某电厂1000MW超超临界西门子汽轮发电机冲转过程4瓦瓦振振动超标浅析与总结.pdf

某电厂 1000MW 超超临界西门子汽轮发电机冲转过程#4 瓦瓦振振动超标浅析与总结 某电厂电厂汽轮机是上海汽轮机有限公司引进德国西门子技术生产的 1000MW 超超临界汽轮发电机组，型号为 N1000-26.25/600/600（TC4F），额定功率 1000MW，最大出力1049.8MW。型式为超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式、八级回热抽汽。从汽机向发电机看，顺时针转向。机组膨胀系统体现西门子独特的技术风格：绝对死点及相对死点均在高中压之间的推力轴承处，因此动静叶片的相对间隙变化最小。中、低压各汽缸之间有推拉装置，汽缸在轴承座上用耐磨、滑动性能良好的低摩擦合金介质支撑。机组采用液压马达盘车，位于#1 轴承座；留有手动盘车接口，位于#3 轴承座。1.1 汽轮机本体结构 本机组由西门子公司设计，并提供整个高压缸、中压转子动静叶片及低压末级叶片等关键部件。机组的总体型式为单轴四缸四排汽；所采用的积木块是西门子公司近期开发的三个最大功率可达到 1100MW 等级的 HMN 型积木块组合：一个单流圆筒型 H30-100 高压缸，一个双流 M30-100 中压缸，两个 N30-2*12.5 双流低压缸。1.2 不允许运行及不允许长期连续运行的异常工况 轴承振动过大有许多原因造成汽轮机-发电机振动过大，振动数据来源于转子及轴承座。当转子相对振动大于 83m 时报警；转子相对振动为 130m 或#1#5 轴承振动达到 11.8mm/s，#6#8 轴承振动达到 14.7mm/s 时机组跳机。2、某电厂 1000MW 超超临界机组近期历次冲转不成功原因浅析 某电厂 1000MW 超超临界机组自 2016 年 B 修后到目前为止，汽轮机一共进行了 13 次冲转至 3000r/min，其中因主机#4 瓦瓦振多次出现振动超标导致汽轮机跳闸。可以看出，汽轮机一共进行 13 次冲转至 3000r/min，其中发生 6 次汽机跳闸，全部因为主机#4 瓦瓦振达到保护值而动作，其中冷态冲转发生 1 次，温态冲转发生 5 次，热态发生 0 次，其余 7 次冲转，汽轮机通过临界转速时，#4 瓦振也偏高，但振动未达到保护值，则一次冲转成功。进一步得出结论，目前某电厂 1000MW 超超临界机组冲转成功与否，机组其他瓦振动均在正常范围内，关键影响因素在于主机#4 瓦瓦振情况，且该机组在正常运行中，#4 瓦瓦振也较高，尤其在低负荷时，振动可高达 7.5mm/s 以上，因此#4 瓦轴瓦本身可能就存在缺陷，过临界转速时，则进一步加剧冲转过程中通过共振点的振动。3、影响某电厂 1000MW 超超临界机组主机振动的主要因素（#4 瓦瓦振）1、从运行的角度看，汽轮机冲转至额定转速过程中，一般有以下几种情况可能会导致汽轮机振动变大，尤其在通过共振点时使振动加剧。1)主、再热汽温、压力、高旁开度、真空不能满足冲转条件。2)发生水冲击或掉叶片。3)启动中转子发生热弯曲，转子与汽缸径向间隙不均匀，产生激振力，运行中发生动静磨擦、胀差及串轴变化。4)油温过高或过低及油压变化引起轴承油膜不稳定，油膜振荡。5)机组启动时疏水不畅及膨胀不均匀，部件热膨胀不稳定。2、下面详细统计对 2017 年 10 月 3 日、2017 年 2 月 8 日、2017 年 1 月 3 日、2016 年 6 月16 日和 2016 年 6 月 9 日的五个工况数据进行对比，进一步分析通过临界转速振动超标原因。