引言

某公司根據(jù)生產(chǎn)需求對(duì)現(xiàn)有的分軸式CCPP機(jī)組進(jìn)行了供熱改造,新建一座15Mw背壓式汽輪機(jī)組,可在采暖季通過原燃機(jī)余熱鍋爐產(chǎn)生的高溫、次高壓蒸汽進(jìn)入背壓式汽輪機(jī)發(fā)電,并向蒸汽管網(wǎng)提供低壓蒸汽。

該工程所選用汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的LB15-5.5/0.981/525型背壓式汽輪機(jī),發(fā)電機(jī)為山東濟(jì)南發(fā)電設(shè)備廠有限公司生產(chǎn)的OF-15-2型汽輪發(fā)電機(jī),機(jī)組采用北京和利時(shí)公司生產(chǎn)的DCs控制系統(tǒng),可滿足冷態(tài)、穩(wěn)態(tài)、熱態(tài)、極熱態(tài)的啟動(dòng)要求。

機(jī)組安裝完成后,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了整套調(diào)試工作(包括分系統(tǒng)靜態(tài)調(diào)試、整套熱態(tài)調(diào)試)和帶負(fù)荷試運(yùn)行試驗(yàn),過程中暴露了若干問題,經(jīng)過運(yùn)行單位、調(diào)試單位、建設(shè)安裝單位的協(xié)同研討,進(jìn)行了有針對(duì)性的調(diào)整和優(yōu)化,最終系統(tǒng)各設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、啟停靈活,能滿足生產(chǎn)需要。現(xiàn)將調(diào)試過程中部分問題的原因分析及解決策略整理如下。

1存在問題

1﹒1上下缸溫差大

15Mw背壓式機(jī)組調(diào)試過程中,機(jī)組停機(jī)惰走后

存在上下缸溫差大的現(xiàn)象(其上下缸溫差顯示為50℃以上,而啟機(jī)要求上下缸溫差小于50℃),不符合再次快速啟機(jī)要求。需要延長(zhǎng)暖機(jī),并通過夾層加熱系統(tǒng)以主蒸汽分流增熱才可縮小上下缸溫差,以滿足啟機(jī)要求。

1.2啟動(dòng)過程振動(dòng)值大

在背壓式機(jī)組啟動(dòng)過程中,存在1#、2#、4#軸振較大的現(xiàn)象,振動(dòng)情況如表1所示。

其中,2#X/Y軸振在機(jī)組啟動(dòng)過程中均存在較高現(xiàn)象,曾兩次因振動(dòng)值過高而跳機(jī):定速3000r/min后振動(dòng)值稍穩(wěn),但帶負(fù)荷后該處軸振值呈周期性波動(dòng)。

4#X軸振在機(jī)組啟動(dòng)過程中經(jīng)過臨界值(2200r/min)時(shí)仍正常,但在2600r/min升至3000r/min過程中振動(dòng)值偏大,且定速3000r/min后仍未下降,但未至報(bào)警值。

2原因分析和梳理

2﹒1針對(duì)上下缸溫差大的原因分析

(1)背壓機(jī)組啟動(dòng)時(shí),對(duì)空排汽管道與外界空氣相通,機(jī)組對(duì)空排汽管道出口高度(9.4m)與機(jī)組中心線高度(m875m)處于同一水平,其高度差未能形成煙囪效應(yīng),且前軸封1段撤汽、1段門桿漏汽直接與背壓機(jī)排汽管道連接,增加了串入外界冷空氣的可能。另一方面,汽缸本體疏水管道均連接至1#疏水?dāng)U容器,前軸封Ⅱ段撤汽、后軸封1段撤汽與.#疏水?dāng)U容器連接,疏水?dāng)U容器與外界空氣相通,機(jī)組停機(jī)均打開本體疏水,前幾次操作中軸封撤汽閥門亦未關(guān)閉,存在外界空氣通過上述兩處管道反串至汽缸的可能,造成下缸溫度下降相對(duì)較快的現(xiàn)象。(1)該機(jī)組汽缸設(shè)有持環(huán),安裝有多級(jí)隔板,將汽缸分為內(nèi)外雙層汽缸。夾層加熱系統(tǒng)的作用是在機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)將主蒸汽引入持環(huán)與汽缸之間的夾層,使汽缸整體溫度沿軸向趨于均勻,控制手段是通過調(diào)整夾層進(jìn)汽流量來控制加熱速度。但該機(jī)組夾層加熱系統(tǒng)與汽輪機(jī)下缸體疏水共用一根管道,夾層加熱系統(tǒng)投入時(shí),易導(dǎo)致汽缸疏水不良:若不投入夾層加熱系統(tǒng),則無法有效降低上下缸溫差,無法在較短時(shí)間內(nèi)快速重啟機(jī)組,延長(zhǎng)了啟動(dòng)時(shí)間。針對(duì)該問題需采取應(yīng)對(duì)策略。

