主风机组冒油和振动异常的分析和排查

佘晟凯（中国石化集团公司燕山分公司，北京 100000）

机组由AV40-12型轴流压缩机、TA600-SFC型齿轮箱和YKS900-4WF1型电动机组成，机组功率为6300KW，作为装置的关键机组，开工前启动备用主风机，为两器系统供烧焦用风，待两器运行正常并产生合格烟气后，再启动烟机机组进行能量回收，机组轴系统见图一。

图一 轴流压缩机轴系图

1 故障情况简介

2016年6月装置电驱轴流压缩机机组于安装完毕后进行试车工作。首次试车，按照试车前检查要求，做好了各项工作，启动盘车电机时过载跳闸，重新手动盘车，虽然可以盘动，但是盘车比较费力，在电气专业修改盘车电机过载保护参数后，机组顺利盘车。盘车15min后，启动机组，机组因多次故障停机排查和启动，故障大概过程如下：1）启动后瞬间，现场齿轮箱联轴器护罩排气管大量润滑油和油气冒出；2）冒油和瓦温高故障处理后，机组再次启动，在关闭出口放空阀试验机组性能时，齿轮箱低速轴联轴端振动逐渐升高至90μm，超过联锁值。

2 联轴器护罩冒油成因分析、排查和处理

2.1 故障现象

首次启机瞬间发现联轴器护罩顶有大量润滑油和油气冒出，观察回油管油量，也随护罩冒油呈现波动状况，停机后机组进入自动盘车状态，在低速运转时冒油现象消失，初步怀疑供油量过大，预将供油压力调低，而此时供油压力为0.05Mpa，径向瓦所要求最低油压，而调整进油管线上调压阀时发现压力最大只能调整至0.05Mpa，无法调高。

2.2 原因分析和排查

根据上述现象，初步判断由于轴瓦两端油挡片间隙太大使泄油量大，0.05Mpa的供油压力，要比相同供油压力和正常油挡间隙条件下的供油量大许多，导致大量润滑油进入轴瓦后在转子高速作用下从油挡片快速漏出，进而导致润滑油从护罩顶冒出。拆解后验证了此推测，复测油挡间隙0.65mm，远超规定0.30mm，遂更换备件，将间隙值调整至0.20mm，将油压再次调整至0.08Mpa。在启动油雾风机后再次启机，冒油现象减轻但为消除。

检查回油管倾斜度正常，能确保正常落油，说明轴承室之外回油系统正常。由于低速盘车时无此现象，当达工作转速时大量油和烟气冒出，结合轴承室结构，推断本故障很大可能性在于轴承室结构问题上，拆解后发现径向瓦右侧两个提供穿线和回油作用的孔由于铸造缺陷太小，仪表专业安装人员安装热偶时，以为仅仅作为穿线孔，忽略并未上报此问题，且轴承室上回油孔距轴承室底部较高，大量润滑油聚集在轴承内，无法及时排出，被高速运转的联轴器搅动，同时产生油气从护罩顶冒出。最终将转子抽出，扩大回油孔，打磨回油孔至回油管壳体，再次启机后，轴承室油封漏油和联轴器护罩冒油问题完全解决。

3 振动超联锁的成因分析、排查和处理

3.1 故障现象

冒油和瓦温高报故障处理后，再次启机，机组在空负荷状态下运转30min，各测点指标正常，逐渐开大静叶角度至50°，此时齿轮箱低速轴联轴端振幅由10μm小幅上升至23μm，再次静叶角度下再次运转30min后，机组无异样，操作人员逐渐关闭出口放空阀，当出口压力憋至0.15Mpa时，齿轮箱低速轴振X通道升至62.83μm，无下降趋势，Y通道轴振1.8μm。检查两个通道GAP电压趋势，X通道正常，Y通道电压值显示-3.18V无明显变化，通知仪表专业进行检查，在运转状态下，仪表人员将X通道联锁盘路，并将该通道外部接线拆下并转接至Y通道测点上，此时室内显示Y通道振动95μm，由于远超联锁值70μm，立即手动停车。

在仪表专业排除故障后，考虑可能机组出厂后放置在现场时间过长，导致齿轮啮合出现问题，促使轴振升高，于是抱着侥幸心理再次启机，机组在空负荷状态下磨合2h，出口进行憋压时，情况未缓解，再次改到空负荷状态，将供油压力有0.12Mpa逐步调整至0.18Mpa，关闭放空阀试验，情况如前。

3.2 原因分析和排查

结合齿轮箱低速轴联轴器侧两个振动通道的频谱图和非联轴器侧轴心轨迹图，振动高时发生时，主要故障频率为0.59倍频，其中1倍频和2倍频成分均正常，轴心轨迹呈现双椭圆形，转子涡动时无正反进动变化，GAP电压随振动和轴心位置的变化而变化，无异常。根据以上信息，可基本排除：齿轮箱低速轴和电机轴系不平衡、找正偏差、转子和轴封摩擦刮碰和探头松动等故障。使用测振仪分别测量齿轮箱和底座烈度，测量值均未超过0.8mm/s，排除基础不稳导致设备出现共振的可能。

检查个部位滑销，确定工作正常，但齿轮箱高速端底部有一条轴向顶丝未松开，因而分析在风机放空逐渐关闭过程中，压力和温度不断升高，同时齿轮箱为传递更大扭矩负荷也不断升高，高速轴地脚螺栓处轴向顶丝阻碍齿轮箱轴向运动和形变，致使齿轮啮合不佳。为验证此推断，在松开顶丝后，再次进行憋压，振幅先升值31μm，当运转5min后，齿轮完成良好啮合后，振幅降至16μm，故障完全消失。

4 结语

通过对本次轴流压缩机试车两项故障排查，得出以下结论和教训：

（1）本次护罩顶冒油的根本原因就是回油不畅，本故障的触成因素为轴承室铸造问题致使无法及时回油，导致轴承室积油，进而发生搅油和冒油。

（2）排除冒油故障时发现轴承室供油压力无法调整，其原因为轴瓦两端油挡间隙过大，此问题为安装施工质量问题。

（3）本次异常振动的主要故障频率为0.59X，本次振动异常由机壳顶丝造成，该顶丝组织齿轮箱的正常形变，致使齿轮啮合不佳，振动超标。

（4）齿轮啮合故障通常表现为齿数整数倍的转频，而状态监测系统采用的非接触式电涡流位移传感器进行振动测量，由于该传感器的频率范围限制，无法为齿轮啮合故障提供信息，因而故障判断时需结合工艺操作、现场实际情况进行综合分析。