燃气轮机转子“弯曲”的原因及对策

王淑琴

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨 150046）

0 引言

机组跳闸时，发电机组透平排气口处的振动传感器测到了很高的振幅峰值。经检验振幅峰值日益增大，主要发生在中间变负荷和启动过程中。振动数据表明，这种振动峰值是由于轴封碰磨、导致转子弯曲引起的。

1 燃气轮机转子“弯曲”的辨别

1）热点的产生。

排气端轴承的热敏感度由于轴承的一块支承腹板出现裂纹而加剧，由于有裂纹致使该腹板被高温排气加热膨胀的程度大于其他腹板。排气端轴承的活动，加上转子最初未准确对中，是轴封碰摩而产生振动峰值的根本原因。

轴系中轴封的轻微碰摩一般会导致转子出现局部热点，使转子的该区域产生弯曲。这种弯曲改变了平衡状态，引起较高的振幅，反过来又加剧了碰摩，进一步增大了振幅。这种恶性循环将持续下去，直至系统的负荷、转速发生变化，使气缸或转子不再碰摩或者轴封间隙增大不再碰摩。

转子振幅的增大是转子不平衡量增大或转子支承系统（轴承、轴封、基础）刚度下降的结果。

2）通过低速转动予以确认。

转子振幅的瞬间变化是在转子不平衡状态瞬间变化的结果，且是由转子弯曲所引起的。转子弯曲几乎都是在轴封区由轻度到中度碰摩的结果。弯曲导致不平衡状态的增大并加剧碰摩，直至轴封间隙增大，或通过气缸热位移改变转子位置，或随转子转速变化使振幅变化而消除碰摩。

进而可以通过低速转动下的数据找到转子弯曲的证据。此数据采集自转子转速低于l0%的额定转速，此时在系统中没有足够的动能引起转子振动。在近发式传感器上测得的振动加剧是因为轴的表面缺陷（划痕，锈蚀），或因转子发生弯曲。

如上所述，当发生碰摩、转子弯曲时，转子的平衡状态发生变化。虽然振幅变化比较明显，但是在数据方面重大的变化是整个振动矢量的长度变化。在稳态全负荷运行过程中，振动矢量的整个变化幅度为7 mils，相位180°。这种程度的振动矢量变化充分表明转子已因碰摩而产生弯曲。

此后，机组进行了大修，修补了轴承支承腹板的裂缝。停机之后，机组进行了重新对中，再启动时所有轴承处的振动都小于1.5 mils。

2 转子的两种弯曲类型

上文叙述了由于燃气轮机的找中不当和轴承支承点的裂缝引起了气封碰摩。气封碰摩在其接触处形成了一个热点，使转子热弯而产生振动峰值。在这种情况下是碰摩引起了转子弯曲。以下着重分析导致转子弯曲的另一个常见原因，如何造成，以及如何识别其典型的振动征兆。

另一种类型的转子弯曲是转子弯曲成沿转轴回转的一条曲线，这种弯曲还会呈现一种非常复杂的螺旋形状。旋转弯曲会导致间隙减小，而且可能产生气封碰摩。

设置偏心度监测仪是检测并防止转子在启动过程中出现过度弯曲现象的一种措施。借此可以在盘车、低速回转或启动时利用一个近发式传感器获得振幅的峰值。然后利用这一数据来确定是否继续启动或盘车，直至弯曲在暖机过程中逐渐消除。

然而转子弯曲从来不会单独产生作用，始终存在有一定程度的残余不平衡量。残余不平衡量和转子弯曲相加，根据相位关系，导致运行转速下的反响提高或下降。

振动监测器的幅值直接受到低速回转值的影响。监控器的振幅读数可能受到低速回转值的影响而升高，也可能受到同样的低速回转值的影响而得到抑制，这取决于低速回转信号和振动反响之间的相位关系。在任何情况下都可以利用经补偿和无补偿的波特图、极坐标图和轨迹数据值获得实际振动反响与转子弯曲反响之间的关系曲线。

3 补救措施

如果怀疑是暂时性的热弯曲，则应在停机后的盘车过程中监测振幅值，其值应随着暂时性弯曲的消失而逐渐降低。受生产上的压力，迫使许多工作人员启动过快，结果就导致碰摩的产生。当弯曲难以消除时，可能要求转子在不同的限定转速下反复盘车，然后通过逐步提高转速，直至振动降到可接受的程度。

4 结语

永久性弯曲可以通过在适当位置施加配重，使之产生与弯曲相对的平衡力予以补偿。因为弯曲现象可能会发生变化所以过程必须十分谨慎。根据弯曲现象的变化情况，平衡力可能会变为一种不平衡力。如果转子产生极度弯曲，就可能要求将整根转子卸下放在立式炉中进行热处理，也可能予以报废。