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摘要：某联合循环电站汽轮发电机组6号轴承瓦振持续缓慢上涨，利用汽轮机结构振动的原理，分别从转子激振力、结构刚度角度进行分析，确认瓦振异常是由轴承座与台板之间的螺栓连接松动引起，通过紧固螺栓并进行防松脱处理，使瓦振恢复正常。
关键词：联合循环；汽轮机；瓦振；结构振动
Abstract：An analysis was conducted for handling the abnormal vibration of a turbo-generator unit in gas-steam combined cycle power plant on the basis of structural vibration principle. The exciting force of rotor and structural stiffness were estimated, which indicate that the abnormal vibration stems from bolt losseness between bearing pedestal and platen. Bolts were tightened and locked to make the vibration back to normal.
Key words：combined cycle; steam turbine; vibration; structural vibration
某电站运营的两套9F级分轴式燃气-蒸汽联合循环机组，配套了由哈尔滨汽轮机厂设计制造的125MW三压、再热、三缸、冲动、抽凝式汽轮机。2017年2月7日该电站#2机组启动后，汽轮发电机组6号轴承瓦振持续缓慢上涨，最终超出振动标准值，威胁了设备的安全稳定运行。本文详细介绍该事件的分析和处理过程，为今后同类事件的处理提供借鉴。
1 汽轮机结构振动简析
汽轮机瓦振属于非旋转部件的振动，即结构振动。结构振动的大小与转子激振力成正比，与结构刚度成反比。转子上产生的激振力（如汽流激振、油膜振荡、不平衡电磁力、不平衡离心力）首先会引发较大的轴振，继而传导至轴承座、汽缸等结构部件上；结构刚度取决于材料强度、连接状况和共振情况[1]。瓦振可以用振动烈度或振动幅度进行评价，具体限值详见表1[2]。
3 瓦振异常的分析及处理
根据《200MW级汽轮机运行导则（DL/T 608-1996）》，在额定转速及带负荷运行期间，瓦振大于50um应分析原因进行处理[3]。对瓦振异常的分析需从影响结构振动的因素入手。
3.1 转子激振力影响分析
TDM振动诊断系统记录的历史曲线显示，除6号轴承瓦振外，整个汽轮发电机组轴系振动情况良好，振幅和相位稳定，且主要为一倍频。在机组AGC、AVC投入的情况下，发电机运行稳定，振动数值与发电机有功功率、无功电流没有相关性。据此，可以推断机组在多次检修后，并不存在转子对中不良、质量不平衡、动静摩擦、汽流激振、油膜振荡、发电机绕组匝间短路等情况。
该电站也进行了一系列试验，发现改变润滑油温度、发电机励磁电流、凝汽器真空度，对机组轴振、瓦振确无任何影响。
3.2 结构刚度影响分析
一般情况下，瓦振数值应小于相应位置的轴振。6号轴承瓦振（52um）大于轴振（46um），说明6号轴承座可能存在异常。
3.2.1 材料强度分析
该电站对6号轴承进行了检查，未发现轴承座产生裂纹、老化、变形等情况。机组启动前的历次检修也未对6号轴承座进行过维修、更换工作。考虑到这台机组刚刚投产两年多，材料强度降低问题基本可以忽略。
3.2.2 连接状况分析
轴承座的连接状况包括台板与基础、轴承座与台板的连接状况，可以通过测量连接部件之间的差别振动加以判断。由于6号瓦振在14天内才从32.7um涨至52um，上涨速率缓慢且振幅基本在合格范围内，电站运维人员未及早开展基础、台板、轴承座的振动数据监测。2016年8-9月机组大修期间，在电站拆除盘车箱对台板表面进行打磨清理的过程中，并未发现台板有松动迹象，因此电站首先从轴承座与台板的连接入手，于2017年2月21日对6号轴承座两只地脚螺栓进行了紧固，发现瓦振从52um降至45um；2月22日又对剩余10只地脚螺栓进行了紧固，发现瓦振又从45um降至27um（如图3）。这说明6号轴承座与台板的螺栓连接逐渐松动是6号瓦振逐渐上涨的主要原因。
图4 汽轮发电机组6号轴承现场图片
如图4，考虑到6号轴承紧邻发电机定子端盖，电站还专门测量了定子端盖的振动仅为20um，因而排除了定子端盖振动对6号轴承瓦振的影响。
3.2.3 共振情况分析
进一步检查发现，该机组汽轮机各轴承座地脚螺栓全部进行过防松脱处理，但发电机两端的6号、7号轴承座地脚螺栓自基建期开始就未进行过防松脱处理，因而随着机组运行小时数、启停次数、检修次数的增加，以及6X轴振（如表3，92um）稍大的影响，地脚螺栓便开始逐步松动，影响了瓦振。
为避免同类事件的发生，该电站对两套机组汽轮发电机的6号、7号轴承座地脚螺栓的螺母全部进行了点焊加固处理。
4 结语
汽轮机瓦振属于结构振动方面的问题。在分析处理异常振动时，应从影响汽轮机结构振动的各方面因素着手，在机组设计、制造、安装和运行维护各阶段采取应对措施：
（1）在设计阶段，要使结构的固有频率与工作转速下50Hz基频及100Hz二倍频有较大的避开范围；
（2）在制造阶段，要确保结构强度合格、尺寸合适；
（3）在安装阶段，要确保基础灌浆良好，保证台板与基础及轴承座与台板接触良好、螺栓紧固、紧力均匀，并采取适当的防松脱措施；
（4）在运行维护阶段，应设法降低转子激振力，避免轴振异常的发生，同时做好运行参数监视及结构部件脱焊、裂纹、连接不良等问题的监测。
参考文献
[1]张学延.汽轮发电机组振动诊断[M].北京：中国电力出版社, 2008.
[2]赵常兴.汽轮机组技术手册[M].北京：中国电力出版社, 2013.
[3]电力工业部电站汽轮机标准化技术委员会.DL/T608-1996200 MW级汽轮机运行导则[S].
论文作者:丁志华,李锋,姚金才,张田丰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/2
标签：机组论文; 汽轮机论文; 螺栓论文; 结构论文; 电站论文; 汽轮论文; 轴承座论文; 《电力设备》2017年第35期论文;