汽轮机组振动异常的分析及处理

2018-03-02孙磊

中国设备工程 2018年4期

孙磊

(新疆油田公司克拉玛依电厂生产技术科，新疆克拉玛依 834000)

我厂13#汽轮机组为LN37-5.2/0.5/538/257型冲动式中压、单缸、单轴、双压凝汽式汽轮机，系哈尔滨汽轮机厂产品，2009年8月投入生产运营。

2012年5月，13#汽轮机组按标准项目进行计划性小修，并根据技改计划更换汽轮机组前轴承箱外油档一套、后轴承箱外油档两套、三瓦和四瓦轴承室外油档各两套。检修完毕，6月6日开机正常，6月7日检查发现四瓦轴向振动大，垂直振动0.013mm，横向振动0.056mm，轴向振动0.104mm，停机。

1 机组振动问题

2012年6月10日对#13汽轮机组四瓦进行检查，发现轴瓦下瓦有轻度磨损、乌金面局部有小坑，修复后对轴瓦紧力、间隙进行测量，数据在标准范围内并与小修时无明显差别。6月11日开机运行，开机过程中振动正常，并列带负荷后四瓦轴向振动0.065mm，观察运行。

2012年10月13#汽轮机组四瓦轴向振动越来越大，10月11日准备停机处理，停机过程中对机组振动进行测量和记录，具体数据见表1，振动单位是丝（0.01mm）。

2 分析与处理方案

根据13#汽轮机组5月份计划性小修的检修项目结合10月11日停机过程中测量的振动数据，综合分析认为引起13#汽轮机组四瓦轴向振动大的原因有以下两个方面。

2.1 更换的浮动式密封油档引起振动异常，原因可能有以下三点

（1）浮动环与转轴之间存在干摩擦。5月份机组改造所使用的浮动油档是作为轴瓦的外油档，在正常运行中，这些部位的漏油量有可能不能满足浮动环与转轴之间形成正常油膜的需要。因此浮动环在机组运行中无法浮起，处在干摩擦的状态下，有可能造成机组振动异常。（2）安装和设计不当。为了获得良好的密封效果，在安装过程中会将径向间隙调整到下限，过小的径向间隙会引起浮动环的卡涩，造成机组振动异常。在设计过程中如果将轴向间隙设计的过小可能会引起浮动环的卡涩，而如果将轴向间隙设计过大，则会使浮动环失去导向和定位作用，在轴上发生歪斜（不垂直），同样引起卡涩，都有可能造成机组振动异常。（3）运行后油垢沉积。随着运行时间的增长，油垢沉积，浮动环有可能卡涩，这种卡涩无疑会造成机组振动异常。

2.2 轴承座的轴向动刚度不够，原因可能有以下三点

（1）轴颈承力中心沿轴向周期性变化。由于转子挠曲、永久弯曲或热弯曲在旋转状态下，轴颈在轴瓦内的油膜承力中心点将随转速周期性地沿轴向变化。图1（a）表示转子在某一位置时，油膜承力中心点偏于A侧；图1（c）表示转过180°后，油膜承力中心点偏于B侧。若轴承座和基础没有弹性，则油膜承力中心点的变化始终在轴承座底边AB范围内，它不会引起轴承座的轴向偏转。实际上，轴承座和基础组成的支撑系统具有一定的弹性，在油膜承力中心点周期性变化的作用下，轴承座将沿某一底边发生周期性的轴向偏转，造成机组轴向振动异常。即使轴承座固定螺栓很紧，这种现象也难以避免。当轴承座连接刚度不足时，这种现象更为明显。

表1

图1

（2）轴承座支撑刚度分布不对称。轴承座支撑刚度不对称，也会造成轴承座的轴向偏转，从而引起过大的轴向振动。轴承座支撑刚度不对称一般是由轴承座局部不稳固引起的，特别是当二次灌浆局部松裂、轴承座与台板局部贴合不良时。这种现象在发电机轴承上较为常见，这是由于发电机转子的刚性较差，运转中在转子挠曲的作用下轴承座台板的二次灌浆承受了较大的交变应力。

（3）轴承座轴向共振。当轴承座轴向自振频率与转子工作频率接近或成整数倍时，轴承座会产生轴向共振，引起明显的轴向振动。

2.3 处理方案

（1）将13#汽轮机组四瓦外油档进行更换，换回原来使用的梳齿式油档。（2）对#13汽轮机组四瓦轴承座台板与基础间隙进行检查。（3）调配13#汽轮机组四瓦轴承座固定螺栓紧力，通过调配轴承座四角螺栓的紧力，改变轴承座振型和轴承座轴向自振频率，从而减小轴向振动。但调配固定螺栓紧力的关键是不能明显降低轴承座的连接刚度，否则会使振动增大。（4）在机组运行过程中对13#汽轮机组四瓦轴承座顶部做加重试验，观察振动变化情况。（5）对13#汽轮机组四瓦轴承进行检查。

3 处理情况

（1）2012年10月23日针对13#汽轮机组四瓦振动异常的消缺性检修结束，检修的具体工作如下：1对13#汽轮机组四瓦外油档进行了更换，调整油档上部间隙为0.20mm、下部间隙为0.10mm、两侧间隙为0.15mm、平面间隙小于0.05mm。2对13#汽轮机组四瓦轴承座台板与基础台板的间隙进行检查，0.05mm的塞尺不过。3对13#汽轮机组四瓦轴承座固定螺栓进行紧固。4对13#汽轮机组四瓦轴承进行检查，对轴瓦紧力、间隙进行测量，数据在标准范围内并与小修时无明显差别。

2012年10月23日12:00#13汽轮机组启动、13:55并列，开机过程中的机组具体振动数据见表2，振动单位是丝（0.01mm）。

可以看到机组在并列带负荷前振动情况良好，带负荷后四瓦轴向振动再度增大，在此过程中结合四瓦底台板振动数据对轴承座固定螺栓紧力进行调配，还进行了四瓦轴承座顶部加重试验，观察四瓦振动没有明显变化。16:40分监测到四瓦轴向振动值为0.084mm，观察运行。

表2

（2）2012年10月31日，13#汽轮机组四瓦轴向振动到达0.246mm，停机。根据10月11日消缺性检修情况可以确定四瓦轴向振动异常的原因就是轴承座刚度不够，虽然轴承座台板和基础底板之间的间隙正常，但该基础底板是通过四个圆盘形的支撑螺块和拧在基础台板上的8个螺栓进行支撑的，而支撑螺块是起主要支撑作用并且自身可以进行调节。结合测量的振动数据分析应该是东南和西北支撑螺块有松动，造成轴向振动异常。

2012年11月4日，对13#汽轮机组四瓦轴承座基础台板进行检查，发现东南和西北两处支撑螺块接触面锈蚀严重，符合先前的判断，决定对四个支撑螺块和基础踏板进行清洁、研磨，然后按照厂家说明书对基础台板进行调整定位、紧固地脚螺栓，最后找中心开机。