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全国火电100-200MW级机组技术协作会2008年年会论文集 汽轮机
#6汽轮机低压汽缸内部振动原因分析
华耿土 （台州发电厂）
摘要：文章对3月19日至21日台州发电厂#6汽轮机低压汽缸内部发生的异常振动原因进行了分析和探讨。 关键词：汽轮机；内部振动；原因分析
2007年3月19日上午，我厂#6汽轮机在额定工况（135MW）运行时低压汽缸内部出现振动声，振动声呈间歇性出现，声音约显沉闷且时强时弱，具有水击振动象征，声音源位于低压汽缸A侧后部。经听音检查与分析，初步判断为低压缸A侧后轴封供汽管路（在低压外缸内部）水击振动所致。在对轴封系统进行检查后，发现轴封供汽参数偏低和低压汽缸后轴封供汽管道部分未进行保温的原因，经调整轴封供汽参数、对低压汽缸后轴封供汽管道进行保温处理后，3月21日16：03低压汽缸内部振动声音消失。下面就#6汽轮机低压汽缸后轴封供汽管段发生振动的原因进行分析和探讨。
1 N135机组轴封系统简介
N135汽轮机轴封系统汽源由本机除氧器汽平衡供给，其正常运行参数为表压力0.49MPa、温度158℃的饱和蒸汽；相邻机组除氧器汽平衡作为备用汽源，参数相近。汽平衡来汽经轴封压力调整门调节压力后（一般为0.025MPa左右）分别向低压汽缸前、后轴封第二腔室、高压汽缸后轴封第二腔室和中压汽缸后轴封第二腔室供汽，上述各轴封第一腔室回汽至轴封加热器回收。
2 低压缸内部出现振动的情况
我厂有六台同参数的N135汽轮机（原为N125机组，至2005年12月全部改造为N135机组，但轴封汽系统未改动），其系统构成和运行参数大致相同。#6汽轮机组自1987年投产以来，低压汽缸内部也曾发生过振动，但仅是在汽轮机启动的初始阶段偶尔出现，一般为机组启动时气温比较低的季节，低压汽缸内部会有沉闷的水击声，振动发生的时间较短，通过提高轴封汽压力后振动会逐渐消失，象3月19日上午在机组高负荷运行工况下持续数天地振动还未发生过。六台汽轮机在正常运行或启动、停机时运行工况基本相同，但低压汽缸易发生振动的仅#6机组，而#6机组发生振动的部位又只是低压汽缸A侧后轴封供汽管路，而相同结构和运行参数的低压汽缸前轴封却未发生过振动。
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3 #6汽轮机低压汽缸内部出现振动的原因分析
#6汽轮机低压汽缸内部出现振动声时，在就地听音检查可听出振动声为水击振动声音，发生在低压缸A侧靠发电机处，用手触摸近处低压外缸时发现与低压外缸相连的轴封汽供汽管振感强烈，据此初步判断为该段轴封汽管水击振动所致，经提高轴封汽供汽压力处理后振动声稍后消除，再将轴封汽压力恢复至正常供汽压力后振动不再发生。以前#6机启动中低压汽缸出现振动均用这种方法处理，如不处理的话时间稍长点振动也会自行消失，随后不会再发生。像今年3月份在高负荷情况下出现的频繁振动声实属特例。现分析原因如下：
1. 汽轮机启动后低压汽缸内部易发生振动的原因分析：N135机组在启动过程中除氧器一般都跟随汽轮机滑参数启动，因此启动时汽轮机的轴封用汽均由备用汽供给，一般情况下备用汽的温度会比机组正常运行时汽平衡汽的温度略低些，备用汽本身就是湿饱和蒸汽，加上供汽管路长、环境温度低的因素，备用汽管道中会含有少量凝结水。机组在启动时，当凝汽器开始拉真空前后，就会向轴封供汽，虽然此时轴封汽管道已经过疏水暖管，但由于刚开始时凝汽器真空低，相应的轴封供汽压力也低，轴封汽在管道内的流动速度很慢，低压汽缸两端的轴封供汽管由于管路在布置上要从五米层凝汽器后水室上部进入凝汽器喉部（低压外缸内部），再从九米层上部高0.6米处（A侧）的低压外上缸穿出供向低压缸轴封第二腔室（见低压轴封供汽管示意图），此管段由上升段和水平段组成，轴封汽在经过此管段时，一方面由于汽压低、流速慢；另一方面由于凝汽器内温度只有30℃左右（见表1），冬季时更在30℃以下，该管段在低压外缸内部是没有保温的，当低速流动的接近于湿饱和蒸汽的轴封汽经过时，很容易被冷却而使部分蒸汽凝结成水，如果该管段（如图上管段2所示）在结构布置上容易聚集水的话，那么此管道内会逐渐聚集较多的凝结水。