关于某公司汽机振动异常的分析与处理

王佳宇

广东粤电新会发电有限公司 广东省江门市 5 29152

摘要：本篇文章就某公司汽机振动异常进行了分析与处理，汽轮机作为燃气发电厂的重要组成部分，它的振动直接影响燃气电厂机组的稳定运行，是重要的参数指标。通过对影响汽轮机振动的多个因素进行判断，最后找到振动异常原因，提出了临时解决办法后又对其进行改造，最后解决汽轮机振动异常，也为大家提供汽轮机振动异常时提供思路。

关键词：汽轮机；轴承振动；轴封

引言

汽轮机轴承振动作为汽轮机安全稳定运行的重要参数，其影响因素众多。通过分析参数的异常，以及改变影响因素来观察变化情况，本次研究数据来自某公司#1汽轮机调试期启机过程。

一、振动异常问题描述

1）汽机首次定速3000rpm

主汽压力3.26MPa，主汽温度369.6℃，再热器压力0.71MPa，再热器温度367.2℃，轴封均压箱压力56kPa，轴封母管温度260℃，真空-85.4kPa，润滑油温度44.9℃，偏心48.9µm。

汽机冲转过程中各轴承轴振均小于51µm，汽机首次定速3000rpm，#1-#6（X\Y）轴瓦振动由52µm\35µm、93µm\114µm、102µm\164µm、70µm\131µm、31µm\9µm、37µm\17µm开始逐渐下降至49µm\38µm、66µm\59µm、68µm\77µm、54µm\61µm、33µm\25µm、66µm\21µm，随即2Y\3Y\4Y开始连续爬升，一小时后，2Y\3X爬升至238µm\246µm主控室手动停机，惰走过程中各轴承振动最大如下表：

表1 汽机第一次停机惰走振动最大参数表

通过汽机惰走各轴承振动数据可以判断，汽机大轴已出现明显弹性弯曲及碰磨，就地听针听音检查未发现明显金属碰磨声，半小时后偏心下降至原始值，各轴承轴振均小于15µm，大轴已恢复正常状态。

2）汽机第二次定速3000rpm

汽机连续盘车16小时后再次启动，主汽压力3.24MPa，主汽温度388.8℃，再热器压力0.743MPa，再热器温度384.2℃，轴封均压箱压力62kPa，轴封母管温度272℃，真空-86.4kPa，润滑油温度44.8℃，偏心49.9µm。

汽机定速3000rpm时轴承各轴振均处于正常状态。稳定2小时后3Y\4Y开始由75µm\65µm缓慢爬升，此时轴封均压箱供汽压力60kPa，温度275℃，低压轴封供汽压力显示坏点（负压状态），温度175℃。监视各轴承轴封冒汽情况，缓慢提升轴封供汽均压箱压力，最终均压箱压力提升至99kPa，低压轴封压力提升至0.3kPa，当低压轴封供汽压力呈正压状态时，3Y\4Y爬升至最大171µm\145µm出现明显拐点开始下降至106µm\63µm。而2Y\3X振动由于低压缸振动引起轴系不平衡，出现碰磨导致振动连续爬升，最终主控室手动停机，惰走过程中各轴承振动最大如下表：

表2 汽机第二次停机惰走振动最大参数表

通过汽机惰走各轴承振动数据可以判断，汽机大轴已出现明显弹性弯曲及碰磨，就地听针听音检查未发现明显金属碰磨声，半小时后偏心下降至原始值，各轴承轴振均小于15µm，大轴已恢复正常状态。

二、原因分析

1、润滑油温度影响

汽机定速3000rpm后振动偏大，做润滑油变油温扰动试验，调整润滑油温43℃-47℃之间波动，发现油温对振动无明显扰动现象。

2、汽机轴系3000rpm不平衡量

汽机两次开机过程，发现大轴在1330rpm、1650rpm存在明显共振点，定速3000rpm初期轴系状态振动良好未发现明显不平衡量，未发现其他谐波频率分量，结合就地顶轴油压力表数值均处于稳定状态，可以判断各轴承油膜无明显异常。

3、缸体膨胀不畅对机组振动的影响

汽机启动前在缸体高中、低压缸各膨胀自由点均架设千分表以监测缸体现场实际膨胀，并且结合DEH膨胀数据可以看出汽机冲转过程中，高中、低压缸随着汽机缸温上升各点膨胀均匀、速率等同，均未发现监控点内存在明显膨胀不均匀现象，现场检查汽缸滑销系统正常，各管道支吊架销子均已拔出，同时机组暖机及定速3000rpm过程中高、中压缸上下壁温差均未超过15℃，可以排除缸体温差大导致缸体变形形成动静碰磨。

4、低压轴封压力对机组振动的影响

汽机第三次启动定速3000rpm2.5小时后，3Y\4Y开始由75µm\65µm缓慢爬升，此时轴封均压箱供汽压力60kPa，温度275℃，低压轴封供汽压力显示坏点（负压状态），温度175℃；随即监视各轴承轴封冒汽情况，缓慢提升均压箱压力，最终均压箱压力提升至99kPa，低压轴封压力提升至0.3kPa，当低压轴封供汽压力呈正压状态时，3Y\4Y达到最大171µm\145µm出现明显拐点开始下降至106µm\63µm。

