600MW汽轮发电机组轴系振动试验研究.doc

600MW汽轮发电机组轴系振动试验研究总结1、600MW汽轮发电机组基本特性简介1.1 600MW汽轮发电机组轴系结构目前，国产600MW汽轮发电机组由上海、哈尔滨和东方三大厂家分别引进美国西屋公司、日本东芝公司和日本日立公司技术制造，主要有亚临界和超临界两种型式亚临界机组主蒸汽压力为16.7MPa、主蒸汽和再热汽温度为538℃；超临界机组主汽压力为24.2MPa、主蒸汽和再热汽温度为566℃汽轮机都是一次中间再热、三缸四排汽、双背压凝汽式发电机为定子线圈水内冷、定子铁芯和定子端部氢外冷、转子氢内冷，静态自并励方式三大主机制造厂家的机组轴系结构基本相同，由高中压转子、Ⅰ低压转子、Ⅱ低压转子和发电机转子组成，轴系末端的励磁滑环短轴连接在发电机转子的尾部，各转子之间用刚性对轮连接略有不同的是上海、哈尔滨机组两个低压缸之间有接长短轴，东方机组Ⅱ低压转子的较长外伸端代替了接长短轴机组高中压转子、两个低压转子和发电机转子共有8个主轴承，每个轴承安装有互成90°的x、y两个轴振动和垂直瓦振三个振动测点在励磁滑环的#9稳定轴承上，上海、哈尔滨机组也同样安装了三个振动测点，但东方机组没有振动测点到目前为止，我省已经安装调试完毕投入运行的600MW机组共有7台，其中湘潭电厂二期工程#3、#4机为上海超临界机组，金竹山B厂扩建工程#1、#2机为哈尔滨亚临界机组，鲤鱼江B厂#1、#2机为东方亚临界机组，长沙电厂#1机是东方超临界机组。

即将投运的有长沙电厂#2机组，益阳电厂二期#3、#4机为上海超临界600MW机组在上述几台机组的调试和运行过程中，出现的振动问题以动静碰磨和轴系不平衡最为多见，摩擦引起振动问题的机组占67%，需要进行现场动平衡的机组约占85%，也出现过以前没有的一些新问题通过本项目的探索研究，投产机组的振动问题都已经基本得到解决1.2 国产600MW汽轮发电机组基本参数1.2.1上海超临界600MW汽轮发电机组基本参数上海汽轮机厂、电机厂生产的600MW机组，汽轮机型号为N600-24.2/566/566，为超临界、一次中间再热、三缸四排汽、双背压、反动式汽轮机发电机型号QFSN-600-2，水氢氢冷却方式轴系由高中压转子、Ⅰ低压转子、Ⅱ低压转子、发电机转子和励磁滑环短轴组成，两个低压转子之间有一根接长短轴，各转子之间由刚性对轮连接（图1）1、#2轴承为4瓦块可倾瓦，位于高中压缸前后的轴承箱内；#3～#6轴承也为4瓦块可倾瓦，都座落在低压排汽缸上；#7、#8轴承下面是两块活动瓦、上面为圆筒瓦，支撑在发电机端盖上；励磁滑环短轴与发电机尾部连接，另一端用4瓦块可倾瓦的#9轴承支持1）轴系各转子临界转速设计值：高中压转子(轴系/轴段)Ⅰ低压转子(轴系/轴段)Ⅱ低压转子(轴系/轴段)发电机转子(轴系/轴段)一阶临界转速1640/16101680/16001690/1600820/763二阶临界转速>4000/>4000>4000/>4000>4000/>40002300/2200图2 轴系各支撑段尺寸（2）各跨度参数：（3）各轴承参数：轴承尺寸mm轴承载荷KN轴承比压MPa理想标高mm轴承预调量mm1号355.6×249.2156.941.7719.30.02号381×266.7164.071.6154.230.03号508×355.6403.82.2352.890.154号508×355.6418.932.1390.660.155号508×355.6415.432.3000.156号508×355.6413.152.28700.157号500×420320.961.5280.440.08号500×420308.11.46710.060.09号228.6×1029.4370.40514.460.0高中压—Ⅰ低压对轮下张口0.237mm，低压高0.345mm；接长轴(固定在Ⅰ低压转子)—Ⅱ低压对轮下张口0.251mm，Ⅱ低压高0.431mm；低—发对轮下张口0.14mm，Ⅱ低压高0.066mm。

1.2.2 哈尔滨亚临界600MW汽轮发电机组基本参数哈尔滨汽轮机厂生产的亚临界、一次中间再热、单轴、三缸、四排汽反动式汽轮机，型号为N600－16.7/538/538型机组轴系有高中压转子、A低压转子、接长短轴、B低压转子、发电机转子和励磁整流子，各转子均采用刚性联轴器连接，轴系结构与上海超临界机组基本相同（图1）轴系中#1～#6轴承采用可倾瓦式轴承外，其余均采用椭圆形轴承图3 轴系挠度曲线(1) 轴系各转子临界转速设计值：高中压转子(轴系/轴段)A低压转子(轴系/轴段)B低压转子(轴系/轴段)发电机转子(轴系/轴段)一阶临界转速1630/16081637/16101658/1610792二阶临界转速>4000/>4000>4000/>4000>4000/>40002249(2) 轴承标高值：轴承号轴承标高（mm）轴承号轴承标高（mm）19.4860.1524.6470.5133.48810.9940.72916.4350(3) 联轴器张口及错位值：连轴器号连轴器直径(mm)张口值（*）(mm)错位值（**）(mm)2—3Ф9780.127-0.2544—XФ978用螺栓紧固X—5Ф9780.356-0.5086—7Ф9780.1270.127注： * 张口值“+”表示联轴器端面张口在下部较大； ** 错位值“+”表示调速器端的联轴器顶端较高； 2—3表示2号支承与3号支承之间的联轴器； 4—X表示4号支承与中间轴之间的联轴器； X—5表示中间轴与5号支承之间的联轴器； 6—7表示6号支承与7号支承之间的联轴器。

