某M701F3型燃气轮机主润滑油电机振动大分析及处理研究

后小军

（深圳能源集团股份有限公司东部电厂，广东 深圳 518120）

润滑油的作用是为燃气轮机、汽轮机、发电机各个大轴轴承提供润滑油作用，减轻大轴与轴瓦之间的磨损，同时散去这些部件因摩擦产生的热量，润滑油系统油质的好坏直接影响汽轮机的正常运行。深圳某电厂配置3×350MW级M701F型单轴燃气-蒸汽联合循环机组。汽轮机主润滑油系统设两台交流润滑油泵，一台直流事故润滑油泵。交流润滑油泵出口设计压力为0.56MPa，转速1500r/m，供油流量384t/h，泵电机功率为160kW。3台润滑油泵安装方式为垂直立式离心式，泵基座布置在润滑油箱上面，油箱顶部承重。

1 故障现象

自建厂以来，3号机组交流润滑油B泵电机振动一直偏大，最大值达到了0.212mm/m，润滑油电机对应的振动极限值为0.085mm/m，3号机组润滑油电机振动数据已经超过了相关标准，润滑油泵运行时整个润滑油箱都随着振动。润滑油电机振动大对机组的安全稳定运行造成了很大的影响，而且润滑油电机振动大还会导致泵轴承磨损加快，导致泵轴承寿命缩短，影响轴瓦安全。随着运转、移动之间的摩擦，逐渐形成一些颗粒物质，这些物质黏贴在油系统上或者随着运转进入油系统中，形成油污染。下表1是根据检修人员记录的电厂3台机组6台润滑油泵运行时的振动数据。从表1中可以看出，3号机组B润滑油泵的振动值超出标准值上限3倍左右，振动最大。

表1 机组润滑油泵运行振动值

2 原因分析

振动大的原因有很多，有些是渐进的，有些是突发的，渐进的一般是泵体部分零件磨损、间隙过大造成。突发式的一般有轴承损坏、抽空、地脚螺栓松动。导致机组润滑油泵振动的原因较多，主要有电气方面、机械方面。

2.1 电气方面

电机内部磁力不平衡和电气系统的失调常引起振动。常见的原因有电机轴承磨损、电机转子动平衡不合格、电机缺相、电动机铁芯硅钢片过松、磁场不平衡引起振动等。

在机组停机后，将润滑油泵的电机拆除，并将电机送到工厂在电机运行时进行振动的测试，发现电机振动为0.02mm/m，电机振动很优秀，因此可以排除电机方面的原因。

2.2 机械方面

（1）转子质量分布不均。泵叶轮或电动机转子质量分布不均，叶轮叶片的厚薄不匀。这种叶轮旋转起来就会对整个泵体产生周期性激振力，使泵体产生振动。大修期间对泵解体检查，泵的叶轮并无汽蚀，叶轮厚薄一样，转子质量分布均匀，可排除此项原因。（2）泵与电机轴不在一条直线上。如果泵轴与电机轴不同心，接合面不平整度达不到要求（机械加工精度差或安装不合要求）就会使联轴器间隙随轴旋转而忽大忽小，因而引起振动，剧烈振动会导致滑油泵轴承受损。润滑油泵立式（安装型式如图1所示）安装在润滑油箱顶部，油箱高度为2300mm，体积为32000L，油箱顶板厚50mm，立板及底板厚12mm。油箱顶板内部布置有40mm×80mm高的加强筋，另外油箱四周还布置有150mm工字钢作为油箱立面的支撑。

图1 润滑油泵布置图

将泵与油箱接触基座的圆面进行8等分，用水平仪对圆面的8个点相对于仪器的高度进行测量，检测结果如表2所示。

表2 台板水平度测量表

表格中最高点为7.58mm，最低点为5.34mm，泵的直径为0.96m，因此最高点与最低点的水平度相差2.24/0.96mm/m=2.33mm/m。润滑油泵与油箱接触面水平度太差，东西方向达到2.33mm/m，厂家要求的水平度数值为0.1mm/m，水平度太差导致泵体安装后轴心不与地面垂直，电机安装在泵上后电机轴心也不与地面垂直，怀疑该项缺陷是导致振动大的原因。（3）联轴器螺栓间距不良。联轴器螺栓间距不良，联轴器螺栓间距精度误差造成只有一部分螺栓传递扭矩，这部分螺栓受力大，因而产生不平衡的力作用在轴上，从而引起振动。经检查该厂电机与泵联轴器螺栓间距都在0.01mm/m以内，可排除此项原因。（4）轴的临界转速。轴的临界转速，当泵轴转速逐渐增加并接近泵转子的固有振动频率时，泵就会猛烈地振动起来，转速高于或低于这一转速时，泵就能平稳地工作。经过和厂家沟通，润滑油泵转速在设计阶段避开了固有振动频率。（5）由泵轴弯曲引起的振动、油泵基础松动或地脚螺栓松动等引起泵的振动，大修期间测量了泵轴的弯曲度，检查地脚螺栓及油泵的基础，经检查合格，排除了该原因。

综上所述，经过大修过程中的检查，对存在的原因排除，怀疑的原因为润滑油泵与油箱接触面水平度太差，安装要求值为0.01mm/m，而实际东高西低，水平度达到2.33mm/m，导致泵体安装后轴心不与地面垂直，电机安装在泵上后电机轴心也不与地面垂直，因此振动偏大。

3 解决办法

电厂润滑油泵对应的基座水平度标准值要求在0.1mm/m以内。因此，在机组停机时，用便携式的移动车床对泵与油箱接触的基座进行加工，要求加工精度在0.05mm以内，最小加工量为2.24mm。加工后泵基座的水平度数值如表3所示。

表3 加工后基座水平度

经过加工后最高点与最低点的水平度差值为（6.27～6.23）/0.96mm/m=0.042mm/m，润滑油泵对应的基座水平度标准值要求在0.1mm/m以内。

4 处理效果

按照润滑油泵大修检修文件包的工序对润滑油泵及电机进行安装。安装后将润滑油打入主油箱，进行润滑油泵振动测试。用振动仪对电机8个点的振动值进行测量，检测结果如表4所示。

表4 处理后3号机组润滑油B电机振动值

3号机组B电机最大振动数值为0.067mm/m，低于0.085mm/m，振动数值为优秀，彻底解决了润滑油泵振动大的缺陷。

5 结语

国内投产的三菱M701F-3型燃气轮机发电机组润滑油都布置在润滑油箱顶部，立式安装，立式泵的水平度对泵振动的影响很大。而润滑油箱顶部盖板一般都是整体运输到现场之后焊接，焊接后顶板的水平度很容易发生变化，如果不及时处理，就可能影响油泵及电机的振动。该厂3号机组自投产至今振动一直都很大，根据统计，国内其他M701F-3型机组至少有5台次出现过润滑油泵电机振动大故障。因此，机组润滑油泵置于润滑油箱的立式布置是振动大的原因之一。