摘要：汽轮机汽封改造是运行机组节能降耗普遍采用的重要手段之一，但汽封改造后，由于通流部分间隙的调整、变化和机组启动中胀差控制等原因，在启动升速和带负荷过程中往往会出现各种原因的超振，严重时会造成机组振动保护跳闸，汽封间隙也会在超振时造成较严重的磨损，从而影响机组运行后的经济性。本文以一台机组汽封改造为例，从启动控制和不同汽封诱发振动的机理上浅析了机组振动的原因和控制措施。
【关键词】汽封改造机组启动振动控制措施
1概述
沧州华润热电有限公司#1汽轮机是东方汽轮机厂生产的C330/220-16.7/0.35/537/537型抽汽供热机组，轴系共6个支持轴承，#1和#2轴承为可倾瓦轴承，#3、#4、#5、#6椭圆轴承，为了轴系定位和承受转子轴向力，还有1个独立结构的推力轴承，位于高中压转子后端。高压部分共有4个调节阀，对应于4组喷嘴。调阀开启顺序为1234，进汽方式如图1
该机组2010年进行过揭高中缸检修，此次检修中，高压缸2-4级更换为了布莱登汽封，其余部分更换为了蜂窝汽封，汽封间隙布莱登汽封按照0.30-0.40mm调整，蜂窝汽封按照左右0.4mm，上下0.65-0.75mm调整。2014年该机组计划进行第一次A级检修(检修代码101A),修前存在主机1X向轴振大缺陷，分析主要原因为机组IV阀开启时,延IV切角方向的作用力造成#1瓦向炉侧受力，对应的瓦温和轴振增大（图2），为解决这一问题，修前进行了阀序调整试验，将原有阀序调整为2314，令IV阀最后开启。调整后机组如图2，这一调整试验表明该机组1X向轴振是汽流激振造成的。针对这一试验结论，在101A大修汽封改造和调整方案中需要针对性考虑如何避免修后机组引发汽流激振。
2汽封改造方案
汽轮机汽封改造过程中，由于汽封安装间隙调整往往会造成汽轮机汽封部分碰磨或改变汽流激振频率引起机组振动。为避免出现汽封改造后机组启动发生超振，保证机组持久安全高效运行，我公司通过控制汽封改造工艺和机组启动控制，优化了汽封通流间隙。改造和调整方案重点措施为：第一，精确测量高中压转子的洼窝中心和汽缸变形量，保证实际运行工况时汽封间隙的真实性；第二，缩小叶轮顶部阻汽片间隙；第三，根据实际运行工况，对低压缸汽封左右间隙进行不均匀调整。机组101A检修后振动安全指标和热耗经济指标指标均得到有效改善表明了这一方案的正确性。
2.1101A检修汽封改造方案
高中压叶顶汽封和低压缸汽封进行了更换，高中压叶顶汽封更换优化了汽封间隙，低压汽封更换为蜂窝汽封，高中压汽封和低压汽封安装间隙见表1-1和表1-2：
从以上两个表格可知，本次改造在设计汽封间隙的基础上降低的幅度达到了30-50%，由于汽封间隙的大幅度下降，除在机组检修时要求汽封间隙调整必须充分考虑汽缸变形量和转子热态时的变化外，还必须通过启动控制才能达到机组启动不碰磨，保证汽封改造经济性的目的。
3机组启动阶段振动管控
3.1机组启动前准备
主机轴系调整和汽封更换后，机组振动特性会有所改变。需要在机组启动初期进行管控，常规检查包括机组回装并投运润滑油系统后检查顶轴油压、测量轴顶起高度，必要时对顶轴油压进行调整；油管路冲洗严格按照冲洗要求控制，润滑油指标合格后方可投运盘车。盘车投运后记录主机偏心并和原始偏心进行对比，投入盘车运行后检查高中压胀差等常规检查项，以及调取机组最近一次停运期间振动最大值曲线进行对比。
