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1、Page 11汽轮机典型故障案例八汽轮机典型故障案例八某某600MW汽轮机转子裂纹汽轮机转子裂纹河南电力试验研究院河南电力试验研究院 荆百林荆百林二二0一一年十二月一一年十二月Page 221、概况概况某公司某公司#2汽轮机为上海汽轮机厂有限责任公司制造的汽轮机为上海汽轮机厂有限责任公司制造的660MW超临界、一次中超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、凝汽式汽轮机。高、中压缸采用合缸结构，两间再热、单轴、三缸四排汽、凝汽式汽轮机。高、中压缸采用合缸结构，两个低压缸为对称分流式，机组型号为个低压缸为对称分流式，机组型号为N660-24.2/566/566。2007年年8月月22日通日通过过1
2、68小时试运行。小时试运行。2008年年3月第一次小修，月第一次小修，2009年年2-4月第一次大修，月第一次大修，2010年年5月小修，月小修，2011年年3月小修。月小修。该机共有该机共有9个轴承，个轴承，#1、2轴承为支撑高中压转子的轴承，轴承为支撑高中压转子的轴承，#3、4轴承是支撑轴承是支撑低压低压转子的两个汽缸轴承，转子的两个汽缸轴承，#5、6轴承是支撑低压轴承是支撑低压转子的两个汽缸轴承转子的两个汽缸轴承,#7、8轴承为发电机的两个端盖轴承，轴承为发电机的两个端盖轴承，#9轴承为励磁机转子支撑轴承。轴承为励磁机转子支撑轴承。Page 33图1:660MW机组轴系示意图Page 4
3、42、简要过程简要过程2011年年8月初，该机组振动异常，月初，该机组振动异常，#3、4、5、6轴振明显增大。以前轴振明显增大。以前#1轴振和轴振和#8轴轴振偏大，振偏大，#3、4、5、6轴振均较小。查轴振均较小。查DCS历史趋势，发现从历史趋势，发现从7月月18日出现增大趋日出现增大趋势，数据见下表（表中振动数据单位为势，数据见下表（表中振动数据单位为m）：）：时间时间3456XYXYXYXY2011.7.1618185442485757712011.7.2664586664586461832011.8.520217612815310097100134Page 552.1 振动特点：振动特点
4、：主要是基频振动；主要是基频振动；停机过临界停机过临界#3、4、5、6振动值均较小；振动值均较小；在在300r/min时，时，#3、4、5、6原始晃动度较小。原始晃动度较小。分析发现轴振与汽封温度相关性较强。试验证实，投入汽封减温水，振分析发现轴振与汽封温度相关性较强。试验证实，投入汽封减温水，振动会出现快速上涨，关闭减温水振动会下降，但是振动幅值不能回到原动会出现快速上涨，关闭减温水振动会下降，但是振动幅值不能回到原来数值。来数值。2.2 2011年年8月月5日，停机检修：日，停机检修：检查汽封减温水喷头，未发现异常；检查低压对轮罩，未发现异常；检查汽封减温水喷头，未发现异常；检查低压对轮罩
5、，未发现异常；解体检查解体检查#3、4、6汽封体，发现汽封体，发现#3、4汽封轴颈处有明显磨痕，下部汽汽封轴颈处有明显磨痕，下部汽封齿有磨痕，封齿有磨痕，#6汽封体内有异物。适当放大了此处汽封间隙。汽封体内有异物。适当放大了此处汽封间隙。Page 668月月9日，机组启动后，空载日，机组启动后，空载3000r/min状态下，状态下，3x/3y和和4x/4y为为142/125和和94/120m。停机在。停机在#3、#4轴承处加反对称重量，每处重量轴承处加反对称重量，每处重量0.85Kg。加重后启动，额定转速空载下，加重后启动，额定转速空载下，#3、4轴振低于轴振低于90m。机组并网带机组并网带负
6、荷后，负荷后，#3、4、5、6轴振仍处于上涨趋势，轴振仍处于上涨趋势，8月月10日，日，3x/3y和和4x/4y为为141/89和和39/59m。2.3 莫顿效应莫顿效应邀请国内知名振动专家分析，认为可以用邀请国内知名振动专家分析，认为可以用“”来解释：滑动轴承中油膜来解释：滑动轴承中油膜的黏滞剪切能量造成了轴颈表面出现一个的黏滞剪切能量造成了轴颈表面出现一个“热点热点”，与这个热点对应的，与这个热点对应的直径方向上存在温度梯度，导致轴颈圆周产生温差，造成轴颈临时热直径方向上存在温度梯度，导致轴颈圆周产生温差，造成轴颈临时热弯曲，振动增大。弯曲，振动增大。Page 77莫顿效应振动失稳的处理主
