神华国能哈密煤电有限公司大南湖电厂1号机组汽轮机引进北京北重汽轮机有限公司ALSTOM技术生产的公司NCK310-17.75/540/540型亚临界，中间一次再热，三缸，双排汽，单轴，直接空冷抽汽冷凝汽轮机，DEH该系统采用上海新华控制工程公司DEH-V机组于2011年9月底投产发电型数字电液调节系统。自2012年1月初以来，机组2号轴承X、Y振动峰值越来越大，最高为223μm，此外，振动异常的频率也越来越高，严重威胁汽轮发电机组的安全运行和当地居民的可靠供暖。
国电发2000589号《防止电力生产重大事故25项关键要求》明确规定，当轴承振动发生变化时，防止汽轮机大轴弯曲和轴瓦烧损±0.015mm或相对轴振动变化±0.05mm，当轴承振动突然增加0时，应尽量消除原因.05mm，应立即关闭。针对这个问题，技术人员仔细分析发现1号高压调门(GV1）由于机组运行中没有检查和处理条件，因此机组轴振异常油档积碳是导致机组轴振异常的主要因素。因此，通过单阀模式下汽轮机进气模式的实际调整试验，从热控专业的角度DEH控制系统中对GV1.临时调整阀门控制模式，大大降低了2号轴承X、Y振动波动频率为2X、2Y最大振动振幅控制在110μm以下是振动间歇性频繁波动的有效抑制，确保机组在计划停机维护前安全稳定运行，效果良好。
1 振动特征及原因分析
1.1 振动特征
根据汽轮机制造商的要求，汽轮机必须在半年内保持阀的形式运行，并采用全周进气节流调节，以提高叶片的机械可靠性。该配备了两个高压主阀(TV)、4个高压调门(GV)、两个中压主汽门(RSV)、2个中压调门(IV)、1个旋转隔板(CV)，由于工业抽汽尚未投入使用，机组正常运行TV、RSV、IV、CV全开，4个高压调门(GV1、GV2、GV3、GV4)调整机组负荷同步动作。2号轴承间歇性振动问题在机组投入运行后不久开始发生。随着运行时间的延长，2X、2Y轴振波动频率越来越频繁，振动范围越来越大，轴承温度在振动过程中也相应升高，具体情况如图1所示。
图1
随机调用时间长度为8.5h从趋势图可以看出，在机组实际功率基本稳定的情况下，2X、2Y振动波动15次，最短间隔6次min，最大波动振幅超过194μm，间隔时间很短，只有4.5h左右。2X、2Y轴振变化的趋势几乎完全相似，图中GV1阀门开度也频繁摆动，变化趋势正好与之对应并且变化方向相反，即当GV当开度增加时，2X、2Y减少振动，当GV1开度减小时，2X、2Y振动变大。
1.2原因分析
当汽轮机以单阀的形式运行时，四个高压调门接收相同的阀位指令，同时移动和开度应基本相同。从图1中也可以看出GV2开度、GV4.开度变化趋势一致，GV3开度基本与之重合，GV1当阀位指令基本保持不变时，阀门突然下关开度降低。当开度关闭到一定程度时，GV再次被指示拉回。
GV阀门伺服控制系统的原理如图2所示。
DEH-阀门指令；OFFSET－偏置；AST-遮盖指令；
S-伺服阀上电压值；P-阀位反馈
图2 伺服控制系统原理图
伺服系统的工作原理：DEH输出信号到VCC卡，转换为阀位指令，功率放大器输出S控制伺服阀油动机。油动机位移LVDT变送器转换为位置反馈电压信号P与阀位指令相比，当两者相等时，油动机稳定在一定位置。
调取GV伺服控制参数的趋势如图3所示。
图3 GV伺服控制参数趋势图
