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1、 第 37 卷 第 3 期 寺束 I 力 East China Electric Power V0.I37 N?3 Mar 2009 望亭电厂 9 巧然机油膜振荡故障诊断及 原因分析和处理 冀 大 伟 1, 叶 春 1, 韩 晖 1,忻 建 华 毛 华 军 2, 张浩 良 2 (1.上 海 交 通 大 学 动 力 与 机 械工 程 教 育 部 重 点 实 验 室 ， 上 海 20024Q 2.江 苏 华 电 望 亭 天 然 气 发 电 有 限 公 司 ， 江 苏 望 亭 215155) 摘要：采用振动与热力参数联合诊断方法，诊断了江苏望亭天然气发电有限公司 1 号燃气一蒸汽联合 循环 机组高压
2、缸进汽 2 min 后 3 瓦、 4 瓦发生的油膜振荡故障，分析了引起故障的可能原因。针对故障引起 的原 因，提出了解决方案，实践证明效果很好，为同类型机组解决此类故障提供参考。 关键词 ： 9 气一蒸汽联合循环机组；油膜振荡；故障诊断 作者简介：冀大伟（1983-)，男，硕士，研究方向为施轻机械振动故障诊断。 中图分类号： T 垃 63 文献标志码 ： B 文章编号 ： 10014529(2009 )034)5064)3 Fault diagnoses cause analyses and treatnent of oilwhP Wang ting9 F gas_ steam can b 妗
3、 ed cycle units JIDa-we1 YE Churi, HAN Hu XIN Jian_hud ZHANG Ha -liang (1. Key Laboratory fi3rpcwerMachinery and Engineering ofM inistry of Educatiop Shanghai JiaoiongUniy， Shanghai2 24Q Cha 2. Jiangsu HuadianW angtiag Natural Gas pcwer Generation 9, L1(J, Wangting 15155， China) Abstrac.t Based on v
4、ibration paraneters and Ihemal paranetere 1he oilwhP fault haPPened P 1heN9 3 and N? 4 bear jigs ofw angtjigN? 1 gas_stesm canbed cycle unit worn jiutes after stesm ajm ission of ihe high Pressure cyt jiderwas diagnose and 1he P ssible reason was fDund out Based n 1ha,t solutions were proposed which
5、 were proved efctive Ihrough practice Key words9 F gas_stean ccmbined cycle unt oilwhi fault diagnosis 1 燃 机 轴 系 概 况 江苏望亭电厂配置了 2 套玲及燃气一蒸汽联 合 循环机组 （ GE STAQ 9FA-SS)。机岛设备米 用 GE 公司的 P53lFA 型燃气轮机， Di型三 压、中间再热、 无抽汽纯凝式汽轮机和 390H 全氢 冷型发电机，单轴刚 性串联在 1 根长轴上 ,顺序为 压气机一燃气涡轮、汽机 高 中压转子、汽机低压转 子、发电机转子。转子分别 由 2 个径向轴承支
6、撑， 其中 1 瓦、 2 瓦、 3 瓦、 4 瓦为 6 瓦块可倾瓦轴承， 5 瓦、 6 瓦、 7 瓦、 8 瓦为椭圆瓦 轴承，推力轴承在一 号轴承处。其轴系布置如图 1 所 示。 2 故障现象 2008 年 4 月 14 日 1 号蒸汽一燃气联合循环 机组启动到 3 000 枘过程中， 3 瓦、 4 瓦 X/Y 向振动以工频振动为主， 相位稳定， 略有 10 的低频分量振动。 当汽轮机高压缸进汽约 2 min 后， 3 瓦、 4 瓦 X/Y 向突然同时出现大幅径向振 动， 通频振幅增大到 200 以上。 从上海交通 大学开发的 9 拽关合循环机组振动故障监测和诊 断系统中可以发现故障报警， 其
