余热电站新装机组振动大的原因分析及处理

2015-04-05买荃吴思龙

水泥技术 2015年4期

关键词：汽缸轴瓦轴承座

李　随，买荃，吴思龙

余热电站新装机组振动大的原因分析及处理

李随11，买荃22，吴思龙3

针对余热电站新装机组启动中出现的轴承振动大现象，根据轴承振动的几种变化特点，分析了导致机组振动大的原因，并提出解决缺陷的处理方法。对余热电站新装机组的启动试运行，具有一定的指导意义。

新装机组启动试运；轴承振动值增大；热膨胀受阻

1　概述

有些余热电站的新装机组在启动试运时，会出现轴承振动大、超过规范要求的现象，影响到汽轮发电机组的正常运行，严重者会危及电站设备及运行人员的安全。因此，轴承振动大的问题应引起足够的重视。

2　轴承振动大的几种常见形式和特点

2.1振动值随着暖机时间的延长而增大

（1）机组冲转，升速到低速暖机时，初始振动值不大，随着暖机时间的延长，振动值逐渐增大。

（2）低速暖机振动值增大后，设备有明显的摆动。

（3）随着中速暖机时间的延长，振动值逐渐增大。较严重时，振动值会迅速增大至接近联锁保护的设定值。

（4）如缩短中速暖机时间，以较小的振动值进行机组的升速，则过临界后振动值会迅速增大，接近联锁保护的设定值，只能打闸停机。

2.2振动值随着转速上升而增大

（1）机组在低速或中速暖机的初始和结束的时间内，其振动值变化不明显。

（2）随着机组的升速，振动值迅速增大。在通过临界转速时，振动值增大，超过其临界转速规定的最大振动允许值，即接近100μm。

应注意的是：通过临界转速时，其机组振动一项的联锁保护设定值是解列的。

2.3在某一转速范围内振动值突然增大

（1）中速暖机结束，汽轮机升速，通过临界转速时振动值亦正常，但在接近额定转速或在危急遮断器进行超速试验的升速过程中，振动值突然增大，超过规范要求。

（2）出现上述现象时，转速范围较小，一般不超过50r/min，但振动值增大很快。

3　轴承振动大的原因分析及处理措施

3.1振动值随着暖机时间的延长而增大的原因及处理

（1）低速暖机时，即出现振动值随着暖机时间的延长而增大的现象，其大多是由汽缸膨胀严重受阻造成的。

后汽缸以左右两侧托架作为支撑，搭在左右两侧的后汽缸导板上，托架与导板的滑动平面起到支撑汽缸和保证受热膨胀位移的作用。机组冲转时，受真空、温度等参数变化的影响，汽缸的热膨胀随之变化。

检查后汽缸与排汽短节连接法兰的四周侧边，如在连接法兰的侧边与排汽缸的基础孔洞垂直面发现有二次浇灌时的填充杂物，相当于固定了后汽缸，使热膨胀受阻，造成低速暖机时振动迅速增大。

出现上述振动情况时，应立即停机，凿开填充在四周的灌浆水泥或其他杂物。实践表明，即使汽缸与基础接触点较少，其振动的影响也是很严重的，必须迅速停机处理。例如，某余热机组检查发现，仅是因为在排汽缸与基础垂直面之间落下一块钢板，卡在间隙处，也同样出现了上述振动增大的问题。

（2）中速暖机时，振动值随着暖机时间的延长而增大，其原因也是由于前轴承座及汽缸的膨胀受阻所致。

前轴承座架带有纵向键，不影响前后滑动。而前汽缸是靠猫爪搭在前轴承座的猫爪横销上，汽缸热膨胀时，通过猫爪向前推动前轴承座。

影响机组膨胀的因素如下：

a汽缸和前轴承座连接管道的支架。管道与滑动支架之间的滑动面不允许点焊固定。如发现支架有固定点，应将接触的焊点打磨，平面之间打磨至光滑。尤其要注意主蒸汽管道和补汽管道的支架。

b前轴承座连接的油管道。对压力油管道，管道设计布置时应充分考虑设置能够吸收热膨胀余量的弯管段。对润滑油回油管道，其刚度大，不易漏油，多数汽轮机厂家都配套提供波形补偿器。

发现油管道影响热膨胀问题时，应考虑增加弯管的修改设计，对回油管道应增设波形补偿器。

c凝汽器连接的循环水管道和凝结水管道。循环水进出口管道配置有伸缩蝶阀，安装时应留出压缩余量，试运时应注意检查伸缩节的限位螺栓，松开沿压缩方向的限位螺母。凝汽器水侧放水管安装时应注意不要将排水管直接埋入地面以下，应改为水平管段排地沟并有膨胀余量。应在凝结水泵入口管道的垂直管段设置波形补偿器。

