大慶煉化公司煉油二廠二套ARGGSNV-3汽輪機(jī)組異常振動(dòng)波動(dòng)分析

摘要：SNV-3汽輪機(jī)作為煉油二廠二套ARGG富氣壓縮機(jī)的原動(dòng)機(jī)，其故障率的減少對(duì)于裝置平穩(wěn)操作有著重要的意義。由于其運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、關(guān)鍵部位長(zhǎng)期磨損等原因，汽輪機(jī)組故障時(shí)常出現(xiàn)，這嚴(yán)重影響裝置的操作和正常運(yùn)行。汽輪機(jī)組異常振動(dòng)是汽輪機(jī)常見(jiàn)故障中較為復(fù)雜的一種故障。由于機(jī)組的振動(dòng)往往受多方面的影響，油溫、油質(zhì)等與本體有關(guān)的任何一個(gè)設(shè)備或介質(zhì)異常都發(fā)機(jī)組振動(dòng)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械密封;動(dòng)環(huán)；靜環(huán)；軸承

1 汽輪機(jī)原理簡(jiǎn)介

汽輪機(jī)是利用蒸汽做功的一種旋轉(zhuǎn)式熱力原動(dòng)機(jī)，具有功率大、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易損件少，運(yùn)行安全可靠、調(diào)整方便、振動(dòng)小、噪音小、防爆等優(yōu)點(diǎn)。

大慶煉化公司煉油二廠二套ARGG裝置SNV-3型汽輪機(jī)是單缸背壓式汽輪機(jī)，產(chǎn)地為美國(guó)，設(shè)備位號(hào)為K10301，利用煉油余熱蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)，作為富氣壓縮機(jī)的原動(dòng)機(jī)。

汽輪機(jī)由三個(gè)噴嘴葉柵和其后面相鄰的動(dòng)葉柵，形成三個(gè)級(jí)，每個(gè)級(jí)都是進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的基本單元。蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，是先將蒸汽的熱能在其噴嘴葉柵中轉(zhuǎn)換為蒸汽所具有的動(dòng)能，然后在將蒸汽的動(dòng)能在動(dòng)葉柵中轉(zhuǎn)換為軸所輸出的機(jī)械功。具有一定溫度和壓力的蒸汽在固定不動(dòng)的噴嘴流道中進(jìn)行膨脹加速，蒸汽的壓力和溫度降低，速度增加，將蒸汽所攜帶的部分熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝膭?dòng)能。蒸汽從噴嘴葉柵噴出高速氣流，以一定的方向進(jìn)入裝在葉輪上的動(dòng)葉柵，在動(dòng)葉中繼續(xù)膨脹，改變氣流的速度方向和大小，對(duì)動(dòng)葉柵產(chǎn)生作用力，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)做功，通過(guò)汽輪機(jī)軸對(duì)外輸出機(jī)械功，完成動(dòng)能到機(jī)械功的轉(zhuǎn)換。

SNV-3型汽輪機(jī)的技術(shù)參數(shù)為：

進(jìn)氣壓力3.3-3.4.MPa

進(jìn)氣溫度410-420℃

進(jìn)氣流量115t/h

排氣壓力0.95MPa

汽輪機(jī)額定轉(zhuǎn)數(shù)5012rpm，實(shí)際轉(zhuǎn)數(shù)3900--4300rpm。

汽輪機(jī)輸出功率9155kw，氣壓機(jī)軸功率7980kw。

新蒸汽管道由汽輪機(jī)單側(cè)接至速關(guān)閥，蒸汽經(jīng)速關(guān)閥、調(diào)節(jié)氣閥進(jìn)入汽輪機(jī)的通流部分。中壓蒸汽經(jīng)過(guò)汽輪機(jī)的一、二、三級(jí)膨脹做功后，溫度和壓力下降，形成低壓蒸汽，并入1.0MPa低壓蒸汽管網(wǎng)。

2 汽輪機(jī)波動(dòng)情況

在2010年8月機(jī)組大修中，更換了一級(jí)噴嘴壓條和推力瓦塊。檢修后，機(jī)組運(yùn)行正常。各點(diǎn)振動(dòng)值均在17um以下。但在平穩(wěn)運(yùn)行兩個(gè)月后，汽輪機(jī)蒸汽入口側(cè)軸頸儀表檢測(cè)探頭XI552A、XI552B顯示振動(dòng)波動(dòng)。每次的波動(dòng)特點(diǎn)都一樣，都是瞬間波動(dòng)然后馬上恢復(fù)平穩(wěn)，振動(dòng)值波動(dòng)最大值為49um，波動(dòng)時(shí)間是2011年4月27日6:00。根據(jù)2011年1月到2011年5月，汽輪機(jī)的波動(dòng)情況看，隨著時(shí)間的推移，波動(dòng)次數(shù)明顯增加，而且振動(dòng)的平均值也在增加。

由于汽輪機(jī)的振動(dòng)報(bào)警值是63.5um，停機(jī)值是77um，振動(dòng)最大值是49um，且汽輪機(jī)組探頭XI552A、XI552B有增大的趨勢(shì)，當(dāng)達(dá)到報(bào)警停機(jī)值時(shí)，機(jī)組就要連鎖停機(jī)，嚴(yán)重影響裝置平穩(wěn)運(yùn)行。為了不影響裝置平穩(wěn)操作和運(yùn)行，汽輪機(jī)XI552A、XI552B波動(dòng)狀況必須進(jìn)行消除。