7、诊断结果为 “ 自 激振动或松动 ” ， 如表 1 所示。 其振动频谱分析 结果如图 2 所示。 由图 2 可以看出， 振动主要是 由低频分量引起 ,低频分量的频率约为 18 此 时工频振动稳定， 约为 40 没有出现高倍频的 振动分量。 此次振动维持约 1 其中 18 H 佐 右的振动峰峰值最大可达 明显超过了工 冀大伟， 等望亭电厂 9 1 机油膜振荡故障诊断及原因分析和处理 0507 频峰峰值的 1/3 以上 11 。 1 m 啦后，振动慢慢消 失， 机组恢复正常运行。 表 1 9 F 振动故障诊断系统诊断结果 轴瓦振动 状态 故障名称 峰峰值 3 瓦轴振 X 故障 自激振动或松动 24
8、4 4 瓦轴振 X 故障 自激振动或松动 184 图 2 振 动 数 据 频 谱 分 析 2008 年 5 月 8 日，此机组又发生了类似的振 动 故障，振动特征十分相似。 3 振 动 故 障 分 析 追忆以往的机组启动数据可知，望亭电厂 1 号机 组 3 瓦、 4 瓦的 临 界转速 在 1 082 T/mi 111左右 ， 故 可 以 得 到 其 固 有 频 率 在 1 8 Hz 左 右 。 因 为 3 瓦 、 4 瓦的振 动 出现了较大的 固 有频率振动分量 ， 其振 动 幅 值 超 过 了 工 频 的 幅 值 ， 且 振 动 突 然 发 生 ， 经 过 振 动 故 障 诊 断 程 序 的
9、 推 理 过 程 可 以 得 到 这 次 振 动 是 油 膜 振 荡 故 障 ， 其 置 信 度 为 0. 87,如 表 2 所 示 。 表 2 故 障 诊 断 系 统 推 理 结 果 自动获取征兆 用户选择征兆 诊断结果 置信度 能量集中在低频 临界转速附近振动较大 信 油膜振荡 0. 87 润动的可能。 4 振 动 原 因 分 析 引起油膜振荡的主要原因有轴颈扰动过大和 轴 瓦稳定性变差 2 。 此次振动之前， 3 瓦与 4 瓦振动在正常范围 内， 以工频为主，且振动稳定，峰峰值变化不大，相 位也 基本不变，这 些都说明轴系没有热弯曲的故 障产生； 同时振动频谱分析结果没有发现 2 倍频
10、分量的振动， 轴向振动也不大，所以也排出了转子 不对中的故障。 机组启动过程中，没有发现半速 祸动现象。由此可知， 机组在故障发生前没有出 现致使转轴弯曲的故障特 征，由此可以排除因为 轴颈扰动过大而导致此次油膜 振荡的可能。 轴瓦的稳定性是由轴承设计、轴承的润滑油 粘 度和轴承标局等方面决定。 该机组 3 号瓦采用可倾瓦轴承，此类轴承以 稳 定性高而著称，关于可倾瓦轴承油膜振荡的报 道还很 少 3 。且 1 号机组以前运行记 录没有发生 过此类振动， 所以可以认为轴瓦在设计方面稳定 性没有问题，也就 是说不会因为轴瓦结构上的原 因引起油膜振荡。 为了寻找故障源，检查了振动发生时 3、 4 瓦
11、 轴 承油温和轴瓦温度，其值分别为轴承油温： 3 瓦 60C: 4 瓦 6 2 C: 轴 瓦 金 属 温 度 3 瓦 8 8 C: 4 瓦 89C。所以可以看出故障发生前与发生时轴瓦、 油 温在正常范围内，不会由于润滑油粘度变化而 导致振 动。 综上所述， 3 瓦、 4 瓦之间转轴没有弯曲，轴瓦 本 信度 =0. 6) 度 =1. 0) 启动过程中突发性大振动 信度 =1. 0) 身的参数也在正常的范围内，没有引起油膜振 荡的充 分条件，所以认为是机组其他部分可能发 生了不正常 现象，从而导致 3 瓦、 4 瓦轴承的油膜 振荡故障发生。 油膜振荡是自激振动的一种。自激振动是指 振动 系统通过本
12、身的运动，不断地向振动系统内 馈送能量 , 它与外界的激励无关，完全依靠 本身的 运动来激励振 动。其中自激振动主要分为半速涡 动、油膜振荡和汽 流激振。 汽流激振主要发生在高参数机组的高压转子 上， 激振的频率接近转子的固有频率，且机组处于 高负荷 的时期。但此次振动处于汽轮机高压缸进 汽 2 括， 还没有到高负荷时期，所以可以排除 汽流激振的可能。 半速涡动主要发生在转子转速 低于两倍第一临界转速 的区域，且其频率一直保 持为转子转速频率的 50%。 而此次振动发生在 机 组 启 动 到 3 000 以后，所 以也排除了半速 从振动数据的追忆来看，两轴承 的振动振幅 总是 3 瓦较高，所以
13、认为故障源应该 在 3 瓦侧，极有可能是 与燃机部分有关。 从现场了解到 .1 号机组燃机机舱里多个燃 烧筒联 烟管的高温部件发生过泄漏的情况，在 9F 燃机的结构 图中可以看到在燃机缸体 1 瓦和 2 瓦 侧有各有 1 个用 来支撑缸体的锚固支架 （ Anchaf SuPPanx 其受热膨涨 会影响到旁边轴承的高度。 而由于散热方面存在缺陷， 此两个锚固支架会出 现受热不均的现象。尤其是 1 瓦 侧支架靠近燃气 祸轮，温度较高，且冷却效果较差， 膨胀量更大，致 第 3 7 卷 第 3 寺束 I 力 East China Electric Power V l37 N?3 Mar 2009 电站
