摘. . 要：本文介绍了平圩发电 5 号机组投产以来汽轮机轴瓦振动问题的现状和处理经过，分析了影响汽轮机轴瓦振动的各种因素，针对 5 号汽轮机 1 号轴瓦振动偏大的问题，提出处理方案，并付诸实施。通过处理，解决了 1 号轴瓦振动偏大的问题。
一、设备概况：
平 电三 期 2 × 1000MW 机 组采 用 ALSTOM 超 超 临 界1000MW 级汽轮机的机型为一次中间再热、单轴、四缸四排汽反动式汽轮机。机组采用模块化设计，充分考虑了机组部件的通用性。高中压阀门直接与汽缸连接，高中低压缸进汽为切向全周进汽。机组转子为焊接结构，轴系支撑为 n+1 支撑（n 为转子数），转子在制造厂做全速动平衡，并做 120%的超速试验。
二、振动现象：
#5 机 501C 小修后汽轮机正常运行在 500MW—1000MW 负荷变动中，1 号轴瓦轴振动在 75um—150um 间波动，根据现场检测数据情况，2015 年 11 月 13 日，测试和查看了 11 月 1 日-11 月 13 日期间#5 机振动数据，突出表现为振动不稳定。
振动不稳定突出表现为以下几个方面：
（1）高压转子振动受负荷变化的影响较大，1 天时间内会发生 1 次左右的周期性波动。该周期性波动突出反映在高压转子上，并传递到中压、低压和发电机转子整个轴系，导致轴系振动普遍存在较大幅度的慢变波动。
（2）发电机轴承振动存在比较明显的螺旋形现象，幅值和相位均作周期性波动，周期约为 60min。该周期性波动突出反映在发电机转子#6 轴承上，并传递到低压、中压和高压转子整个轴系。与高压转子慢变波动相比，该波动周期较短，呈现较大幅度的快变特征。
（3）在高压转子慢变振动和发电机转子快变振动的共同作用下，整个轴系振动呈现较大的不稳定，在长间隔波动基础上叠加了一个短间隔波动。高压转子轴承主要呈现大幅度慢变波动，发电机后轴承主要呈现大幅度快变波动，中间各转子则呈现混合型波动。
（4）#5 机高压转子振动波动过程中，相位同时出现波动，但波动幅度在 20°-30°左右，可以近似看作为在同一角度附近，低负荷时振动大，高负荷时振动小。
（5）振动波动过程中，高压转子两侧轴承振动幅值和相位同步出现波动，高压转子两侧振动以反相（力偶）分量为主。
（6）现阶段内#5 机组高压转子振动与 168 运行期间相比，都呈现“相位相近，幅值有所增大，变负荷过程中转子振动波动幅度有所增大”的共同特征。
三、振动处理过程及方案：
（1）检查各轴瓦标高对轴瓦振动的影响，对#5 机汽轮机台板隔振器进行顶升试验。
按#5 机振动专题会研究决定在#5 机停机前进行汽轮机基础台板抬升试验，试验背景：#5 机机组负荷维持在 900MW 左右。
试验内容第一项：
对汽机基座#3 两侧柱头台板进行顶升，试验时间：（13：
40-14：45），通过百分表监视，将#3 柱头上台板逐步向上顶升至 0.50mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm，#1 轴振动从 100um 上升至 120um。
试验内容第二项：
对汽机基座#1 两侧柱头台板进行顶升，试验时间：（15：
20-16：00），将#1 柱头上台板逐步向上顶升至 0.10mm、0.30mm、0.50mm、1.0mm，如图 1 所示：#1 轴振动从 120um 最高上升至140um，波动较大，结束顶升试验后，振动逐步回落。初步试验结果表明，将台板向上顶升，不能明显改善机组振动情况，反而有变大趋势。
图 1 两次台板顶升实验期间振动变化图
（2）利用#5 机停机临检期间对高压转子进行配重。
根据机组增减负荷过程中 1 号轴瓦振动幅值波动时，振动相位波动幅度不大，而且高压转子两侧相位近似反相，可以开展动平衡试验，目的是减小高压转子基准振动值，从而降低增减负荷过程中的最大振动。高压转子动平衡试验具体方案为：
前端 265°加重 350g；后端 85°加重 350g。根据转子零位，换算到转子上具体配重孔位置在高压转子前侧 18 号、19 号配重孔，后侧 6 号、7 号配重孔上个加 180g 配重块，确认配重无误。
四、机组启机过程：
第一次冲转： 11 月 23 日 11:33 分，#5 机临检后第一次冲转，启机前励磁碳刷全拔出验证励磁碳刷是否是引起#6 轴螺旋振动原因，3000 转定速后，#1 轴振动 30um，#6 轴振动 70um，25 分钟后，#1 轴从 30um 爬升至 80um，#6 轴从 60um 上升至80um，无螺旋振动现象。后继续定速运行 1 小时在此过程中#1轴，#6 轴振动缓慢下降，#1 轴从 80um 下降至 30um，#6 轴振动无明显变化且无螺旋振动现象，决定恢复励磁碳刷，恢复后#6 轴振动明显有个加速下降过程，14:08 机组并网，#1、#6 轴振动迅速爬升，如图 2 所示，最终#1 轴振动达到 250um 跳机值跳机。
