1000MW超超临界机组汽轮机气流激振分析及处理

为发生了汽流激振。在汽轮机数字电ห้องสมุดไป่ตู้控制系统（ DEH） 原阀门控制逻辑里，通过调换主调节阀 CV4 和最后一个调节阀
CV1，改变了汽缸上、下部分进汽分配，抑制了高负荷时汽流激振的发生。调整后，#1，#2 轴承正常运行时振动均在 40
μm 左右，效果良好。
关键词： 超超临界机组； 汽轮机； 气流激振； 调节阀
第 37 卷 第 5 期 2015 年 5 月
华电技术 Huadian Technology
Vol． 37 No． 5 May． 2015
1 000 MW 超超临界机组汽轮机气流激振 分析及处理
郭杰，秦希超
（ 广东粤电靖海发电有限公司，广东 揭阳 515223）
摘 要： 广东粤电靖海发电有限公司 #4 机组调试过程中，发现高负荷时 #1，#2 轴振动突然增大，结合振动相关参数，认
（ 7） 超超临界机组的气流激振多发生在高压缸 #1 及 #2 轴承处，应尽量提高 #1 轴承的稳定性，如增 大 #1 轴承载荷、提高 #1 轴承标高、减小 #1 轴承顶 隙等，从而避免气流激振的发生。
（ 8） 气流激振一般有一个门槛负荷，超过此负 荷立即发生气流激振，运行中若发生气流激振，应立 即降负荷，低于门槛负荷后，振动能恢复正常。
第5 期
郭杰，等： 1 000 MW 超超临界机组汽轮机气流激振分析及处理
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会呈现其他一些谐波频率分量。 #1，#2 轴承振动增大的同时，#1 轴承瓦温从 77
℃ 下降到 76 ℃ ，#2 轴承瓦温从 70 ℃ 降至 67 ℃ 。从 数据来看，#4 机组汽轮机发生的现象特征符合多条 气流激振的特征，轴承温度降低，说明转子在负荷变 化时上抬，汽流间隙发生了变化，振动增大，应该是 发生了汽流激振。
由于汽轮机主蒸汽调节阀阀门开启顺序为 4 － 2 /3 － 1，下缸先进汽，调节级喷嘴发生非对称性进 汽，使转子受到一个向上的力，导致高压缸 #1，#2 轴承比压减小，稳定性降低，造成气流激振。另外， 高压蒸汽作用于转子的力，可影响转子在气缸径向 位置发生变化，从而引起通流部分间隙的变化，同时 该力也影响轴颈在轴承中的位置，从而改变轴承载 荷、标高和顶隙等，导致了振动的产生。
管理方面的工作（ E-mail： power1728@ sina． com） 。
第5 期
Abstracts
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rect-fired system of two 660MW coal-fired turbine generator units in a power plant were analyzed． The treatment measures for different leakage points were proposed． The leakage defect of the coal pulverizing system was eliminated effectively． Keywords： positive-pressure direct-fired system； leakage； mill； coal chute； coal powder discharge pipe； seal
3 原因分析
气流激振的振动特征： （ 1） 振动产生于高参数、 大容量机组的高压转子或高中压转子； （ 2） 振动敏 感于负荷，且一般发生在较高负荷工况； （ 3） 振动与 某一门槛负荷关系密切、重复性较好； （ 4） 振动有时 与调门的开启顺序和调门开度有关，通过调换或关 闭有关阀门能够避免低频振动的发生或减小低频振 动的幅度； （ 5） 气流激振产生的自激振动为转子的 正向进动； （ 6） 振动频率为低频，与工作转速无关， 通常以接近工作转速一半的频率分量为主，严重时 振 动频率与转子一阶临界转速频率吻合，该振动也
2015 － 05 － 44 Analysis on reason of fracture of valve stem of turbine HP main valve and repair
XU Jingmin （ Jiangsu Huadian Yangzhou Power Generation Company Limited，Yangzhou 225002，China） Abstract： Abnormal open-close phenomenon occurred in main steam valve No． 62 of unit No． 6 in Jiangsu Huadian Yangzhou Power Generation Company Limited． Aming at above problem， based on analysis，it was determined that the main failure occurred in mechanical part of the valve． The valve was disassembled，and it was found that the valve stem was fractured from the root segment in the small spring chamber of the pre-inlet valve． The reason of fracture of the valve stem of the main steam valve was analyzed， and the relevant countermeasures and repair method were proposed． Keywords： steam turbine； main steam valve； valve stem； fracture； repair