1.2.3东方亚临界600MW汽轮发电机组基本参数东方汽轮机厂、电机厂生产的600MW机组，汽轮机型号N600-16.7/538/538，为亚临界、一次中间再热、三缸四排汽、双背压、冲动式汽轮机发电机型号QFSN-600-2-22C，水氢氢冷却轴系由高中压转子、A低压转子、B低压转子、发电机转子和励磁滑环短轴组成，各转子之间由刚性对轮连接（图4）1、#2可倾瓦位于高中压缸前后的轴承箱内，#3～#6椭圆瓦座落在低压排汽缸上，#7、#8椭圆瓦支撑在发电机端盖上，励磁滑环短轴与发电机连接，另一端用一个稳定轴承支持机组轴系冷态安装曲线的设计充分考虑了各转子支承在热态下的标高变化量，其标高变化量的补偿值是根据计算值和试验值确定，可以保证工作状态下轴系的旋转中心与几何中心达到良好的吻合1)临界转速计算结果：1 阶2 阶高中压转子（轴段/轴系）1650/16924778A低压转子（轴段/轴系）1670/17244178/3835B低压转子（轴段/轴系）1697/17434266发电机转子（轴段/轴系）933/9842691/2676(2)转子基本参数：高中压转子A低压转子B低压转子发电机转子转子长度 mm8265.58800876213063转子质量 Kg27635646436650868849支承内跨距 mm0006000600010061转动惯量 kg×m²309622625228139777(3)各轴承在工作状态下的负荷分配结果与不平衡响应计算值：轴承号12345678支反力107.58164.43303.83330.11318.25333.98352.31322.88响应值1816212325232724(4)各轴承冷、热态标高及载荷：标 高轴 承 载 荷轴承比压冷 态mm热 态mm冷 态KN热 态KN冷 态MPa热 态MPa1号0.470.92119.99107.581.381.232号-0.440.0176.87164.430.701.503号0-0.30415.95303.832.421.774号0-0.30297.66330.111.731.925号0-0.30306.25318.251.781.856号0-0.30386.75333.982.311.997号-0.18-0.18299.77352.311.481.738号3.873.87330.13322.881.801.76高中压转子与A低压转子联轴器上下、左右张口均要求为零，A、B低压转子联轴器上下、左右张口均要求0.14mm和零。

2、项目研究主要内容已经投产和正在安装的超临界、亚临界600MW汽轮发电机组是我省目前及今后一段时期内的主力机组由于600MW机组主蒸汽压力和温度比300MW机组大大提高，蒸汽流量成倍增加，轴系转子长度也增长很多除300MW机组上已经发生的振动问题外，有可能存在以前没有出现过的新的振动问题，必须在技术上进行储备，测量仪器方面提前进行准备新的振动问题主要包括：轴系各个转子加重相互影响必须考虑的轴系动平衡，转子高阶振动现场动平衡方法，汽轮机的汽流激振、低频振动和轴系稳定性现象，汽轮机动静碰磨判断和处理，轴系标高对机组振动的影响及轴承标高调整，排汽缸轴承振动特性，发电机密封瓦工作状况对振动的影响等项目具体研究内容为：（1）之前300MW机组各个转子及支撑系统特性差别较大，现场动平衡时在某个转子本体加重对相邻转子其他振动测点的影响很小，基本上相当于单转子平衡600MW机组两个低压转子临界转速接近，支撑特性相同，都是座落在排汽缸上，轴承座刚度很差在其中一个转子上加重很可能对另一个转子振动产生较大影响，这种影响可能是振动增加，也可能是振动降低当另一个转子振动增加时，必须同时调整另一个转子的平衡轴系中转子之间的这种相互影响，在现场振动处理工作中，必须对轴系各个转子振动进行全面考虑，以使各个测点振动值都在要求范围内。

2）300MW及以下汽轮发电机组，工作转速一般在各个转子一阶临界转速之上、二阶临界转速以下转子现场动平衡考虑一阶、二阶振型的平衡就已经足够而600MW发电机转子长度达10米以上，二阶临界转速为2200~2700r/min，工作转速下振动可能受三阶振型的影响较大理论上平衡三阶振型必须有三个加重面，但现场不抽转子的情况下显然并不具备这一条件必须考虑现场高速动平衡三阶振型的轴向加重位置，以及对一阶、二阶振型的作用和对相邻振动测点的影响3）大型汽轮发电机组启停一次花费巨大，直接燃油费用一般在数十万元，现场动平衡时力求一次成功这项工作对专业人员提出了很大挑战，不仅需要一定的理论知识，更需要丰富的实践经验除加重形式、轴向位置选取和加重大小外，现。