当汽机定速3000rpm，由于低压轴封供汽处于负压状态，吸入部分冷气，一段时间后低压缸两端轴封齿遇冷收缩（就地听针听音发现声音较浑浊，存在水汽现象），低压轴封齿开始碰磨，导致3Y\4Y振动逐渐爬升，随即引起相邻2X\3X振动逐渐爬升，即使通过增加低压轴封压力振动响应不太明显，此时大轴已出现弹性变形且轴封连续碰磨，导致2X\3X振动逐渐爬升，直至最后手动停机。通过振动参数及现场实际情况分析，3Y\4Y振动对低压轴封供汽压力响应非常明显，可以判断低压轴封供汽压力不足是该汽机定速3000rpm后振动爬升主要原因。

三、低压轴封供汽不足导致振动异常分析

1、轴封系统概述

本汽机每个汽缸两端装有汽封体和汽封圈，汽封圈上汽封齿环绕转子，表面仅留有为防止在运行过程中发生接触的间隙。在汽轮机启动时，凝汽器抽真空，汽缸内的压力低于大气压力，供至“A”腔室的汽封蒸汽在一侧通过汽封漏入汽轮机汽缸内，在另一侧漏入“B”腔室，汽封冷却器正常运行，使“B”腔室维持压力稍低于大气压力，因而空气通过端汽封漏入“B”腔室，形成汽气混合物，通过一个与汽封冷却器相连的接口，从“B”腔室被抽出。（见图1）

图1 汽机轴封供汽示意图

汽机低压轴封腔室由一个23级平齿内轴封圈“a”、一个25级平齿隔板轴封圈“b”、一个27级平齿外轴封圈“c”、由低压内轴封进汽孔“1、2”及回汽孔“3、4”组成的进汽腔室“A”和由低压外轴封进汽孔“5、6”及回汽孔“7、8”组成的回汽腔室“B”组成（见图1及图2）。

a

bBBB

cCCCCCCC

图2 汽机低压轴封腔室内部结构图

2、轴封供汽压力不足原因分析

轴封系统正常运行时，轴封均压箱供汽至低压轴封母管，由“1、2”号进汽孔送入低压内轴封腔室“A”，通过“a”圈轴封环密封低压缸防止泄漏真空，冗余轴封蒸汽通过“b”圈轴封环溢流至低压外轴封腔室“B”，通过“7、8”号回汽孔回至低压轴封回汽母管，形成正常轴封蒸汽回路系统。

本汽机经历两次冲转定速3000rpm，2-5小时后振动缓慢爬升导致停机，结合厂家反馈及检查安装单位施工记录发现，本汽机在安装初期由于厂家设备图纸未明确标明，安装单位未将“A”腔室内轴封回汽孔“3、4”及“B”腔室轴封进汽孔“5、6”封堵，导致低压轴封内外腔室8个进气孔均为通孔，如图2所示，轴封蒸汽通过“1、2、5、6”孔进入低压轴封腔室，通过“3、4、7、8”回汽孔回至低压轴封回汽母管，出现低压内、外轴封腔室“混腔”现象，即“b”圈隔板低压轴封环未起到明显作用。

回汽母管孔径较大且为负压，导致出现轴封供汽母管说明书要求0.107～0.11MPa(a)之间，而实际情况提升轴封供汽母管压力至60kPa，仍无法满足汽机正常运行要求，低压轴封齿连续吸入冷空气开始收缩变形，一段时间后低压轴封齿开始碰磨（就地听针听音声音较浑浊，存在水汽现象），导致3Y\4Y振动逐渐爬升，随即引起相邻2X\3X振动逐渐爬升，大轴出现弹性变形且轴封连续碰磨，导致机组振动逐渐爬升，直至最后手动停机。

四、解决方案

1、永久性技改方案

低压缸揭缸，封堵多余的进、回汽孔，重新调整轴封参数。此方案如若执行可彻底解决低压轴封“混腔”、轴封参数要求高等问题，进而可有效避免再次出现因低压轴封供汽压力不足而导致的汽机振动异常问题。

2、临时性解决方案

由于机组已进入整套启动阶段且低压缸揭缸耗时较长，为保证该厂能按时顺利投产，最终采取在低压轴封回汽母管增加一个手动闸阀（见图3）的临时解决方案。用以控制低压轴封回汽量，使低压轴封供汽量能达到密封低压缸轴封腔室条件，使汽机能正常运行。

图3 低压轴封新增回汽手动门示意图

低压轴封回汽手动门增加完毕，汽机再次送轴封，缓慢将低压轴封回汽手动门截流，降低低压轴封回汽腔室内压力，调整汽机各轴封端部均为“不吸汽、不冒汽”状态后，汽机再次冲转一次成功，定速3000rpm后再未出现过由于低压轴封“混腔”导致低压轴封供汽不足而机组振动爬升等现象，此问题得到暂时解决。

结束语

通过临时低压轴封回汽手动门增加完毕，汽机再次送轴封，缓慢将低压轴封回汽手动门截流，降低低压轴封回汽腔室内压力，此后启机此问题得到暂时解决。之后在该汽轮机大修改造时对轴封封堵多余的进、回汽孔，该汽轮机振动异常得以解决。

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