汽轮机启动过程中振动异常分析及处理
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作者:徐仟
摘 要：中国石化金陵石化分公司热电运行部#1机组自投用以来，冷态启动后均存在振动异常，本文就2019年，对本单位#1机组在冷态启动过程中出现的汽轮机振动偏大的原因进行了分析，并提出了相关解决办法，从而满足机组平稳启动的要求，确保机组安全启动运行。
关键词：汽轮机;振动;优化;冷态启动
汽轮机是火力发电厂的核心设备，是发电系统中关键的组成部分，主要部件有气缸、转子、联轴器等，为高速旋转机械。该机组的正常运行除了能确保电力生产单位正常供电外，还能保障从业人员的人身安全。因此，加强机组的振动故障监测和诊断，对保障汽轮机的安全使用有着重要意义。但因汽轮机工作的环境较为复杂，加上人为操作因素的影响，汽轮机运行时出现振动异常的发生率不断上升。在启动过程中发生振动异常危险的同时，还严重威胁其使用的安全性。下文将对汽轮机冷态启动过程中振动异常情况的原因及解决方案进行分析和探索。
1 1机组汽轮机简介及现状
中国石化金陵石化分公司热电运行部汽轮机装置包含一台CC100-8.83/4.12/1.47型汽轮机组、两台CC60-8.83/4.12/1.47型汽轮机组、中、低压供热管线、给水除氧系统、空调系统及其他辅助设备。本文研究对象为CC60-8.83/4.12/1.47型单缸、冲动、抽汽凝汽式汽轮机，具有两级调整抽汽，由上海汽轮机厂制造。汽轮机转子为整段套装组合结构，汽轮机转子与发电机转子用刚性联轴器联接。汽轮机通过临界转速时，振动最大允许值0.15mm。
2019年12月4日，#1机组在冷态启动升速冲转过程中出现汽轮机1X、1Y振动上升幅度较大的现象，接近振动最大允许值0.15mm。同时机组的胀差增长幅度也较大，严重威胁汽轮机安全运行。具体参数趋势变化见图1、2。
为了控制振动持续大幅波动，操作人员降低转速，增加低转速暖机时长，提高汽轮机缸体膨胀，降低汽缸与转子之间的胀差。同时调节机组真空度，控制进汽量;调整轴封汽压力和温度，防止转子加热过快，胀差增大。在采取了上述措施后，振动缓慢下降，基本稳定。
2 1机组汽轮机启动振动异常原因分析
分析此次轮机冷态启动过程中振动异常情况，主要的原因有以下几点：
（1）高中压缸胀差过大。在机组冷态启动暖机的过程中高压缸胀差过大，导致动静间隙变小，造成部分摩擦，使得振动值升高。根本原因是因为汽温过高。根据规程要求，冲转暖机过程中需要保持主汽温度在400℃以上，并且有大于50℃的过热度。但实际操作中在冲转暖机过程中，主汽温度一度上升至525℃，超过规定值125℃，而汽轮机转子的热容量比汽缸要小得多，汽温过高使得转子膨胀过快，速度大大超过汽缸的膨胀速度，所以胀差变大。
（2）因为轴封供气是直接和汽轮机大轴接触，所以它的温度变化将直接影响转子的伸缩。轴封供汽压力和温度过高，易加快转子膨胀，造成胀差增大，进而引起振动增大。
（3）真空较高，按规程要求，凝汽器真空在-0.05～-0.07MPa。而实际真空过高，同转速下进汽量较少，气缸加热较少，转子快速膨胀，其膨胀的速度远超过汽缸，故胀差增大。
3 1机组汽轮机启动振动异常处理方法
分析此次汽轮机冷态启动振动异常，可以了解造成振动故障的主要因素：一是暖机时长少;二是胀差过大。汽轮机的转子、气缸等部件在动态与静态交变过程中有较大区别，如热交换条件、轴向形成的膨胀等因素。而其中的轴向形成的膨胀主要是指发生相对膨胀情况，又称为胀差。胀差的大小变化导致了机组轴向动静间隙的动态变化。所以为全面预防轴向间隙的摩擦，一是要增加胀差的监测力度;二是需要提高操作人员思想认识和技能水平。从技术和人员入手，在充分认识到监控胀差的重要及必要性后，不断降低直至消除胀差对机组正常运转的影响。在汽轮机冷态启动过程中，需要高度監控高、低速阶段过程中的操作，即在低速阶段要完成听音、提高在高速阶段汽轮机振动故障的注意力。其次，由于气缸温度相对较低，在汽轮机冲转定速以后，要充分考虑转子与气缸之间的实际胀差，进而可以有效的控制进汽量以及进汽温度。
为有效处理机组发动时出现的胀差过大现象，需要做到：一是严格确认主蒸汽的温度，如存在过高现象，应及时将主蒸汽的温度降低至合适范围;二是严格控制流量变化速度，作为补充主蒸汽温度控制的手段，达到更好控制胀差的目的。三是要实时调节轴封供气压及温度，可以在一定程度上控制胀差。四是在汽轮机启动过程中，当机组维持一定转速时，改变凝汽器真空则改变了汽缸进汽量，可以在一定范围内调整胀差。
参考文献
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