 月
Ｆｅｂ. ２０２０
某 ３００ＭＷ 亚临界机组高中压转子裂纹
的故障诊断
王凤良１ ꎬ孙亚林２ ꎬ付俊杰２ ꎬ李立波１ ꎬ梁 永２
(１ 大唐东北电力试验研究院北京 １０００００)
２ Ｄａｔａｎｇ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｃｏ. ꎬ Ｌｔｄ. ꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００００ꎬ Ｃｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ｏｆ ＨＩＰ ｒｏｔｏｒ ｉｎ ａ ３００ＭＷ ｓｕｂｃｒｉｔｉｃａｌ ｕｎｉｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｉｎ ｔｈｅ
电力科研机构及发电企业足够的重视ꎮ
一个动平衡面ꎬ每个平衡面各有 ３２ 个平衡螺孔ꎬ可以实现不
１ 设备概况
各轴段的临界转速设计值见表 １ꎮ
揭缸现场动平衡ꎮ 其轴系结构如图 １ 所示ꎬ１ 号机组的轴系、
某厂 １ 号机组为 ３００ＭＷ 亚临界、一次中间再热、间接空
冷抽汽 凝 汽 式 汽 轮 机ꎬ 机 组 型 号 为 ＣＺＫ３００ － １６. ６７ / ０. ４ /
５３８ / ５３８ꎮ 机组于 ２０１２ 年 １１ 月 ２１ 日完成 １６８ｈ 试运移交生
产ꎬ２０１５ 年 ３ 月 ~ ４ 月期间ꎬ该机组第一次解体进行检查性
收稿日期:２０１９￣０８￣１２
图 １ １ 号机组轴系结构图
作者简介:王凤良(１９８０￣) ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ高级工程师ꎮ 主要从事旋转设备振动故障诊断及热电厂节能工作ꎮ
了断轴毁机的安全事故ꎬ具有一定的借鉴意义ꎮ
关键词:汽轮发电机组ꎻ高中压转子ꎻ振动ꎻ裂纹
分类号:ＴＫ２６８ ＋ . １ 文献标识码:Ａ 文章编号:１００１￣５８８４(２０２０)０１￣００６４￣０３
Ｆａｕｌｔ Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｏｆ Ｈｉｇｈ￣Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｒｏｔｏｒ Ｃｒａｃｋ
ｒｕｎｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓꎬ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｄａｔａ ｏｆ ＨＩＰ ｒｏｔｏｒꎬ ｉｔ ｉｓ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ａｎ ｅｘｔｅｎｄｅｄ
ｂｅｎｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｔｏｒ. Ａｆｔｅｒ ｂａｌａｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒ ｏｎ ｔｈｅ ｓｐｏｔꎬ ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｔａｔｅ ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｅｄ ｉｎ ａ ｓｈｏｒｔ
ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｉｔ ｗａｓ ｄｉａｇｎｏｓｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ａ ｃｒａｃｋ ｉｎ ｔｈｅ ｒｏｔｏｒ. Ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｃｒａｃｋｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｌｅａｓｅ
ｇｒｏｏｖｅ ｉｎ ｆｒｏｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒꎬ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ａｖｏｉｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ａｃｃｉｄｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｓｈａｆｔ
ｆｏｒ ａ ３００ＭＷ Ｓｕｂｃｒｉｔｉｃａｌ Ｕｎｉｔ
ＷＡＮＧ Ｆｅｎｇ￣ｌｉａｎｇ１ ꎬ ＳＵＮ Ｙａ￣ｌｉｎ２ ꎬ ＦＵ Ｊｕｎ￣ｊｉｅ２ ꎬ ＬＩ Ｌｉ￣ｂｏ１ ꎬ ＬＩＡＮＧ Ｙｏｎｇ２
