9FB 重型燃气轮机轴振异常分析及处理

在当前火力发电机组中，燃机具有启动时间短，负荷变化速度快等特点。某电厂燃气 - 蒸汽联合循环机组使用的是美国 GE 公司的 PG9371FB 型号的燃气轮机。作为调峰机组，频繁启停对机组运行安全、可靠性的要求大为提高。如何保障燃气轮机轴系振动测量的准确性，保障机组的安全运行，这对轴系振动测量系统的测点测量的准确性及可靠性提出了更高的要求。然而某发电厂燃机出现透平 2 号轴 X、Y 向振动测量信号不稳定现象，严重影响了机组运行的安全可靠性，燃气轮机轴系振动测点异常的问题亟待解决。

1 控制系统及现场设备简介

1.1 系统简介

某厂 400MW 级热电联产联合循环机组，燃机控制系统使用的是美国 GE 公司的 MARK 6E 控制系统，燃机轴振系统在透平 1 号轴承、2 号轴承和发电机 1号轴承和2 号轴承均设置有X 与Y 方向的轴振探头。在机组启动、运行停机阶段，燃机轴振系统肩负着监测燃机及发电机轴系的振动情况，从而为运行监盘人员提供机组运行情况的数据参考。

燃机发电机轴振大跳级与上本轴或相邻轴报警值触发燃机跳闸保护。

1.2 相关设备简介

某厂燃机轴振系统共配备了 8 支轴振探头，每道轴承 X 与 Y 方向各安装 1支轴振探头，轴振探头采用的为本特利 3300XL 8mm 轴振探头、配套的延长线及前置器。前置器供电由卡件直接供电，其输出信号直接接入燃机控制系统配套的振动卡件通道。

2 现状分析

某热电厂 1 号燃机轴振监测系统中透平 2 号轴承轴振频繁发生数据测量异常的情况。对于频繁发生的燃机 2 号轴承轴振在机组启动和停机阶段出现测量数据异常现象，存在影响机组安全、稳定运行的设备隐患。对上述问题的现象进行分析和研判，轴振测量异常的主要表现为以下情况：

1. 在机组启动至燃机并网过程中，频繁发生 2 号轴振的测量数据会出现短时瞬间晃动超过最大值及最小值然后自动恢复的情况；

2. 在机组并网后，正常运行过程中，轴振信号测量稳定，无信号测量晃动的情况发生；

3. 在机组停机解列及盘车状态时，又会频繁发生 2 号轴振的测量数据会出现短时瞬间晃动超过最大值及最小值然后自动恢复的情况；

3 解决方案制定与实施

3.1 原因分析

根据以上发生的情况，结合现场设备实际的安装和选型上综合分析可能原因为：

1、探头安装方式错误轴振导致异常晃动：1）探头安装距离不符合要求：太近可能会导致探头碰撞损坏，太远则无法有效测量振动情况，信号会变弱或者失真。2）探头的安装角度偏移：角度偏差超过一般要求控制在 ±5^∘ °以内。3）探头及延长线的固定：探头安装在设备的支架或者专门的安装座上，探头固定出现松动。探头的延长电缆未固定牢固，出现电缆晃动、拉扯导致信号传输中断或者出现干扰的情况。2、轴的表面有杂物附着堆积：由传感器的测量原理可知当燃机轴承上有杂物附着时，随着大轴转动，探头与轴承距离发生脉冲变化，探头线圈的感应电压也会随即发生变化形成干扰。

3、探头前置器或延长电缆损坏：探头前置器将卡件供应的交流电流转换成高频交流电流，经过探头延长线接入探头线圈，产生交变磁场，同时前置器通过电子线路处理将探头产生的微弱信号进行放大，滤波等处理并最后转换成卡件所需要的交流电压信号，探头前置器及延长线是测量中极为重要的一环，前置器或延长电缆损坏会导致测量信号晃动。4、振动卡 PVIB 卡件损坏：PVIB 卡件为前置器提供激励交流电压，并将返回的测量交流电压进行分析处理，因此若卡件故障则会引起显示异常。5、测量环境温度异常：该型号轴振监测探头和前置器必须工作在 -35^∘C⋅ -177℃之间，若在此温度区间之外则会加速探头元件的老化或使测量发生异常。6、探头老化故障：探头的线圈老化，故障等，会使信号处理不准确，信号衰减等，会使测量结果产生异常。3.2 方案实施及原因确认针对上述可能原因进行检查，检查情况如下：1、利用停机检修机会对探头间隙电压进行测量，发现间隙电压为 -9.97V，符合安装间隙要求，两个探头安装角度互成 90^∘ ，探头安装紧固，无松动，晃动现象。2、请机务专业配合对润滑油质检测化验台账进行检查，同时请机务专业检查大轴表面并打磨，启机后观察发现异常现象并无改变。3、对探头的前置器阻抗进行测量，前置器阻抗符合要求；继续检查探头延长线及电缆，发现轴振探头电缆从2 号轴承回油管里穿过，电缆外皮存在损坏，从而引起测量数据发生异常，更换延长电缆并改变走向后，晃动情况有所好转。4、将 2 号轴承 21X，22Y 接入其他振动卡件，发现异常现象无变化，因此排除此可能。5、通过对探头环境温度的检查，显示探头长期工作的环境温度约为135^∘C ，而前置器安装位置则在排气扩压段环境温度约为 40^∘C ，所以环境温度满足元件工作温度要求。6、通过对探头进行校验发现探头精度超过允许误差，更换新探头后，晃动现象消失。

4 结论

某电厂热电联产机组出现的燃机 2 号轴承轴振晃动现象，严重影响了燃机运行的安全可靠性。本文针对引起燃机轴振系统晃动的原因进行了深入的剖析，得出了影响轴振系统稳定性的主要原因有两点：延长电缆损坏；探头老化故障。

通过上述方案实施优化，已从根本上解决了燃机轴振系统测量信号晃动的问题，大大提高了轴振系统测量信号的稳定性、可靠性，保障了公司机组安全运行。