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从图3可以看出GV伺服控制系统特性差，阀门缓慢率大。2012年1月30日7:02:04至7:02:44，GV1指令在29.7%～30.2%范围内基本保持不变，GV1阀位突然开始下滑，29.8%关小至23.4%，期间2X轴振由107μm增大至116μm，2Y轴振由108μm增大至128μm。由于GV当指令不变时，实际阀位关闭较小，伺服阀上的电压S值随之由0.06V增大至0.28V，在较大S伺服阀滑阀在值的作用下移动GV开度慢慢拉回，7:02:44至7:08:31，GV1阀位由23.4%逐渐开大到29%.伺服阀上电压9%S值由0.28V减小至0.10V，在2期间，阀门伺服控制系统再次达到新的平衡状态X轴振由116μm降低至106μm，2Y轴振由128μm降低至109μm。
基于以上分析，认为2号轴承振动频繁间歇性波动的主要原因是GV伺服控制系统特性差，阀门缓慢率大。GV1阀门周期性的开度下溜和拉回，使单阀方式下4个高压调门进汽流量不均，在汽轮机调节级处会产生较大的配汽不平衡汽流力，从而引发调节级附近的2号轴承振动出现间歇性频繁波动。而每隔4个多小时的较大幅度振动（振幅超过194μm），认为2号轴承处的油垢与转子接触挤压可能会导致局部高温碳化，产生的积碳会使油档间隙变小，直到与转子接触产生摩擦振动，但在机组正常运行中不具备检查和清理油档积碳的条件。
2 阀门调整试验过程
针对GV分析认为伺服系统缓慢率高的根本原因是EH抗燃油质量恶化(实际试验为9级，不符合6级标准要求GV伺服阀内部异常特性恶化。虽然伺服阀的设计可以在线检查和更换，但必须更换GV1只有在高压进油完全关闭和切断后才能进行，但在实践中GV1.在强制下关过程中，2号轴承的振动迅速增加。如果全部关闭，振动将继续增加到危险值，必须停止机组运行。因此，当时没有在线检查和更换的条件。所以我决定一方面增加EH加强油滤油和再生EH尽快恢复和改进油质检测监督EH另一方面，油质等级开始调整阀门控制模式，以找到合适的目标GV1伺服系统异常情况下的特殊控制模式GV抑制了油档积碳对2号轴承振动的开度变化和影响。
机组四个高压调门和转子位置示意图分别如图4和图5所示。
图4
图5 轴承位置转子示意图
调整试验时，在单阀方式下将GV1指令切割为手动控制，手动控制其开度指令，手动逐渐开放或关闭1%GV1，观察GV1开度对2号轴承振动和轴承温度的影响规律。同时，要求操作人员密切监测轴系统振动、轴瓦温度等主要参数的变化，调整试验过程中的异常情况，按规定及时关闭事故。试验过程如图6所示。
图6
根据制造商提供的运行经验和阀门流量特性曲线，4个高调门开度在45%时基本可以满载运行，45%至100%开度变化时对蒸汽流量影响不大。因此，强制性GV指令，人工控制GV1开度以1%的幅度逐渐扩大GV1当发现阀门(指令变化范围为28%~45%)时GV1开大时，2X、2Y振动显著降低，但轴承温度逐渐升高；强制性GV指令，人工控制GV1开度以1%的幅度逐渐关闭GV1当发现阀门(指令变化范围为45%~28%)时GV1关小时，2X、2Y如果振动显著增加，但轴承温度逐渐下降。GV1开度相对较大，对2号轴承振动范围的抑制作用明显。GV1.指令为45%，其他3个阀门指令为25%X最小振动降至76μm，2Y最小振动降至59μm，但是轴承温度却升高至76.8℃，而且有持续上升的趋势。试验也试图正确GV4通过增加调整试验GV4开度也向上托起转子的力，但现在发现了GV在手动开大的过程中，2X轴振、2Y考虑到轴振显著增加和图中的峰值，GV伺服系统特性好，不再调整。