(１ Ｄａｔａｎｇ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｓｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅꎬ Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００１２ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ
第１ 期
王凤良等:某 ３００ＭＷ 亚临界机组高中压转子裂纹的故障诊断
表 １ １ 号机组轴系、各轴段临界转速设计值 单位:ｒ / ｍｉｎ
一阶临界转速
名称
高中压转子
轴系
机转子组成ꎬ高中压转子是由整体合金钢锻件加工而成的无
中心孔转子ꎬ材料为 ３０Ｃｒ１Ｍｏ１Ｖꎬ在转子两端轮盘面和中部
均设有螺孔ꎬ用于加平衡螺塞来补偿转子的不平衡量ꎬ高中
压转子的高压与中压为反流布置ꎬ转子支撑于两径向轴承
上ꎮ 高压包括 １ 级枞树型叶根的调节级及 １１ 级 Ｔ 型叶根的
压力级ꎬ中压共 １２ 级ꎬ采用了枞树型叶根ꎬ各级转子系统由
生产ꎬ机组及时停机检查ꎬ发现高压第一压力级前的应力释
放槽处出现裂纹ꎬ避免了重大安全事故ꎮ 目前ꎬ国内也有转
子出现裂纹的文献报道ꎬ高校、各电力科研机构也对转子裂
纹展开了一定的研究 [１ － ７] ꎬ但转子裂纹的出现有诸多影响因
检修ꎬ截止到 ２０１９ 年 ７ 月ꎬ启停总次数为 ９０ 次ꎬ即启动 ４５
次ꎬ停止 ４５ 次ꎮ 该机组轴系由高中压转子、低压转子和发电
号、２ 号瓦上ꎮ 转子调阀端连接转子延伸轴ꎬ其上装有推力
素ꎬ与高中压转子的锻件质量、结构设计、工艺控制、投产后
盘、主油泵泵轮ꎬ并与危急遮断器小轴相连ꎬ中压转子与低压
的运行参数等均有密切的联系ꎬ应引起各电力设备制造厂、
转子用两个法兰刚性连接ꎮ 高中压转子的中部和前后各有
摘要:针对某 ３００ＭＷ 亚临界机组高中压转子在运行过程中出现振动值逐渐增大的问题ꎬ通过对高中压转子的历史
振动数据进行分析ꎬ判断高中压转子存在扩展式弯曲故障ꎮ 现场对高中压转子平衡后ꎬ短时间内振动状态恶化ꎬ诊
断为高中压转子出现裂纹ꎮ 及时停机揭缸检查ꎬ发现高中压转子高压第一压力级前的应力释放槽存在裂纹ꎬ避免
ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍａｃｈｉｎｅ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ:ｔｕｒｂｏ￣ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｓｅｔꎻ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒꎻ ｖｉｂｒａｔｉｏｎꎻ ｃｒａｃｋ
０ 前 言
某 ３００ＭＷ 亚临界机组在检修后的运行过程中出现高中
压转子振动爬升现象ꎬ经过对该机组振动历史数据的统计分
析ꎬ判断该转子出现了扩展式弯曲和裂纹ꎮ 为保证电力安全
第 ６２ 卷 第 １ 期
Ｖｏｌ. ６２ Ｎｏ. １
汽 轮 机 技 术
ＴＵＲＢＩＮＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
２０２０ 年 ２ 月
Ｆｅｂ. ２０２０
某 ３００ＭＷ 亚临界机组高中压转子裂纹
的故障诊断
王凤良１ ꎬ孙亚林２ ꎬ付俊杰２ ꎬ李立波１ ꎬ梁 永２
(１ 大唐东北电力试验研究院北京 １０００００)
２ Ｄａｔａｎｇ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｃｏ. ꎬ Ｌｔｄ. ꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００００ꎬ Ｃｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ｏｆ ＨＩＰ ｒｏｔｏｒ ｉｎ ａ ３００ＭＷ ｓｕｂｃｒｉｔｉｃａｌ ｕｎｉｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｉｎ ｔｈｅ
电力科研机构及发电企业足够的重视ꎮ
一个动平衡面ꎬ每个平衡面各有 ３２ 个平衡螺孔ꎬ可以实现不
１ 设备概况
各轴段的临界转速设计值见表 １ꎮ
揭缸现场动平衡ꎮ 其轴系结构如图 １ 所示ꎬ１ 号机组的轴系、
某厂 １ 号机组为 ３００ＭＷ 亚临界、一次中间再热、间接空
冷抽汽 凝 汽 式 汽 轮 机ꎬ 机 组 型 号 为 ＣＺＫ３００ － １６. ６７ / ０. ４ /
５３８ / ５３８ꎮ 机组于 ２０１２ 年 １１ 月 ２１ 日完成 １６８ｈ 试运移交生
产ꎬ２０１５ 年 ３ 月 ~ ４ 月期间ꎬ该机组第一次解体进行检查性
收稿日期:２０１９￣０８￣１２
图 １ １ 号机组轴系结构图