无论是低速暖机还是中速暖机，都应该检查前轴承座处的绝对膨胀值是否正常。如暖机过程中，振动值持续增大，绝对膨胀值不变，则多数为机组热膨胀受阻的原因造成的。

一般而言，同型号机组膨胀值不会出现较大偏差。为掌握热膨胀的精确数据，机组第一次启动时，应在前轴承座处架百分表，监测和记录各转速时间阶段的热膨胀值，便于准确分析振动故障原因。

3.2振动值随着转速的增加而增大的原因及处理

（1）汽-发联轴器的中心偏差。

大多汽机厂家会提供联轴器中心偏差的标准。未提供标准的，可以按照汽轮机安装技术规范的要求进行。需注意的是，初找汽-发联轴器中心合格，进行如二次浇灌、油循环结束等工序后，应复查校验联轴器中心偏差的变化。

联轴器中心偏差超标，应分析其超标的影响因素，进行消缺，并重新找联轴器中心。

（2）各轴瓦垫块接触情况、轴瓦紧力和瓦顶间隙。

检查轴瓦垫块与轴瓦球面座接触面的接触情况，垫块不能出现悬空现象。例如，某余热机组初次启动时，在低速暖机后的升速过程中，1号瓦和4号瓦即发生振动迅速增大现象。检查发现，4号轴瓦的3件垫块中，左右两侧垫块的接触面积仅约为25%左右。分析原因认为，正是由于其4号瓦轴瓦垫块的悬空现象，造成轴系在4号瓦处摆动，发电机转子则以3号瓦处作为支点，形成4号瓦向下，作用在汽轮机转子2号轴瓦和1号轴瓦的弯矩，导致其负载交替减小或增加的变化，在轴系摆动的作用下，1号瓦的振动值也出现增大。

轴瓦紧力和顶隙影响轴承的稳定性，如轴承的稳定性差，受其他因素的影响容易使机组振动超标。因此，出现上述接触、紧力和间隙等数据超标时，应重新调整处理。

（3）转子的动静部分摩擦。

以下几项是摩擦造成振动大的因素，但一般情况振动值不是很大。在机组运行时，用探针可以检查确认。

a汽轮机转子与汽缸前后轴封汽封块的摩擦，严重时汽缸轴封处可见到摩擦火花。这是由于安装调整时汽封的通流间隙过小造成的。如果摩擦不严重，可维持某一固定转速暖机，观察振动和摩擦情况，直至摩擦消失，再继续升速。如果不能消除摩擦，只能揭缸处理。

b汽轮机转子与前、中间轴承箱阻汽挡板的摩擦。这是由于安装调整时预留的间隙过小造成的。可揭开轴承箱，用塞尺检查和调整阻汽挡板的径向间隙，必要时拆下阻汽挡板打磨或刮研处理阻汽挡板。

c发电机转子与静子前后端盖的风挡摩擦。这是由于安装调整时预留的间隙过小造成的。可揭开发电机静子端盖，用塞尺检查和调整风挡的径向间隙，必要时拆下风挡刮研处理风挡。

3.3在某一转速范围内振动值突然增大的原因及处理

如上所述，机组接近额定转速或在进行危急遮断器超速试验的升速时，振动值突然增大，超过规范要求。这一振动特点通常源于油膜振荡的发生。

油膜振荡的主要特点，一是可产生与转轴达到临界转速时同等或更加激烈的振幅；二是发生于转轴两倍临界转速以上，其甩动方向与转轴旋转方向一致。

由上述特点得知，油膜振荡的危害很大，可破坏轴承或整台机组。

某余热机组升速至2 970r/min时，机组振动迅速增大，检查和处理影响热膨胀的因素后再次启动，使用动平衡仪监测其振动频率为2X，恰好为临界转速的两倍。分析认为，此为典型的油膜振荡引起振动增大的案例。

造成油膜振荡的原因：

（1）刮研轴瓦的方式不正确。依据部分汽轮机厂家要求，汽轮机轴瓦不需现场刮研，因此，一些安装单位通常不对轴瓦进行刮研，还有一些安装单位刮研轴瓦的方式不正确，即不能保证轴瓦接触面和接触角准确。某余热机组在过临界时振动增大，消除膨胀等缺陷后，在超速试验的某一转速时出现油膜振荡现象。轴瓦经刮研处理后，消除了油膜振荡的缺陷。

在处理油膜振荡缺陷时，采用正确的方式检查和刮研轴瓦是必要的。

（2）接触角度过大，即轴瓦的比压较小。油膜振荡的理论研究表明，比压较小，则发生油膜振荡的几率增加。一般汽机厂家规定，轴瓦乌金的接触角为60°～75°。

处理油膜振荡缺陷时，应减小轴瓦的接触角以增加比压。一般认为，轴瓦刮研时，保证接触角度为60°即可。

（3）润滑油油温较低。根据油膜振荡的理论，润滑油温度低，油粘度较大，轴承稳定性差，则发生油膜振荡的几率增加。

处理油膜振荡缺陷时，应在启动时适当提高润滑油温度。一般认为，保证润滑油温度为40～45℃是合理的。