除此之外，大修后首次投入盘车后认真检查倾听汽封位置是否有摩擦音，盘车电流和摆动值是否与修前有大幅度变化等是应该重点关注的。盘车状态下检查应注意盘车电流的变化，由于汽封调整后，由于蜂窝汽封退让弹簧和布莱登汽封轴向弹簧卡涩等，开始时盘车电流可能略大，盘车一段时间后电流下降，这是正常现象，说明卡涩的退让弹簧和轴向弹簧已正常工作，汽封回到了调整后的正常间隙。
3.2机组冲转过程振动监督
3.2.1各类汽封引起振动的原理
由于不同的汽封型式工作原理不同，对机组启动和运行中振动的影响也不同。如我厂高压缸选用的布莱登汽封，在机组启动和低负荷阶段汽封环处于敞开状态，汽封间隙大，在盘车阶段只要工作正常，冲转到定速不会引起振动，但机组在带负荷到100MW时由于汽封圈闭环，间隙缩小，此时机组振动可能增加，但一般不会突升。蜂窝汽封可能因退让弹簧卡涩或膨胀间隙的原因，在机组冲转的低转速区可能产生碰磨，且由于蜂蜜汽封的蜂窝带宽，碰磨后不容易脱开，发生的振动会持续升高。这时就要降低转速，使碰磨脱开，振动恢复后在机组升速。其他较长选用的东汽DSA汽封、侧齿汽封等接触面较小，容易脱开。刷式汽封由于存在倒伏、汽流影响较大等问题，启动中发生振动最不容易脱开，有时需要打闸重新冲转才可以。
3.2.2机组启动过程振动控制
新更换汽封后由于汽封间隙减小，机组在启动过程中需要增加低速暖机运行时间，同时检查振动和偏心趋势，暖机过程中如振动趋势上升应稳定当前转速，直到振动趋势平稳方可考虑继续升速。机组过临界阶段振动达到保护动作值应果断停机防止设备损坏。如图3，选取机组启动期间振动最大的1X、2X向振动进行说明，机组冲转进行500rpm摩检后,升速至800rpm左右时振动出现拐点并持续上升，转速1200rpm时振动达到140μm且没有稳定趋势，此时判断为低压缸蜂窝汽封发生碰磨引起。立即降低转速维持700rpm进行暖机，待振动值恢复到40um以下时，机组才继续升速，过临界时，各瓦振动值控制在50μm以下，说明布莱登汽封和蜂窝汽封未未再发生碰磨，同时转子和汽缸的热膨胀也未引起机组动静摩擦。
3.2.3机组并网带负荷阶段振动监督
我司一号机组在带负荷初期高中压胀差经常容易出现过大，只能通过控制主汽流量和降低主汽温度的运行方式控制，因此影响了机组带负荷时间。本次启动我司尝试在机组送汽封后投入高压缸预暖，用辅汽对高压缸进行加热。机组冲转后锅炉升压至辅汽压力以上时切换为汽缸夹层加热对高中压缸进行加热，收到一定效果。由于高中压缸胀差控制到位，机组带负荷阶段汽封工作情况良好，带负荷至100MW时，布莱登汽封闭合，振动出现一个峰值，然后很快恢复到正常值，说明动静间隙减小达到了预期效果，如图4。除刷式汽封外其他型式汽封不与汽压、负荷相关，改造刷式汽封出现振动可略降汽压或负荷使振动脱开。
4控制效果确认
由于本次汽封改造方案设计时根据汽封特点优化了方案，并在实施过程中引进了汽缸变形量的精确测量系统，准确的测量了汽缸变形量，并充分考虑了机组热态时转子的变化量，在汽封间隙调整时予以控制。在机组启动中，根据汽封特点和机组特性控制冲转和升负荷过程，最终取得了很好的实际效果。机组在汽封间隙大幅度减小的前提下，不但未重复出现一瓦振动大的问题，且各瓦振动值均好于修前，修后300MW各瓦振动见图5。
5结束语
汽轮机汽封改造后启动过程的振动管控，直接影响机组安全和经济性指标，出现超振后会严重影响汽封改造的效果。通过对检修阶段转子中心、瓦隙调整、启动阶段的转速控制，特别是机组出现振动爬升后的正确判断和处置，能有效控制振动在可控范围内。
原标题：汽轮机汽封改造后振动控制探讨
