高效反动式汽轮机轴承振动分析及处理卢如飞

高效反动式汽轮机轴承振动分析及处理卢如飞

卢如飞郑阳

（金华宁能热电有限公司浙江金华321000）

摘要：汽轮发电机组的组成结构具有复杂性，各系统及部件精密度要求较高，轴承振动大是汽机运行存在较多的问题。一旦发生振动将会影响机组出力降低经济性，重者将给机组带来严重危害，直接影响安全运行。本文通过对正常运行中的机组进行分析、检查、维修，排除各振动因素，结合该机组特点，重点解决轴承油挡积碳问题，采取有针对性的措施，从而解决汽轮发电机组的振动问题，对同类型机组出现的情况有一定的借鉴作用。

关键词：汽轮机；振动；油挡；积碳；压缩空气

1、引言

根据汽轮机在实际现场运行过程中，存在长期性、不间断运行，负荷波动较大，汽轮机将会发生一些故障。汽轮机振动变大的故障频频发生，振动不是持续进行，间隙性发生，这对检修判断带来一定的困难。现场通过三次检修，逐步分析问题，有针对地对转子中心、汽缸膨胀、支吊架运行位置等进行排除。重点分析间隙性的原因，结合该机型的特点，检查发现是轴承油挡处问题。因此在实际生产运行中，汽轮机轴系振动的分析研究方法，对工作中解决设备故障的意义很大。

2、汽轮发电机组介绍及问题描述

浙江金华某热电厂使用杭汽高温高压背压式汽轮机，1号机组型号：HNG40/32，压力/温度：9.2Mpa/535℃，功率：15MW，通过齿轮箱变速后拖动发电机运行。汽轮发电组的测振监测使用本特利测振仪在线监测，在汽轮机前后轴、齿轮箱输入输出轴、发电机前后轴各安装两个互为90度角的测振仪。该机组运行工况白天夜晚热负荷波动较大，最大波动达50%。

问题描述：（1）自设备安装运行半年后该汽轮发电组的发电机的前后轴振均上升至100um以上（如图一），现场瓦振正常30um左右；（2）汽轮机的后轴振动也发生间歇性升高超过报警值52um【1】，升高至高点后迅速下降至正常30um以下（如图二）。

（图二）汽轮机后径向轴振发生间歇性振动

3.汽轮发电机组轴系振动的分析处理

（1）联系热工仪控对本特利在线测振仪进行检查；

（2）根据运行曲线，综合分析汽轮机润滑油温对汽轮机轴振的影响，适当提高油温，从42℃到45℃；

（3）分析轴瓦类型对油膜振荡的影响程度，汽轮机安装的是可倾瓦，抗油膜振荡的能力较强；

（4）检查猫爪和滑销系统是否卡涩，膨胀不均匀导致碰磨发生，对振动影响【2】；

（5）通过运行方式的调整，在加减负荷时尽量放慢速度（高效反动式汽轮机更应注意），减少热冲击【3】；

（6）通过对发电机轴振和汽轮机转速的分析，振动随转速上升而上升，初步判断发电机的高速动平衡存在问题。

4、汽轮发电机组轴系振动的检修处理

通过以上分析调整，汽轮机轴振没有继续扩大，决定适时切换机组进行检修。

2018年4月，第一次对该机组进行大修，发现以下问题：

（1）测量汽轮机转子与汽缸的中心，发现后轴封处的转子中心偏左0.41mm，后汽封处的径向间隙设计值0.20~0.40mm。因此，转子中心如此大的偏移量必然导致后轴封处的汽封齿磨损，如下图三；

图五汽机前后油挡

本次检修中发现的问题结合前期的分析，具体处理措施如下：

首先我们通过把中心调整到规定值，更换发电机#3新的轴瓦；针对油档积炭问题，在油档靠汽机侧单独增加一片铝制油档，起到隔热左右；

其次要求发电机厂家对我们的发电机转子进行现场高速动平衡的测试。实际测试多次，共计加装了224克平衡块。

通过以上的检修，2018年5月开机运行一个月，发现发电机的轴振正常50um以下；汽轮机后径向轴振，刚运行一个月左右还正常，数据均在30um以下，而之后轴振又开始恢复原样，间歇性变大【4】。

