地震对汽轮发电机组振动幅度影响的实例分析及预防措施的探讨

旷仲和
华能电力开发公司广东分公司 1. 引言 汽轮发电机组强烈振动，会产生很多不良作用，例如造成轴承损坏，动静摩擦，甚至毁机事故等。我们已知引起汽机振动有很多原因，例如文献[三]中所提到的动静碰磨或大轴弯曲、转子质量不平衡或叶片断落、轴承工作不正常或轴承座松动等原因。但还有一种尚未被我们充分认识而自然界客观存在的原因——地震。1999年台湾海峡一带曾发生频繁的地震，都对HS发电厂的汽轮发电机的振动产生了明显的影响。本文以上述地震对汽机振动影响为实例试图探索地震对汽轮发电机组震动的影响因素，找出其中存在的规律，及提出相应的行之有效的防范措施，尽量避免或降低地震对汽轮发电机组振动的影响程度，确保机组安全可靠地运行。
2.地震对HS电厂汽轮发电机组轴承振动影响的事例
2.1 1999年4月16日2时2分，广东省南澳海域〈东经117.0度，北纬23.5度〉发生4.1级地震。该地震对HS电厂300MW汽轮发电机组各轴承振动幅度产生很大影响。由现场在线震动检测仪测得^#1机各轴承振动振动幅值突变的过程分别见图一至图六所示。
2.2 1999年9月21日1点47分台湾7.6级地震影响HS电厂^#1机各轴承振动及轴振幅值突变的过程分别见图七至图十所示。
2.31999年9月22日8点15分台湾〈北纬24度、东经121度〉6.7级地震影响HS电厂^#1机各轴承振动及轴振幅值突变的过程如图十一至图十三所示。
2.4 1999年9月26日7点53分台湾〈北纬23.6度、东经120.4度〉7.1级地震影响HS电厂^#1机各轴承振动及轴振幅值突变的过程分别如图十四至图十七所示。
3. 地震波对HS电厂^#1机各轴承振动及轴振幅值影响的初摆3.1 有关地震波对HS电厂^#1机各轴承振动及振幅值影响有关数据整理3.1.11999年4月6日2点2分南澳海域4.1级地震对^#1机各轴承振动及轴震影响得数据见表一3.1.21999年9月21日1点47分台湾地震对^#1机组各轴承振动及轴振幅值影响的数据见表二。3.1.31999年9月22日8点15分台湾地震对^#1机各轴承振动及轴震影响的数据见表三3.1.41999年9月26日7点53分台湾地震对^#1机各轴承振动及轴震影响的数据见表四。3.2 地震波对汽机振动影响的初摆3.2.1地震波对汽机振动影响的突发性与短促性表五地震波对汽机振动振动影响经历的时间。振动开始时间振动最大时间振动消失时间xy4月6日南澳4.1级地震2点2分3秒2点2分12秒2分209179月21日台湾7.6级地震1点47分57秒1点49分8秒50分9秒711329月2日台湾6.7级地震8点15分46秒8点16分42秒17分17秒56919月26日台湾7.1级地震7点53分41秒7点54分25秒55分23秒44102 注：x-----影响震动开始至达到最大的相对时间，秒y-----影响振动开始至振动消失的相对时间，秒
根据表五看。从机组受地震影响振动开始增大至达到振动最大值的时间，最短9秒，最长71秒；从开始影响至振动消失，最短17秒，最长132秒。由此可以看出地震对影响的突发性与短促性。如果在如此短促的时间内引起汽机整、震动严重超标，我们应该在事先如何来取对策，这时一个严峻的现实问题。3.2.2地震波对汽机振动影响的幅度从表一至表四可以看出，在地震源发生在基本同一距离而言，地震震级越大，对汽机轴承振动影响的幅值也就越大。当震源较远时，存在影响汽机轴承振动保护动作的潜在危险。从图一及表一可以看出，南澳地域地震引起HS电厂^#1及轴承振动增大所经历的时间约9秒，其中汽机^#1、2轴承振动增大超过汽机振动保护动作设定值100um以上所经历的时间为2.9秒，达到的最大振幅分别为125和119um.而汽机设定跳级条件是 a.任相临两个轴承绝对振动的值同时达到100um,b, 延期三秒后即动作跳级。从本事例看。a.条件已满足，b,条件尚不满足，但已相当危险《实际经历超过允许值的时间2.9秒，离跳级延时3秒仅差0.1秒）。因此地震波引起汽机轴承震动骤升，超过汽机震动安全允许值时，对汽机的安全可靠运行存在着潜在的危险。 3.2.4 地震波传播时间与地震烈度之间的关系如果把上述4个事例中的地震波传播时间与地震烈度之间的数据描绘在直角坐标系可以看到地震波传播时间与地震烈度几乎成线性关系，如图十八所示。但是否所有的地震都遵循这个关系，尚需继续得到实际的证明。3.2.5地震波对汽机轴承垂直振动及相对轴震的影响很小〈本机组轴震支承点是装在机壳上〉通过上述实例资料都充分表明，地震波发生后引起汽机轴承水平急聚增大。而对汽机轴承垂直振动影响较小。对相对轴震影响更小，甚至没有丝毫影响。从这一事实可以分析到：a: 上述地震都是占水平成分较大的直接波，b:上述事例虽然未能测到的震波发生的频率及相位，但从各轴承震动发生的时间及振幅变化周期来看，可以认为地震波对汽机各轴承振动的影响是同相的；而相对轴振是转轴在轴承中的相对震动。所以地震波能对轴承造成水平振动较大的影响，但对轴承垂直振动及相对轴振影响很小。