基于轴承稳定性的汽轮发电机组振动故障治理及安全生产技术研究与应用

作者：设备医生官方号时间：2023-07-17浏览：51

项目属于火力发电技术领域，经中国电力企业联合会组织鉴定，成果整体达到国际先进水平，在可倾瓦块参数调整提高稳定性等方面达到国际领先水平。在役大型汽轮发电机组普遍采用部分进汽调节方式，非落地式轴承支撑低压转子/发电机转子，轴承结构多为可倾瓦，在火电机组频繁深度调峰背景下，机组轴系不稳定振动故障频发，导致机组振动上涨、突变、波动等问题，甚至造成轴瓦损坏、转轴弯曲变形等事故，已成为严重影响机组长期安全稳定运行的技术难题及关键共性问题。目前，国内外对轴系稳定性及其影响因素的研究多从载荷、轴承临界振动特性角度开展，对轴承结构参数影响因素，如预负荷系数研究时，采用各瓦块同步、等量变化的理想边界条件，缺少对结构参数影响因素的深入研究；对轴系振动稳定性研究时多从不平衡、碰磨、不对中等故障对轴系振动的影响开展，缺少对柔性支撑下转轴耦合振动响应特性及轴振/瓦振比例特性关系的研究。同时，现场实际中一般采用运行参数控制、瓦块预负荷系数等量变化、紧力及间隙调整等措施进行治理，参数调整缺乏方向性及量化标准，甚至多次调整均无法解决振动不稳定问题。亟需在轴系/轴承不稳定振动关键机理、轴承结构参数影响特性及轴瓦参数调整提高稳定性技术、轴系不稳定高效治理技术等方面取得突破。该项目针对深度调峰中大型汽轮发电机组轴系振动不稳定故障技术难题及关键共性问题，研究了轴承轴瓦间隙、局部预载荷和瓦块摆动特性对轴承稳定性的影响，并开发了可倾瓦块参数调整技术、端部轴承与柔性支撑轴承轴系不稳定振动故障治理技术，从根本上解决了大型汽轮发电机组轴系不稳定振动故障问题，实现了汽轮发电机组不稳定振动故障的高效治理。主要创新成果如下： 1、建立了汽流力、轴承标高、轴瓦结构参数对轴承稳定性影响分析模型，揭示了端部轴承不稳定振动故障机理，提出了阀序、轴承标高、可倾瓦参数调整综合治理方案，解决了机组端部轴承不稳定振动问题。 2、考虑非落地式轴承刚度影响，建立了转子—轴承—支撑系统动力学模型，揭示了双共振峰、轴振和瓦振非同步变化现象机理，提出了非落地式轴承支撑转子精细动平衡方法，解决了低压缸和发电机轴承不稳定振动问题。 3、建立了转轴弯曲/不平衡耦合振动有限元模型，研究了汽轮发电机组轴系耦合振动响应特性，揭示了升速过程中“倒临界”现象机理，提出了弯曲转子现场诊断准则。技术成果已在大唐三门峡电力有限责任公司5号机组（1000MW）、大唐东营发电有限公司2号机组（1000MW）、大唐巩义发电有限责任公司2号机组（660MW）、国能驻马店热电有限公司1号机组（300MW）等7台机组中投入应用，轴承不稳定振动故障得到高效治理，振动降至优秀水平，减少机组启动1次以上，缩短维修时间3天以上，大幅提高了机组运行的安全性、可靠性，累计避免经济损失2291余万元，取得了显著的经济与社会效益。技术成果为轴系不稳定振动故障抑制与治理提供了一套科学的解决方案，大幅提高了机组运行的安全、可靠性，具有良好的推广应用前景。申请发明专利5项（授权4项），授权实用新型专利3项，获得软件著作权2项，发表论文8篇（中文核心期刊及以上论文5篇）。

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