图 2 图中蓝、黄线为主蒸汽左右温度，粉红、浅蓝线为左右调门开度，红、绿线为#1、#6 轴振动第二次冲转： 11 月 24 日 00：15 分再次进行冲转，转子迅速通过临界转速到达 3000rpm，此次冲转励磁碳刷全部回装，定速 3000rpm 时，#1 轴 30um，#6 轴 90um，定速 30 分钟，#1轴爬升至 70um，#6 轴呈下降趋势，后打闸停机进行电气实验，转子进入惰走。
第三次冲转： 11 月 28 日 02：00 再次进行冲转，转速到达 3000rpm，此次冲转励磁碳刷装了 4 组，定速 3000rpm 时，#1 轴 40um，#6 轴 80um，定速 40 分钟，#1 轴爬升至 103um，#6 轴基本无变化，未呈现螺旋振动现象，后打闸停机进行电气实验。
第四次冲转：11 月 28 日 05：35 分再次进行冲转，此次冲转励磁碳刷全部回装，定速 3000rpm 时，#1 轴 34um，#6 轴140um，定速 40 分钟，#1 轴爬升至 120um，#6 轴呈现螺旋振动趋势，后打闸停机进行电气实验。
第五次冲转：11 月 28 日 11.15 分再次进行冲转，此次冲转励磁碳刷全部回装，定速3000rpm时，#1轴30um，#6轴90um，机组后续连续运行，#1 轴振动随#6 轴变化而变化，#6 轴呈现螺旋振动现象，如图 3 所示。
图 3 图中红、绿线为#1、#6 轴振动曲线
结合五次冲转过程，#1 轴都有个相同点，定速 3000rpm 后从开始的 30um 左右慢慢爬升，第一次#1 轴振动达到 250um 跳机，第二次至第四次由于定速时间较短，从趋势上看感觉还会继续爬升，第五次呈下降趋势。#6 轴第一次和第三次没有或部分装了励磁碳刷，未呈现螺旋振动现象，第二次、第四次、第五次都装了励磁碳刷，呈现螺旋振动现象。
五、原因分析：
机组3000rpm定速后引起#1轴振动爬升原因分析就是存在一个不平衡力，从刚定速 3000rpm 时的振动情况来看，轴系冷态动平衡是没有问题的，那就只有热态后引起的不平衡，原因有：1、动静部分摩擦。2、转子材料的机械性能发生变化。3、转子突发的产生了热不平衡力。
第一种情况，#5 机已经运行 6 个月，不太可能再发生碰摩。
第二种情况是很极端的情况，可能性也不大，那只有第三种情况了，检查冲转过程中高压缸左右进汽温度，前四次偏差都比较大，在 4℃到 14℃左右波动。进入高压缸的两路主蒸汽 A 路和 B 路，两路锅炉侧来汽是独立的，两者之间只有一路平衡压力的平衡管，两路蒸汽的温度只能通过减温水调节，温度经常不一致，结合 Alstom 设计要求在机组冲转至带负荷前，高压缸左右调门开度 A 侧（变压器侧）10%左右，其进汽位置相当于在转子的下方；B 侧 24%左右（炉侧），其进汽位置相当于在转子的上方，如图 4 高压缸剖面图所示。
图 4 高压缸剖面图
两边调门较大差距的开度及主蒸汽进汽温度的偏差，致使高压缸内上下进汽量和进汽温度出现了较大差别，极有可能造成高压转子和内汽缸上下受热不均匀，虽然理论设计是左右蒸汽先在高压缸腔室内混合后再进入通流部分，但是实际运行中，左右侧蒸汽在充分混合前就已经进入高压通流部分，冷热蒸汽就已经对高压转子及静止部件产生了影响，随着时间的增长，可能就使转子出现了热弯曲，导致转子局部变形或内缸体局部变形，从而导致振动爬升。第五次 A 侧、B 侧主汽温度偏差始终在 2℃左右，温度控制较好，就可以正常启动了，如图5 所示各轴瓦振动曲线。
图 5 机组启动后各轴瓦振动曲线。
六、结论：
（1）、前四次冲转造成#1 轴瓦振动爬升原因可能是启机时A、B 侧主蒸汽进气温度偏差引起转子出现了热弯曲，导致转子动不平衡。
（2）、运行期间各个轴振动都呈现周期性波动现象，由于#6 轴已确定励磁碳刷引起螺旋振动，且幅度较大，推测其他各轴振动呈现周期性波动的现象可能是#6 轴引起的。
（3）、第一次启机时跳机，原因可能很多，1、A、B 侧主汽温度偏差。2、发电机氢气温度迅速上升。3、发电机定子内氢气左右温差大。4、恢复励磁碳刷后没有有效的磨合时间就立即加励磁电流并网。
（4）、本次配重的结果：现阶段#1 轴振动在 60um-105um波动，#6 轴振动在 40um-105um 波动，由于#6 轴因励磁碳刷引起螺旋振动，可能影响其他各轴的振动幅值。
（5）、机组启机时尽量控制主蒸汽左、右侧进气温度偏差＜3℃，尽量控制温度偏差及波动值，尽量缩短 3000rpm 至并网期间时间，并网后左、右调门开度会随着负荷的增加慢慢趋于一致，这样温度偏差对高压动静部分的影响会变小。