#4 机组主蒸汽调门调节阀配置如图 1 所示（ 机 头看向发电机） ，#4 机组主蒸汽门调节阀从第 1 象 限到第 4 象限分别是 3→1→2→4。指令在 20% 以 下时采用单阀，指令 在 20% 以 上 时 采 用 顺 序 阀 控 制，原顺序阀开启次序为 4 － 2 /3 － 1。
图 1 阀门空间布置示意
16： 23，负荷 1 009 MW，主蒸汽压力 26． 33 MPa， 总煤量 468 t / h，汽轮机轴振第 2 次出现异常上升， 1Xmax = 186． 9 μm，1Ymax = 133 μm，2Xmax = 218 μm， 2Ymax = 225 μm，其他轴承轴振不明显，轴瓦温度、回 油温度均无明显变化，立即切至汽机跟踪 （ TF） 方 式，停运 C 磨煤机，手动减少总煤量，总煤量最低至 360 t / h，振动持续 1 min 后，逐渐趋于正常，调整机组 至正常参数值，期间压力最高为 26． 44 MPa，负荷最 高为 1 026 MW。
4 解决方案
在汽轮机数字电液控制系统（ DEH） 原阀门控 制逻辑里，CV4 是主调节阀，CV1 是最后一个调节 阀，通过改变 CV1 与 CV4 的阀门进汽曲线，使 CV1 变为主调节阀，CV4 为最后一个调节阀，顺序阀开启 次序由 4 － 2 /3 － 1 变为 1 － 2 /3 － 4，改变了汽缸上、 下部分进汽的分配，减小了高压蒸汽对转子上抬的 力，从而抑制了高负荷时汽流激振的发生。#4 机组 开机带满 负 荷 时，经 过 一 段 时 间 观 察 发 现，#1 ，#2 轴振最大为 68 μm； 在 #4 机组正常运行中，#1，#2 轴承振动值均在 40 μm 左右。
参考文献：
［1］叶绍义． 1 000 MW 超超临界机组汽轮机振动原因分析及 解决对策［C］/ /600 /1 000 MW 超超临界机组技术交流 2009 年年会论文集． 上海： 中国动力工程学会，2009．
［2］胡念苏． 汽轮机设备及其系统［M］． 北京： 中国电力出版 社，2003．
［3］柴山，张耀明，马浩，等． 汽轮机调节级的气流激振力分 析［J］． 应用数学和力学，2001（ 7） ： 706 － 712．
收稿日期： 2014 － 12 － 05； 修回日期： 2015 － 03 － 28
动 A 磨煤机并逐渐加大给煤量至 37 t / h，同时降低 C 磨煤机给煤量，准备停运 C 磨煤机（ C 磨煤机石子 煤排渣阀有故障需停运处理） 。
16： 19，负荷升至 1 000 MW，主蒸汽压力 25． 33 MPa，总煤量 462 t / h，汽轮机轴振第 1 次出现异常上 升，1Xmax = 179 μm，1Ymax = 129 μm，2Xmax = 207 μm， 2Ymax = 223 μm，其他轴承轴振不明显，立即置目标 负荷为 800 MW，并派人就地监听机组状况，未发现 明显异常，振动持续 2 min 后恢复正常，回置目标负 荷为 900 MW。
2 高负荷时气流激振情况
14： 00，按中调负荷曲线加负荷至 1 000 MW。 14： 51，由于煤质较差，实际负荷降到 980 MW， 主蒸汽压力 24． 35 MPa，总给煤量 435 t / h，锅炉主控 输出指令已缓慢升至最大值 110，各台制粉系统全 部加满。 16： 00，负荷逐渐降至 968 MW（ 目标负荷 1 000 MW） ，主蒸汽压力 24． 00 MPa，总给煤量 435 t / h，启
中图分类号： TK 268
文献标志码： B
文章编号： 1674 － 1951（ 2015） 05 － 0048 － 02
1 设备概况
广东粤电靖海发电有限公司（ 以下简称靖海发 电公司） #3，#4 汽轮机为 N1000 － 25． 0 /600 /600 型 超超临界、一次中间再热、单轴四缸四排汽、冲动凝 汽式汽轮机。汽轮发电机组轴系中，#1 ～ #4 轴承 采用可倾瓦式轴承，#5 ～ #8 轴承采用椭圆形轴承， #9，#10 轴承采用端盖式轴承，推力轴承位于高压缸 和中压缸之间的 #2 轴承座上，采用倾斜平面式双推 力盘结构。
锅炉出口主蒸汽通过 2 根主蒸汽管道从汽轮机 下部进入 4 个高压主蒸汽门，再由 4 个高压调门流 出，经 4 根高压导汽管进入高压缸。主蒸汽从高压 外缸上下对称布置的 4 个进汽口进入汽轮机，蒸汽 通过 1 个双流调节级和 8 个冲动式高压级后，由外 下缸两侧排出并汇合成 1 根冷段再热器蒸汽管进入 锅炉再热器。锅炉出口再热蒸汽通过 2 根热段再热 器蒸汽管从汽轮机调端两侧进入 2 个再热联合汽 门，经过 2 根中压导汽管进入中压缸。高压缸无高 压排汽逆止门。