2.2針對(duì)各瓦振動(dòng)值大的原因分析

2.2.1初步檢查分析及調(diào)整

待盤車結(jié)束、潤(rùn)滑油停轉(zhuǎn)后,安裝團(tuán)隊(duì)拆卸前后軸承箱及4#軸瓦,檢查主軸及軸瓦磨損情況,發(fā)現(xiàn).#、1#軸瓦處主軸均有均勻分布的細(xì)小磨痕,屬于正常運(yùn)行磨損范圍。1#瓦上半有若干細(xì)小磨痕,呈現(xiàn)為右側(cè)劃痕較深、左側(cè)非常淺的情況,表明其振動(dòng)存在不均勻性。4#軸瓦處主軸磨損痕跡密集均勻且細(xì)小,經(jīng)過觸摸發(fā)現(xiàn)其磨痕旋轉(zhuǎn)周期中深淺程度亦有差異,可見主軸轉(zhuǎn)動(dòng)周期中振動(dòng)分布不均勻。

結(jié)合上述拆解檢查和對(duì)啟機(jī)操作過程的研討,進(jìn)行初步分析和調(diào)整:(1)1#x/Y軸振在啟機(jī)過程中較高,初步分析原因可能為:兩次1#軸振高導(dǎo)致跳機(jī),均在嚴(yán)密性試驗(yàn)主蒸汽供汽切斷后,背壓機(jī)失速惰走,對(duì)空排汽電動(dòng)閥未關(guān)閉,存在外界空氣通過對(duì)空排汽管道反串入背壓機(jī)的可能,則可能導(dǎo)致1#軸瓦主軸局部受冷,發(fā)生臨時(shí)性形變。充分暖機(jī)后消除,即可繼續(xù)啟機(jī),運(yùn)行過程中該值較穩(wěn)定。(2)4#x軸振在經(jīng)過臨界轉(zhuǎn)速后,自1600r/min升速至3000r/min過程中,值偏高,初步分析其原因可能為軸瓦間隙及緊力調(diào)整不佳。拆解檢查后,安裝團(tuán)隊(duì)對(duì)4#軸瓦進(jìn)行轉(zhuǎn)子間隙及緊力檢查,并進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。調(diào)整后再次開機(jī),但開機(jī)后仍表現(xiàn)為1600r/min后振動(dòng)值顯著上升,即上述優(yōu)化調(diào)整無效。

2.2.24#軸振值大的進(jìn)一步分析

針對(duì)上述異常情況,分別對(duì)3#軸瓦(發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè))和4#軸瓦(發(fā)電機(jī)勵(lì)磁側(cè))x/Y方向四個(gè)通道的振動(dòng)信息進(jìn)行采集,其振動(dòng)幅值及相位如表1所示。針對(duì)4#軸瓦振動(dòng)的x/Y方向時(shí)域和頻域分析圖采集如圖.和圖1所示。

綜合分析表2和圖1、圖2可得:

(1)時(shí)域呈現(xiàn)較為規(guī)則的簡(jiǎn)諧波,頻譜分析中顯示振動(dòng)主要集中在一倍頻:(2)振動(dòng)趨勢(shì)圖顯示,振動(dòng)穩(wěn)定、相位穩(wěn)定,振動(dòng)對(duì)負(fù)荷不敏感,振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速的增加而增大:(3)徑向振動(dòng)大,根據(jù)上述分析判斷轉(zhuǎn)子軸系存在動(dòng)不平衡,決定對(duì)轉(zhuǎn)子軸系做在線動(dòng)平衡。

3解決思路及落實(shí)措施

3.1啟停操作方案針對(duì)性優(yōu)化

經(jīng)過原因分析和梳理,發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在外界空氣串入機(jī)組缸體內(nèi),導(dǎo)致上下缸溫差大的問題,以及轉(zhuǎn)子局部受冷進(jìn)而導(dǎo)致1#軸瓦振動(dòng)值高的問題?，F(xiàn)階段對(duì)機(jī)組進(jìn)行結(jié)構(gòu)性改造不符合調(diào)試工作的需要,故針對(duì)機(jī)組啟停操作做如下優(yōu)化調(diào)整。

3.1.1開機(jī)過程中的操作調(diào)整

(1)啟動(dòng)前,打開前后軸封撤汽至疏水罐手動(dòng)門:打開本體/管道7個(gè)疏水氣動(dòng)門:軸加風(fēng)機(jī)定速3000r/min后再啟動(dòng),溫態(tài)/熱態(tài)尤其要注意,過早啟動(dòng)會(huì)引起轉(zhuǎn)子局部受冷彎曲。

(2)夾層加熱系統(tǒng)可控制缸溫差、機(jī)組正脹差,操作過程中一次門全開,二次門現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)調(diào)整開度。