7、要措施莫顿效应振动失稳的处理主要措施:改变轴承几何参数，减小轴承长度改变轴承几何参数，减小轴承长度;对轴对轴颈材料进行改良，提高轴颈导热性能，减小温度梯度。具体做法如下：颈材料进行改良，提高轴颈导热性能，减小温度梯度。具体做法如下：修刮修刮#3、4轴承下瓦，同时增大轴承下瓦，同时增大#3轴封间隙轴封间隙0.02mm，去掉，去掉#3、4轴承处加重轴承处加重重块。重块。8月月16日，机组冲转，空载日，机组冲转，空载3000r/min状态下，状态下，3x/3y和和4x/4y分别为分别为226/190 和和167/201m。通过调整润滑油温、启动顶轴油泵等试验，对抑制振动效果不大。但是把低通过调整润滑
8、油温、启动顶轴油泵等试验，对抑制振动效果不大。但是把低压汽封度由压汽封度由134提高到提高到159，低压转子两端轴振明显降低，低压转子两端轴振明显降低，3x/3y和和4x/4y分别为和分别为和4x、4y轴轴126/146m。Page 88进行提升转速试验，升高到进行提升转速试验，升高到3150r/min，打闸后转速惰走到，打闸后转速惰走到600r/min，再次，再次升速到升速到3000r/min后，后，3x/3y和和4x/4y 分别为分别为241/205和和171/205m,打闸停打闸停机。检查发现中低联轴器有机。检查发现中低联轴器有1/2的螺栓紧力不足，紧固角度为的螺栓紧力不足，紧固角度为1
9、0-15。8月月19，机组冲转定速，机组冲转定速3000r/min，10分钟后打闸停机。空载分钟后打闸停机。空载3000r/min状态状态下下3x/3y和和4x/4y 分别为分别为234/189和和148/191m。2.4 接缸检查：再次邀请国内知名专家，经过共同讨论，确定揭缸检查低压缸接缸检查：再次邀请国内知名专家，经过共同讨论，确定揭缸检查低压缸。金属专业人员多次对低压转子和相关部件进行无损检测。磁粉探伤检验部位金属专业人员多次对低压转子和相关部件进行无损检测。磁粉探伤检验部位为末级叶轮、次末级叶轮两侧、对轮螺栓盘以及末级叶轮外部汽封处。超声为末级叶轮、次末级叶轮两侧、对轮螺栓盘以及末级叶
10、轮外部汽封处。超声波检测部位为轴颈部位和轴颈汽封部位。未发现裂纹类缺陷。波检测部位为轴颈部位和轴颈汽封部位。未发现裂纹类缺陷。Page 992.5 转子返厂：转子返厂：再次邀请国内多名振动专家分析研究，没有形成明确统一意见，被迫尝试再次邀请国内多名振动专家分析研究，没有形成明确统一意见，被迫尝试到上海汽轮机厂进行高速动平衡，试图排除转子异常。到上海汽轮机厂进行高速动平衡，试图排除转子异常。9月初汽轮机转子返厂后，进行了全面的无损检测，未发现裂纹类缺陷。月初汽轮机转子返厂后，进行了全面的无损检测，未发现裂纹类缺陷。在随后进行的动平衡试验中，发现转子在通过第一临界点时较电厂运行数据明显变大。在随后
11、进行的动平衡试验中，发现转子在通过第一临界点时较电厂运行数据明显变大。说明在装卸和运输过程中，转子平衡状态发生了很大变化。说明在装卸和运输过程中，转子平衡状态发生了很大变化。动平衡后，汽轮机厂对转子进行了第二次全面检查，包括磁粉和超声波，仍旧未发现动平衡后，汽轮机厂对转子进行了第二次全面检查，包括磁粉和超声波，仍旧未发现裂纹类缺陷。裂纹类缺陷。9月月28日第二次动平衡后，检查发现日第二次动平衡后，检查发现#1低压转子轴颈相邻汽封面与末级叶轮变截面低压转子轴颈相邻汽封面与末级叶轮变截面R弧弧处存在沿圆周方向裂纹，裂纹开口宽度处存在沿圆周方向裂纹，裂纹开口宽度4um左右，渗透探伤无法有效显示。左右
12、，渗透探伤无法有效显示。Page 1010Page 1111裂纹Page 12123、设备后续处理设备后续处理集团公司决定购买新的转子，使用原来叶片。预计集团公司决定购买新的转子，使用原来叶片。预计12月月20日新转子运到电厂。日新转子运到电厂。4、本文采用了卢一兵等同志和电厂同行的资料数据，表示、本文采用了卢一兵等同志和电厂同行的资料数据，表示感谢。感谢。Page 13135、结束语、结束语因作者水平所限，分析还不十分到位，如能抛砖引玉，使同行有所借因作者水平所限，分析还不十分到位，如能抛砖引玉，使同行有所借鉴，本人将不胜荣幸。还望各位专家批评指正。鉴，本人将不胜荣幸。还望各位专家批评指正。本文采用了周志平同志和电厂同行的资料，表示感谢。本文采用了周志平同志和电厂同行的资料，表示感谢。