汽轮机高压转子振动波动分析

李嵩

哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 黑龙江哈尔滨 150090

1 振动现象

汽轮机组机组在稳定运行四年以上时间后高压转子轴振动出现随机同步波动现象，随后振动波动的频率和幅度都明显增大，有时一天波动数次。其中1号轴承X/Y方向轴振由正常时的20μm/12μm左右增大到最大达75μm/70μm左右，2号轴承X/Y方向轴振由正常时的38μm/40μm左右增大到最大达135μm/105μm左右，如图1。

图1汽轮机1、2号轴承轴振动

2 故障诊断

1、2号轴振动变化以1倍频为主，振动幅值变化的同时，相位也出现一定的变化。常见的1倍频振动有转子质量不平衡，转子安装部件松动，转子裂纹，轴系不对中，基础松动，轴承磨损，轴承松动，动静碰磨，传感器支架松动等。

振动波动呈现出很强的随机性，与负荷、蒸汽参数、轴承金属温度、汽封供汽温度、高中压内壁温差、高压缸胀差、左右热膨胀、润滑油参数的变化无关。振动首先爬升到一定的高位，又在未进行参数调整的情况下能自然回落到正常水平。

从振动波动随机性可以排除汽轮机转子本身的动不平衡及转子弯曲，也可以排除轴系不对中及基础松动、轴承磨损，轴承松动等原因；从振动时大时小现象可以排除转子裂纹的可能性；从振动1、2号轴承四个传感器均出现该现象可排除传感器支架松动原因；从多次波动的相位变化关系可排除转子安装部件松动的可能性。故障原因可集中在动静碰磨。

机组动静碰磨是指转轴旋转过程中，转动部件与静止部件之间的间隙小时，发生接触、碰撞的现象[1]。汽轮机动静碰磨原因有动静间隙过小、转轴振动过大、转子与轴承不对中、汽缸和轴承座的跑偏变形、缸体内有活动部件等[2]。汽轮机组机组动静碰磨常发生的转子和固定油挡、汽封、浮动油挡、发电机转子密封瓦这些部位。本机组未采用浮动油挡；机组已平稳运行四年，且振动波动时所有运行参数正常，转子和汽封碰磨的概率小；振动波动发生在高压1、2号轴承，不符合发电机转子和密封瓦的碰磨的特征。动静碰磨应为转子和固定油挡发生了积碳碰磨。

3 积碳碰磨

机组运行时，高中压缸周围尤其是两端轴封处温度较高。当现场环境较差，大量灰尘进入厂房，油挡中的积油与抽油烟机风机作用下吸入油挡的灰尘混合后形成油垢，油垢在高温作用下产生的较为坚硬的碳化物。当碳化物生长到一定的高度，转子与静子部分间的间隙消失，出现动静碰磨，使转子产生热弯曲，振动增大。但相对于金属，碳化物硬度稍弱，摩擦到一定程度后，碳化物坚硬部分磨掉，同时碰磨也将碳化物挤向油挡底部，动静间隙出现后碰磨振动消失，转子变直、振动恢复。当产生的油垢及碳化物由生长又到一定的高度，再次与转子产生动静碰磨，振动又会爬升，周而复始。

4 故障处理

要消除高压转子与油挡碳化物发生动静碰磨，就必须阻止碳化物在油挡中生成。油垢碳化是灰尘、油烟和高温的共同作用，因此，可采取防止高温蒸汽泄露、建立隔热、阻止油垢堆积等措施。针对积碳碰磨的现象，在保持运行和停机检修时可采取以下措施。

运行方面：

（1）适当降低轴承箱的负压。通过降低轴承箱内的负压值，可以缓解对油挡外空气的吸入量，即减小进入油挡的灰尘量。

（2）试验加大润滑油进油量。试验提高润滑油压，试验是否能够稀释油泥，通过卸油口排除，阻止其形成碳化物。

检修方面：

（1）检查气封，对积碳进行清理。

（2）降低1、2号轴承油挡处温度。通过增设隔热板，降低油挡处温度，使油泥无法进一步形成碳化物。

（3）适当增大轴承下油挡的泄油孔数目和直径。通过泄油面积的增大，保证喷射到油挡上的润滑油能及时冲走油垢混合物，并顺利通过油挡泄油孔排出。

5 结果

首先进行降低轴承箱负压和加大润滑油进油量试验，两种措施对振动波动的影响并不明显。为保证设备正常生产，同时也因振动最大值未达到停机值，决定观察机组运行，等合适机会停机检修。在今年的例行检修中，发现1号轴承油挡处有明显的积炭。对积碳进行清理后再次运行四个月至今，1、2号振动值在20um，未再出现振动波动情况，运行平稳。