1)盤車狀態(tài)下,如缸溫差大,可投入夾層加熱,投入過程中注意盤車狀態(tài),主汽壓力宜<180MPa,手動(dòng)緩慢調(diào)整二次門開度,避免機(jī)組升速。1)在線切換冷態(tài)啟動(dòng)過程中,因主汽溫度較高,沖轉(zhuǎn)后需投入夾層加熱系統(tǒng)控制脹差:為保證缸體疏水通暢,暖機(jī)時(shí)需間斷性退出加熱蒸汽。具體操作如下:投入夾層加熱.0min,加快汽缸膨脹:退出夾層加熱.0min,保證疏水通暢。3)溫態(tài)、熱態(tài)啟動(dòng)過程中,視脹差情況投入夾層加熱。如脹差>＋3.0mm,間斷性投入夾層加熱,如下缸溫升正常,缸溫差穩(wěn)定,可適當(dāng)延長(zhǎng)加熱蒸汽投入時(shí)間。

(3)機(jī)組啟動(dòng)過程中需重點(diǎn)控制正脹差增大問題,同時(shí)應(yīng)控制主汽參數(shù)尤其是主汽溫度穩(wěn)定:機(jī)組并網(wǎng)后,緩慢提升燃機(jī)負(fù)荷(宜每10~15min提升1Mw),如脹差>＋3.0mm,投入夾層加熱加快熱膨脹。

3.1.2停機(jī)過程中的操作調(diào)整

(1)機(jī)組負(fù)荷低至2Mw,開本體3個(gè)疏水(調(diào)節(jié)閥汽室、汽缸下半進(jìn)汽室、汽缸下半夾層),打閘后開其余4個(gè)疏水(主汽閥、夾層加熱、排汽止回閥、排汽快切閥)。

(2)停機(jī)后關(guān)閉背壓機(jī)電動(dòng)主閘門,打開自動(dòng)主汽門前防腐排汽,主汽管道隔斷消壓(注意避免疏水管道串汽)。

3.2轉(zhuǎn)子在線動(dòng)平衡校正優(yōu)化

根據(jù)2.2.2原因分析,組織專業(yè)人員針對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行在線動(dòng)平衡校正優(yōu)化。校正情況如下:

(1)采集初始振動(dòng)數(shù)據(jù)。分別對(duì)3#軸瓦(發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè))和4#軸瓦(發(fā)電機(jī)勵(lì)磁側(cè))x/Y方向四個(gè)通道的振動(dòng)信息進(jìn)行采集。啟動(dòng)機(jī)組,定速3000r/min后測(cè)得軸承振動(dòng)情況,如表3所示。汽室、汽缸下半進(jìn)汽室、汽缸下半夾層),打閘后開其余4個(gè)疏水(主汽閥、夾層加熱、排汽止回閥、排汽快切閥)。

(2)停機(jī)后關(guān)閉背壓機(jī)電動(dòng)主閘門,打開自動(dòng)主汽門前防腐排汽,主汽管道隔斷消壓(注意避免疏水管道串汽)。

3.2轉(zhuǎn)子在線動(dòng)平衡校正優(yōu)化

根據(jù)2.2.2原因分析,組織專業(yè)人員針對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行在線動(dòng)平衡校正優(yōu)化。校正情況如下:

(1)采集初始振動(dòng)數(shù)據(jù)。分別對(duì)3#軸瓦(發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè))和4#軸瓦(發(fā)電機(jī)勵(lì)磁側(cè))x/Y方向四個(gè)通道的振動(dòng)信息進(jìn)行采集。啟動(dòng)機(jī)組,定速3000r/min后測(cè)得軸承振動(dòng)情況,如表3所示。汽室、汽缸下半進(jìn)汽室、汽缸下半夾層),打閘后開其余4個(gè)疏水(主汽閥、夾層加熱、排汽止回閥、排汽快切閥)。

(2)停機(jī)后關(guān)閉背壓機(jī)電動(dòng)主閘門,打開自動(dòng)主汽門前防腐排汽,主汽管道隔斷消壓(注意避免疏水管道串汽)。

3.2轉(zhuǎn)子在線動(dòng)平衡校正優(yōu)化

根據(jù)2.2.2原因分析,組織專業(yè)人員針對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行在線動(dòng)平衡校正優(yōu)化。校正情況如下:

(1)采集初始振動(dòng)數(shù)據(jù)。分別對(duì)3#軸瓦(發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè))和4#軸瓦(發(fā)電機(jī)勵(lì)磁側(cè))x/Y方向四個(gè)通道的振動(dòng)信息進(jìn)行采集。啟動(dòng)機(jī)組,定速3000r/min后測(cè)得軸承振動(dòng)情況,如表3所示。

4結(jié)語

針對(duì)新建背壓式汽輪機(jī)組試運(yùn)行過程中暴露出的問題,分別通過上述對(duì)策得到了有效解決,目前機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定,滿足了生產(chǎn)需要:同時(shí),后續(xù)改造升級(jí)中,應(yīng)對(duì)工藝系統(tǒng)和裝備進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化升級(jí),長(zhǎng)期徹底地解決上述問題。該機(jī)組試運(yùn)行過程中存在的問題及其應(yīng)對(duì)策略也對(duì)其他類似機(jī)組的調(diào)試運(yùn)行具有指導(dǎo)意義和 參考價(jià)值。