14、辅机设备的不凝结气体分析与评估 孙泓 (海电气电站设备有限公司电站辅机厂，上海 200090) 摘要 :分析了不凝结气体的成因，说明了不凝结气体的危害。提出了热力设计对不凝结气体的评估方法，列 举了 结构设计对不凝结气体的 排出影响。对电站辅机的设计方法提出了新的思路。 关键词：电站辅机；不凝结气体 ;成因；危害 ;评估 ;影响 作者简介：孙泓（ 1965-丨女，处长，高级工程师，硕士，从事发电设备技术研宄与管理工作。 中 图 分 类 号 垃 8 4 . 9 文献标志码 ： B 文章编号： 10014529(2009)03 050843 Analysis and evaluation of n
15、on_condensable gas pr auxiliary equipment of pcwer stations SUN H ng (pcwer Sta ti n Auxiliary EQuiRnentW ik,s Shanghai Electric pcwer Generation EQuipnentCo L, Shanghai2 9Q Cha) Abstrac.t The generation reasons of non_ condensable gas as well its dsm age were analyze The evaluation me%. ds for non_
16、 condensab le gas were proposed and 1he jifjuence of structural design of pcwer station auxiliary equp_ ment on non_ condensable gas exhaust was illtm jia ted SuSesti ns on pcwer station auxiliary equiRnent design were also propose Key words pcwer station auxiliary equiftneat non.condensabJe ga3 gen
17、eration cause evaluatiou jifluence 1 不 凝 结 气 体 的 成 因 电站设备的主要辅机如高加、低加、凝汽器、 除氧器等都是热交换器，有的是管壳式换热器 (如高、 低加、凝汽器 x 有的是混合式换热器（如 除氧器）。 它们的共同点是加热介质来自于汽轮 使 1 瓦 相 对 抬 高 。 由 于 1 瓦 和 3 瓦 相 邻 ， 1 瓦 的 相对抬高导致了 3 瓦也相对抬高，使得 3 瓦的负 载 相对减小，影响了轴瓦的稳定性 ,产生了油膜振 荡的 故障。由于 2 瓦侧的锚固支架也受热膨胀 , 相对于 3 瓦的较高，受 1 瓦的影响较小，所以没有 影 响 2 瓦 的
18、稳 定 性 ， 也 即 在 1 瓦 和 2 瓦 没 有 产 生 油膜振 荡，只在 3、 4 瓦出现了严重的振动故障。 5 解 决 方 案 6 结 语 按照上述解决方案，在燃机的前支撑脚安装 了冷 却水袋，其中水源取自闭冷水系统。改造后 , 在随后 的若干次机组启动运行过程中，虽然 3 瓦 的振动还是 略高，但是基本上以一倍频为主，振动 稳定，没有出 现低频分量，轴系稳定性增加，达到 了预期的效果。 参考文献： 1 韦 康 . 汽 流 激 振 对 汽 轮 机 组 轴 系 稳 定 性 影 响 的 研 究 2 6 由以上分析可知， 3 瓦振动大的原因宄其根 本 是因为支撑燃机缸体的支架受热不均，所以必 须采取 一定的技术改造，从根本上解决问题。经 研宄分析采 取了如下的解决方案。 (1)对 1 瓦侧的锚固支架安装冷却装置，使 得两 支架不再出现受热不均。 (2 )对燃机机舱内的泄漏情况进行了处理。 马 上海 :上海交通大学， . 2 施维新 汽轮发电机组振动与维修 M. 北京： 中国电力 出版 社， 1998. 3 童 小 忠 . 半 山 1 号 燃 气 机 组 油 膜 涡 动 和 油 膜 振 荡 分 析 及 处理 扣汽轮机技术， 2006 2(1): 63 七柔 收稿日期： 2008-12-16 本文编辑：郑文彬