某石化厂工业汽轮机振动原因分析及处理

蔡 浩

(洛阳三隆安装检修有限公司，河南 洛阳 471012)

某石化厂工业汽轮机为日本三菱公司生产的背压式汽轮机，主要作用：拖动压缩机为循环氢气增压；2014年4月，辽宁汽轮动力有限公司按照测绘图纸和运行参数设计制造一台新汽轮机转子，包含静叶、隔板、径向轴承、汽封、油封，新转子的第一阶临界转速5 800 r/min，正常生产情况下转速为6 500 r/min左右。2014年11月，对原厂上述对应配件进行了更换，检修完成后汽轮机运行情况良好，转子振动均在20 μm以内且稳定(报警值45 μm)。截止到2019年5月检修前，汽轮机运行一直都比较良好，在2015年6月和2018年8月分别对汽轮机进行过大修和中修，检修完成后汽轮机运行时转子振动也均在20 μm以内且稳定。

2019年5月装置停工，计划性对该机组按规程大修，包含转子外委做高速动平衡，配件方面更换了所有的10组汽封，调速汽阀阀杆一根。7月具备条件，对检修完成的汽轮机进行试机，开机过程中出现汽轮机转子振动高情况，在转子6 000 r/min时，转子各测振点振动普遍在60 μm以上，其中最高达到67 μm(超过报警值45 μm，联锁停机值75 μm)，温度正常；另外伴有转速越高振动越大现象，随即停机。第二天，又进行了试机，在转子5 000 r/min时，转子振动已达到报警值45 μm，且与前一天现象基本相同，随后停机，未再进行试运。

1 汽轮机转子振动原因分析

结合该汽轮机履历及大修情况，分析导致汽轮机转子振动高原因主要可能为：动静摩擦、转子不平衡、轴瓦安装不当、转子不对中、转子弯曲或热弯曲几方面。

1.1 动静摩擦

本次机组大修，更换了全部10组汽封，汽封间隙小导致的动静摩擦是首先考虑的因素。查阅检修验收记录，各汽封安装间隙如表1所示。

表1 18K01汽轮机汽封检修数据及标准 mm

汽封间隙测量主要采用压胶布法，将汽封弹簧片暂时拆去，使用木楔子顶住汽封块，转子汽封凹凸处均匀地抹上一段红丹，盘动转子数圈测量得出，辅助采用塞尺直接测量法。汽封间隙测量方法符合要求，各汽封安装间隙符合说明书标准要求，排除动静摩擦原因导致转子振动高。

1.2 转子不平衡

汽轮机在两次开机过程中出现转速低，振动小，转速高，振动强现象；转子振动与转速相关联，符合转子不平衡特征。在汽轮机第二次试机过程中，安徽容知公司对汽轮机开机振动进行了状态检测。

出具的动平衡报告显示左侧不平衡量为0.7 mm/s，右侧不平衡量0.8 mm/s，符合≤G1.0要求；但现场振动现象和状态检测均指向转子不平衡，因此，不能排除转子不平衡的情况。

1.3 轴瓦安装不当

本次检修主要对轴瓦进行了检查，原轴瓦未见磨损，本次仍然使用原轴瓦。使用压铅法测量轴瓦顶间隙及瓦背紧力，联轴端轴瓦顶间隙0.15 mm，非联轴端轴瓦顶间隙0.18 mm。轴瓦顶间隙要求的标准：0.14～0.20 mm，实际测量数值符合标准。联轴端瓦背紧力0.01 mm，非联轴端瓦背紧力0.01 mm，瓦背紧力要求的标准：0～0.02 mm，实际测量数值符合标准。轴瓦顶间隙和瓦背紧力均符合要求标准，排除轴瓦安装不当原因导致转子振动高。

1.4 转子不对中

本次检修使用三表法对转子进行对中，实测数据：汽轮机转子低0.25 mm，上张口0.04 mm，东西张口为0，径向偏西0.04 mm。说明书要求的标准：汽轮机转子低0.25～0.35 mm，径向偏差≤0.05 mm，张口偏差≤0.05 mm，转子对中实测数据符合标准要求，排除转子不对中原因导致转子振动高。

1.5 转子弯曲或热弯曲

本次检修汽轮机转子径向跳动值如表2所示。

表2 转子径向跳动值 mm

表3 汽轮机转子轴向瓢偏值 mm

汽轮机转子径向跳动值有两处超标0.02 mm，其余符合标准要求。径向跳动值超标的原因为2018年8月当时汽轮机进汽温度超出运行规定的最高温度导致转子热弯曲，跳动超标部分不影响正常使用。2018年8月中修仍然使用该转子，汽轮机开机一直运转正常。本次检修汽轮机转子跳动实测数据与2018年8月中修实测数据一样。转子热弯曲方面，查阅操作记录显示：汽轮机进汽温度和低速暖机时间等符合说明书要求。综上，可排除汽轮机转子弯曲或热弯曲原因导致转子振动高。

2 处理措施

汽轮机第二次试机振动高之后就进行了拆解，经过原因讨论分析，在拆解过程中复测汽封间隙、轴瓦安装、转子对中、转子跳动等数据，与本次检修过程数据一致。汽轮机转子返动平衡厂家进行数据复查。

汽轮机转子返动平衡厂家后，首先进行了转子高速动平衡复查，复查数据与厂家动平衡报告数据基本相同，高速动平衡符合G1.0标准要求。随后，查阅厂家动平衡记录显示，该转子原高速动平衡不合格，在转子转速为10 100 r/min，最大达到2.8 mm/s，经过去重，高速动平衡达到了G1.0要求，但未再进行低速动平衡检验，因汽轮机转子在本次检修前运行良好。经过了高速动平衡去重，怀疑会不会破坏转子低速动平衡，遂要求汽轮机转子动平衡复查分两步，先进行低速动平衡，然后再进行高速动平衡。汽轮机转子在低速平衡机上复查数据为不平衡量9.19 g(标准为≤0.6 g)，严重超标，经过去重校验，最终低速动平衡不平衡质量为47.5 mg。随后，进行高速动平衡，在未进行任何去重和加重的情况下，汽轮机转子在各转速下高速不平衡量稳定在0.1～0.11 mm/s，符合标准要求，汽轮机转子返厂回装。

3 效果

汽轮机转子经过重新低速动平衡去重和高速动平衡复查组装之后，汽轮机一次开车成功，转子振动均在20 μm以内且稳定，恢复良好运行状态。

4 结束语

汽轮机结构精细、复杂，检修一次耗费大量的人力、物力，像这种双圆盘，工作转速仅受第一阶临界转速影响的汽轮机转子，在设备之前运行良好的情况下，计划检修过程中不可盲目地只进行高速动平衡去重，应结合低速动平衡检测转子的不平衡量，往往低速动平衡对这种结构形式的转子特别有利。