作者简介:王凤良(１９８０￣) ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ高级工程师ꎮ 主要从事旋转设备振动故障诊断及热电厂节能工作ꎮ
了断轴毁机的安全事故ꎬ具有一定的借鉴意义ꎮ
关键词:汽轮发电机组ꎻ高中压转子ꎻ振动ꎻ裂纹
分类号:ＴＫ２６８ ＋ . １ 文献标识码:Ａ 文章编号:１００１￣５８８４(２０２０)０１￣００６４￣０３
Ｆａｕｌｔ Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｏｆ Ｈｉｇｈ￣Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｒｏｔｏｒ Ｃｒａｃｋ
ｒｕｎｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓꎬ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｄａｔａ ｏｆ ＨＩＰ ｒｏｔｏｒꎬ ｉｔ ｉｓ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ａｎ ｅｘｔｅｎｄｅｄ
ｂｅｎｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｔｏｒ. Ａｆｔｅｒ ｂａｌａｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒ ｏｎ ｔｈｅ ｓｐｏｔꎬ ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｔａｔｅ ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｅｄ ｉｎ ａ ｓｈｏｒｔ
ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｉｔ ｗａｓ ｄｉａｇｎｏｓｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ａ ｃｒａｃｋ ｉｎ ｔｈｅ ｒｏｔｏｒ. Ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｃｒａｃｋｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｌｅａｓｅ
ｇｒｏｏｖｅ ｉｎ ｆｒｏｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｔｏｒꎬ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ａｖｏｉｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ａｃｃｉｄｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｓｈａｆｔ
ｆｏｒ ａ ３００ＭＷ Ｓｕｂｃｒｉｔｉｃａｌ Ｕｎｉｔ
ＷＡＮＧ Ｆｅｎｇ￣ｌｉａｎｇ１ ꎬ ＳＵＮ Ｙａ￣ｌｉｎ２ ꎬ ＦＵ Ｊｕｎ￣ｊｉｅ２ ꎬ ＬＩ Ｌｉ￣ｂｏ１ ꎬ ＬＩＡＮＧ Ｙｏｎｇ２
(１ Ｄａｔａｎｇ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｓｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅꎬ Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００１２ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ
第１ 期
王凤良等:某 ３００ＭＷ 亚临界机组高中压转子裂纹的故障诊断
表 １ １ 号机组轴系、各轴段临界转速设计值 单位:ｒ / ｍｉｎ
一阶临界转速
名称
高中压转子
轴系
机转子组成ꎬ高中压转子是由整体合金钢锻件加工而成的无
中心孔转子ꎬ材料为 ３０Ｃｒ１Ｍｏ１Ｖꎬ在转子两端轮盘面和中部
均设有螺孔ꎬ用于加平衡螺塞来补偿转子的不平衡量ꎬ高中
压转子的高压与中压为反流布置ꎬ转子支撑于两径向轴承
上ꎮ 高压包括 １ 级枞树型叶根的调节级及 １１ 级 Ｔ 型叶根的
压力级ꎬ中压共 １２ 级ꎬ采用了枞树型叶根ꎬ各级转子系统由
生产ꎬ机组及时停机检查ꎬ发现高压第一压力级前的应力释
放槽处出现裂纹ꎬ避免了重大安全事故ꎮ 目前ꎬ国内也有转
子出现裂纹的文献报道ꎬ高校、各电力科研机构也对转子裂
纹展开了一定的研究 [１ － ７] ꎬ但转子裂纹的出现有诸多影响因
检修ꎬ截止到 ２０１９ 年 ７ 月ꎬ启停总次数为 ９０ 次ꎬ即启动 ４５
次ꎬ停止 ４５ 次ꎮ 该机组轴系由高中压转子、低压转子和发电