2018年10月，第二次对该机组停机检修：

检修发现汽轮机的排汽端转子中心又向左偏移，超出标准。（1）根据上次的检修情况，重新调整了转子的中心【5】；（2）我们对汽轮机排汽管道的支吊架进行了调整，往下松了半圈；（3）现场检查发现汽轮机抽汽的支吊架安装有问题，不能随管道膨胀，可能是导致汽缸（汽缸为下猫爪支撑的方式）偏移的原因，之后对该支吊架进行了修改，改为活动支吊架。

检修完成后进行开机后半个月左右，汽轮机后轴振又开始间歇性变大【6】。

2019年2月，第三次对该机组停机检修：

重新对汽轮机的前后径向瓦的油挡进行检查，发现油挡积炭（前油挡积炭尤为明显），如下图六。

图六前轴承油挡积炭

经过油挡增加隔热铝板后的油挡积碳仍然很严重，没有解决根本问题。针对这种情况我们吸取前两次的检修经验，对轴瓦油档进行了专门分析。

油封环装在前、后轴承座靠汽缸侧端部，其作用主要是阻止轴承座中飞溅的回油沿着转轴向外泄漏，同时也能阻止汽封漏汽进入轴承座。油封环结构如图七所示。

油封环沿水平剖分，上、下半之间用螺栓连接，油封环由螺栓固定在轴承座端面。油封环体嵌有密封齿，为达到良好的密封效果，允许齿与转轴的径向间隙小于径向轴承的轴瓦间隙，但必须确保转子是由径向轴承支承，而不能搁置在密封齿上，为此，必要时可修整下半密封齿，使最低点处密封齿与转子的径向间隙≥0。由于密封齿是用工业纯铝制作的，所以即使齿尖与转子相碰擦亦不会损伤转子。

油封环是油封和气封的组合，密封齿与转轴构成的油封在转子上甩油盘配合下阻止轴承座内的油外漏，根据这一结构，我们想如果通入一股仪用压缩空气，充气接口与环形腔A连通，经充气孔a、b充至环形腔室B后由密封间隙向两侧排出，这样一则杜绝了轴承座内回油的向外泄漏，另一方面也将冲向轴承座的汽封漏汽吹除掉，从而减少传到轴承座的热量，排除了轴承座回油带水的隐患【7】。

图八第三次检修后的运行画面

5、结束语

（1）通过三次对汽轮发电机轴振的检修，可以看出，汽轮机振动是一个复杂的问题，需全面地进行分析，排除各方面因素，找到了机组振动故障原因及其机理。

（2）重点针对间隙性振动进行分析，处理轴承油挡积碳问题，对该类型振动问题积累经验。

（3）处理积碳问题加装仪用压缩空气只是其中一种方法，如果有条件使用氮气效果应该最好。

参考文献：

[1]谢蔚扬．汽轮机碳化摩擦振动分析．华东电力，2000（8）；

[2]牟法海，卢盛阳，王文营．汽轮机动静碰磨故障的原因分析及处理．热力发电，2000（3）；

[3]杨晓平，张逸.高效反动式背压汽轮机在热电厂的应用.热电技术，2013（1）

[4]赵建民，安志勇，靳旺宗等，北重３３０ＭＷ机组间隙性振动原因分析及处理2014（8）；

[5]王辉.小型背压式汽轮机径向轴承振动故障分析[J].设备管理与维修，2017（2）：89-91；

[6]李森林.汽轮机间歇性振动故障的处理方法[J].中国设备工程，2016（13）：41-43；

[7]李俊峰，汽轮机油挡积碳问题的分析与处理．江西电力，2017（2）。

作者简介：

卢如飞，1982年8月出生，男，浙江兰溪人，硕士学位，金华宁能热电有限公司副总工程师，中级职称；