3、某电厂 1000MW 超超临界机组启动冲转过程中，主再热蒸汽温度、压力，高旁开度，均符合汽轮机对冲转参数的要求。1 月 3 日三次连续冲转工况，振动最大幅值呈递减趋势，第三次冲转成功，振动未超标，比对数据发现这三次冲转前凝汽器真空从最高-92.5KPa 调整至-90.4KPa；6 月 16 日，三次冲转振动均超标，比对数据发现，此三次冲转再热蒸汽压力1.6MPa 左右，比其他工况高 0.5MPa，后两次也进行了凝汽器真空的调整，但调整幅度较小；2 月 8 日冲转前真空比 6 月 9 日真空差，而过临界的振动幅值也相对较低。在正常冲转时，维持较低的真空，可以适当提高汽轮机冲转蒸汽流量，降低蒸汽鼓风，而较高的冲转压力，必将使蒸汽流量降低，不利于冲转，因此根据以上分析，控制合理的真空和冲转压力对降低临界转速振动有一定的作用。4、重点分析 10 月 3 日 07:40 冲转不成成功情况，机组真空-89.9kPa 和冲转压力 8.5MPa 均符合要求，对比发现，但主蒸汽温度和再热蒸汽温度较高，在冲转前，启动第二套制粉系统后，炉内蓄热较多，且因水质原因，从安全情况考虑，未能投入减温水，冲转时主再热温维持较高温度，可能对冲转有一定影响。6、在 6 月 9 日和 2 月 8 日两次冷态启动工况中，汽轮机定速 360r/min 暖机 2 小时 20 分钟，此过程中都进行了暖中压缸操作，将高压缸两个高压调门阀限限制在 1%左右，中压调门自动微开，两次暖中缸时间均在 90 分钟左右，此后均一次冲转成功；6 月 16 日汽轮机定速360r/min 暖机 1 小时 8 分钟，没有进行暖中压缸操作，连续冲转三次均未成功；1 月 3 日停机时间较短，缸体温度高，汽轮机定速 360r/min 后，未作停留，直接冲 3000r/min，前两次失败，第三次成功。在正常情况下，温态下缸体温度较高，不需要停留在 360r/min 进行较长时间的暖机，定速 360r/min 可以直接冲 3000r/min，但从 6 月 16 日和 1 月 3 日两次启机情况，不暖中压缸冲转时均多次出现了振动超标。在机组停运一段时间后，由于疏水不畅以及各部位保温差别，造成汽轮机各部件冷却不均匀，启机时汽轮机未经正常暖机而直接冲额定转速，极易造成振动超标。7、重点分析 10 月 3 日 07:40 冲转情况，在冷态情况下，汽轮机在 360r/min 后，进行了 2 小时暖机，因水质原因，影响工作进度，为完成工作节点赶进度，且考虑已进行较长时间暖机（高调开度 2%，中压调门 2%），未继续进行中压缸暖机 1 小时，可能对冲转有一定影响；在 09:24 冲转前，进行中压缸暖机约 1 小时（高压调门 1.5%，中压调门 3%），冲转成功。4、某电厂 1000MW 超超临界机组主机冲转参数控制小结 1、机组真空。控制合理的凝汽器真空，推荐控制凝汽器真空-89-90kPa。2、蒸汽温度。合理控制，冲转参数，控制主蒸汽温度、再热汽温度，推荐冷态 380/360，温态 420/430。3、蒸汽压力。控制主蒸汽压力基本稳定在 8.5MPa，再热蒸汽压力不超过 1.3MPa，建议1.0MPa 及以下。4、暖机时间。对于冷态、温态启机，建议对主机 360r/min,暖机 3 小时，（高压缸 2 小时，中压缸 1 小时）。5、分析总结 通过对某电厂 1000MW 超超临界西门子汽轮发电机冲转过程#4 瓦瓦振振动超标浅析，结合历次冲转经验进行简单总结与探索，逐步归纳发现控制合理的机组真空、蒸汽参数及增加适当的高中缸暖机时间，在满足必要的启动条件下，有利于控制汽轮发电机组#4 瓦振动情况，也有助于实现 1000MW 超超临界西门子汽轮发电机的快速安全启动与并网。