当轴封供汽压力升高、流速加快时相应的温度也逐渐上升，此时快速流动的轴封汽在流经该管段时就会与该管段上结聚的低温凝结水产生热交换，从而发生水击引起该管道振动。从#6机启动后该管段曾多次发生振动这一情况分析，低压缸后轴封供汽管道在低压外缸内部的水平管段在结构上可能存在有结聚凝结水的管段，这也区别了其它机组及#6机低压缸前轴封供汽管道在相同运行工况下未发生振动的缘故。当夏季环境温度升高时，汽轮机低压缸排汽温度也相应升高至40℃左右，此时汽平衡、轴封汽管道由于管壁内外温差的缩小，管道内的蒸汽就不易被冷却而凝结成水，这也是夏季#6机低压缸内部不易产生振动的原因。综上所述，低压缸后轴封供汽管道在低压外缸内部的水平管段在结构上布置不合理是产生振动的主要原因。
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表1（3月21日#1～#6汽轮机额定负荷下的有关参数） 机组号 #1 #2 #3 #4 #5 #6 除氧器压力(MPa) 0.42 0.49 0.40 0.468 0.49 0.465 除氧器温度(℃) 153 157.3 154 156.8 157.8 156.6 轴封汽压力(MPa) 0.023 0.015 0.03 0.03 0.03 0.02 低压轴封汽温度(℃) 133.6 132 126.6 130.7 134 128.3 凝汽器真空(kPa) 98.2 99.9 98.8 98.8 98.5 98.8 排汽温度(℃) 31 31 29.5 31 29.5 29 注：表中压力为表压力
2. 今年3月份在高负荷情况下出现持续振动的原因分析：a、今年1月9日，#6机组小修后投入运行，运行中发现汽轮机高压汽缸后轴封第一腔室向外漏汽量较大，致使与之靠近的前轴承箱窥视窗与前轴承箱回油管窥视窗内有较多水珠，说明漏汽已部分进入汽轮机前轴承箱内（箱内微负压），进而影响汽轮机润滑油油质。因高压汽缸后轴封第一腔室向外漏汽暂时无法处理，因此技术组从3月16开始，要求运行值班员在不影响凝汽器真空的前提下尽可能保持轴封汽压力在低位运行，以减少轴封汽漏入油系统的汽量。b、#6汽轮机低压汽缸内部3月份出现频繁振动后，在对振动原因进行检查时，发现轴封供汽母管向低压缸后轴封供汽管道（五米层上方）有部分小修后尚未进行管道保温处理。因此，3月16日后轴封供汽压力持续地低位运行与低压缸后轴封供汽管道部分未进行保温是导致低压汽缸振动的诱因。
由于降低轴封供汽压力（低压轴封汽压在0.013MPa左右）运行后，轴封供汽管内蒸汽流动速度减缓、3月份环境温度与低压缸排汽温度相对较低（见表一）和低压缸后轴封供汽管道有部分小修后未进行保温的原因，此时轴封汽在流经低压缸供汽管道时，管内蒸汽已接近于饱和蒸汽，机组在低负荷运行时，除氧器随机组滑压运行，此时除氧器汽平衡压力、温度较低，相应地轴封供汽温度也随之下降，如3月19日3：53～7：25时段内，#6机100MW负荷运行时，低压缸轴封进汽温度仅110℃左右，比正常值（正常值在130℃左右）偏低20℃，这个时段轴封汽在流经低压轴封供汽管道时，可能会有部分蒸汽凝结成水，而该管段（如图上管段2所示）在结构布置上又容易结聚水的话，当机组负荷升高，相应地轴封汽温度升高时，较高温度的轴封汽流经该管道时就会与管道内积聚的凝结水发生热交换而出现水击振动。运行中机组负荷的升、降变化，导致了低压汽缸后轴封供汽管道的频繁水击振动。
以上是本人对#6机低压汽缸内部振动情况的分析，其中对低压汽缸内部后轴封供汽管道在布置上可能存在的结水问题只是基于运行方面的分析判断，不一定正确，供参考。
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