经过反复的调整试验，认为正常带供热负荷运行中GV1.在35%的指令中，固定指令应尽可能保持在相对固定的开度，以避免伺服系统因负载频繁变化而导致的延迟GV1实际阀位同时频繁波动GV1与其他三个高调门相比，保持相对较高的开度，给转子一个向上支撑的附加力，减少2号轴承载荷，增加最小油膜厚度，使振动相对控制在较低范围内，轴承温度不会升高太大。当机组高负荷运行时GV自动放开指令，让GV1根据阀门的流量特性，与其他几个调门同步开启负荷调节，GV当阀门开度较高时，下滑和拉回的小开度波动对进气流量影响不大，因此对2号轴承振动的影响也相对较弱。
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3 调整方案及操作注意事项
3.1 阀门控制方式的调整方案
在对机组进气方式进行上述调整试验后，决定在机组具备维修条件GV1伺服系统、汽机轴承、油档检查处理前DEH临时采取以下措施：
（1）将GV1阀门指令设置在35%到100%之间。(即单阀方式下高调门指令低于35%时，GV1保持35%指令，当高调门指令在35%以上时，GV1.同时随机调整其他三个调门的负载)。
(2)当汽机超速103%或机组跳闸时，在安全油母管排油的同时GV阀门指令清零。
3.调整阀控方法后操作注意事项2
由于机组为中压缸启动，机组启动挂闸后，主汽门和中主门自动全开，对GV上述调整后，提示操作人员注意以下情况：
(1)机组运行中发生故障跳闸时，虽然安全油管失压GV阀门实际关闭，但一旦重新挂闸，跳闸信号复位，GV1将收到35%的指令重新启动，因此操作人员应在跳闸后联系热控人员GV1.指令解除上述限制后，重新挂闸，避免机组超速。
(2)机组计划停机时，操作人员可提前通知热控人员将GV1.解除限制，恢复上述临时措施，按规定正常停机。停机后，维修人员应彻底检查汽轮机调速系统和轴承油档。
4 调整阀门控制模式后的效果
2012年1月31日晚对GV采取上述临时调整措施后，2号轴承振动如图7所示。
图7 GV1调整控制模式后的振动趋势图
从这个时间长度到48h在2月1日22:00至2月3日22:00期间，机组负荷为160~292MW范围变化，GV1.开度范围在32%~83%之间，其余三个调门开度在18%~83%之间随负荷变化调整。2号轴承振动间歇性波动大大降低，振动值得到有效抑制。X轴振正常在90μm最大值控制在105左右μm以下，2Y轴振正常在80μm最大值控制在107左右μm下面，2号轴承的温度也在正常范围内变化。GV1.阀门控制模式有效抑制了2号轴振动的频繁间歇性波动，取得了良好的效果。
5 结语
针对机组2号轴承振动频繁间歇性波动增大的问题，在机组不具备维修条件的情况下DEH控制系统采取临时措施，调整汽轮机进气阀气阀的控制模式，有效抑制轴振波动的频率和幅度，使机组安全稳定地度过冬季采暖的特殊时期，确保机组在计划停机维护前的安全运行，是从热控专业角度抑制汽轮机轴承振动的成功尝试。后来，在机组计划的停机维护中，安排GV更换伺服阀阀体，汽轮机专业技术人员彻底检查汽轮机2号轴承和油档积碳，清理积碳，改进油档气密封，从根本上解决问题GV1.油档积碳导致2号轴承频繁间歇振动。
EH油质与伺服阀相同DEH控制系统的稳定运行密切相关。今后还需要做好EH一方面，在维护过程中，定期检查、清洗或更换伺服阀和滤网，并按规定进行阀门静态试验缓慢试验；另一方面，在运行过程中应严格执行《DL/T加强571-2007电厂磷酸酯耐燃油运行维护指南的要求EH耐燃油滤油再生，做好工作EH定期检测和监督油油质量，努力改进EH长期保持油等级和质量稳定。
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