3 針對(duì)SNV-3汽輪機(jī)的異常波動(dòng)分析與排除

SNV-3汽輪機(jī)作為煉油二廠二套ARGG富氣壓縮機(jī)的原動(dòng)機(jī)，其故障率的減少對(duì)于裝置平穩(wěn)操作有著重要的意義。由于其運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、關(guān)鍵部位長(zhǎng)期磨損等原因，汽輪機(jī)組故障時(shí)常出現(xiàn)，嚴(yán)重影響裝置的操作和正常運(yùn)行。汽輪機(jī)組異常振動(dòng)是汽輪機(jī)常見(jiàn)故障中較為復(fù)雜的一種故障。由于機(jī)組的振動(dòng)往往受多方面的影響，油溫、油質(zhì)等與本體有關(guān)的任何一個(gè)設(shè)備或介質(zhì)異常都引發(fā)機(jī)組振動(dòng)。

因此，針對(duì)汽輪機(jī)異常振動(dòng)原因的分析就顯得尤為重要，只有查明原因才能對(duì)癥維修。汽輪機(jī)是高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，因此在運(yùn)行中總是存在不同程度、方向的振動(dòng)，凡是規(guī)定范圍內(nèi)的振動(dòng)是不會(huì)對(duì)設(shè)備造成危害，是允許的。但由于各種原因，機(jī)組運(yùn)行時(shí)，機(jī)組出現(xiàn)振動(dòng)異常和波動(dòng)，對(duì)機(jī)組的平穩(wěn)操作和設(shè)備本身都有一定的影響。

3.1 首先可排除的能引發(fā)機(jī)組振動(dòng)的問(wèn)題

機(jī)組在拆檢前平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)，未出現(xiàn)各種倍頻明顯增高現(xiàn)象，而且各測(cè)量點(diǎn)的振動(dòng)值也很小，均在15um到17um之間。基本可以排除轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡問(wèn)題、機(jī)組對(duì)中不好問(wèn)題、軸承運(yùn)行不良問(wèn)題、轉(zhuǎn)子熱變形問(wèn)題及滑銷系統(tǒng)問(wèn)題。

解體發(fā)現(xiàn)：轉(zhuǎn)子結(jié)垢很少、很均勻，跳動(dòng)值均在范圍內(nèi)，軸瓦間隙、瓦背緊力、接觸面積合格，滑銷系統(tǒng)合格，蒸汽入口法蘭口偏差0.18mm、錯(cuò)位0.36mm。同心度偏差最大值：左右偏差0.075mm，進(jìn)一步排除了動(dòng)平衡問(wèn)題、軸瓦運(yùn)行不良、滑銷系統(tǒng)問(wèn)題、同心度問(wèn)題和管線問(wèn)題對(duì)機(jī)組振動(dòng)異常的影響。

3.2 汽輪機(jī)解體后發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題：

（1）二級(jí)葉輪靜汽封齒有約整個(gè)汽封齒4/7長(zhǎng)度的汽封齒倒伏。

（2）汽輪機(jī)內(nèi)汽封體與殼體接觸的環(huán)帶處發(fā)亮，固定下汽封體螺釘螺釘螺紋損壞，汽封體有松動(dòng)跡象。

3.3 問(wèn)題處理措施：

（1）將倒伏的汽封齒扶起、修理平整。

（2）更換內(nèi)汽封下半部分固定穩(wěn)釘、修復(fù)損壞螺紋。

（3）用壓鉛法測(cè)量?jī)?nèi)汽封體與殼體的間隙為0.04mm，在回裝時(shí)，在汽封體與殼體之間加0.08mm厚的銅皮，這樣去掉汽封體與殼體間隙0.04mm和氣缸密封膠厚度0.03mm，殼體與汽封體之間還有0.01mm的緊力，保證了內(nèi)汽封體穩(wěn)固性。

4 汽輪機(jī)振動(dòng)原因深入剖析

結(jié)合汽輪機(jī)組解體檢查情況，分析認(rèn)為是由于內(nèi)汽封體松動(dòng)，形成間歇振動(dòng)引起汽輪機(jī)振動(dòng)異常波動(dòng)。內(nèi)汽封體的松動(dòng)，在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，由于氣流的沖擊，可產(chǎn)生振動(dòng)，當(dāng)振動(dòng)突然較大時(shí)，汽封體撞擊殼體，同時(shí)影響軸與汽封之間的間隙分布，氣流對(duì)軸頸的膨脹沖擊不均產(chǎn)生氣流激振現(xiàn)象，這時(shí)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)倍頻是以0.7倍頻為主和部分1倍頻，也基本符合氣流激振的特點(diǎn)，因此轉(zhuǎn)子振動(dòng)產(chǎn)生波動(dòng)，汽封體恢復(fù)平穩(wěn)時(shí)轉(zhuǎn)子振動(dòng)也隨之消失。內(nèi)汽封體較重與殼體之間隙為0.04mm，并且與殼體還有定位槽相配合，所以內(nèi)汽封體不是隨時(shí)在振動(dòng)，振動(dòng)時(shí)幅度不是很大，對(duì)轉(zhuǎn)子的影響還沒(méi)達(dá)到振動(dòng)報(bào)警及報(bào)警停機(jī)的程度。

5 排除問(wèn)題后汽輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)

汽輪機(jī)檢修后于2011年11月13日開(kāi)機(jī)運(yùn)行，機(jī)組測(cè)振探頭XI552A、XI552B顯示為11um和13um。運(yùn)行至2012年3月，機(jī)組運(yùn)行狀況平穩(wěn)，未再出現(xiàn)異常振動(dòng)現(xiàn)象，機(jī)組檢修及問(wèn)題處理比較成功。