【精彩论文】西门子1 000 MW汽轮机组轴系碰磨故障特性研究

观点凝练

摘要：某西门子1 000 MW机组停机过程中，高压转子出现振动及其偏心值异常增大故障，存在高压转子发生永久弯曲的重大风险，严重威胁了机组的安全性。基于有限元法建立了轴系的动力学模型，分析了高压转子发生动静碰磨的动态响应，获得了高压转子发生碰磨的故障特征。采用数值仿真模拟了该型机组停机过程中高压转子的异常振动。研究结果表明，该机组停机过程中，高压转子振动及其偏心值异常增大的原因是端部汽封碰磨。通过开展高压缸径向间隙碰缸试验，调整高压转子与汽缸之间的径向间隙，解决了该问题，消除了高压转子可能发生永久弯曲的重大风险。
结论：采用有限元方法，建立了西门子1 000 MW机组高压转子发生碰磨故障的动力学模型，通过数值仿真，研究了高压转子两端的汽封分别发生碰磨的故障特征，得出如下结论。

（1）在3 000 r/min转速下，碰磨点处的振动比两端支承处的振动明显要大，且主要表现在1X倍频上，从轴心轨迹图可知碰磨处轴心轨迹较乱。

（2）采用上述模型计算了停机过程中，某机组高压转子发生碰磨的振动趋势。结果表明：若停机过程中高压转子碰磨，可导致高压转子两端轴振（偏摆）和偏心值的异常增大。计算结果模拟出该型机组停机过程中1瓦、2瓦轴振异常增大的现场振动趋势。结合理论研究结果和现场的故障特征，判断出停机惰走过程中，1瓦和2瓦轴振、高压转子偏心值异常增大的原因是高压转子的碰磨故障。

（3）通过对该型高压缸进行径向碰缸检查，调整高压转子与汽封之间的间隙（高压转子与汽缸的同心度），解决了该机组停机惰走过程中1瓦和2瓦轴振（偏摆）、偏心异常增大的问题，验证了理论研究的准确性。

引文信息

崔亚辉, 姚剑飞, 徐亚涛, 等. 西门子1 000 MW汽轮机组轴系碰磨故障特性研究[J]. 中国电力, 2020, 53(6): 133-139.CUI Yahui, YAO Jianfei, XU Yatao, et al. Theoretical study and experimental research on collision fault of shaft system of siemens 1 000 mw steam turbine unit[J]. Electric Power, 2020, 53(6): 133-139.‍

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编辑：杨彪

审核：方彤

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