汽輪發電機組故障分析及對策

摘要：針對汽輪機組存在的故障進行分析，并根據分析得出的原因采取相應措施，確保機組正常平穩運行。

關鍵詞：汽輪發電機組；軸瓦；振動；潤滑油；濾網

引言：我廠汽輪發電機組為國產型12MW機組，由南京汽輪電機（集團）有限責任公司制造，汽輪機型號為CB12-4.9/1.09/0.59。機組共有4個軸承，1#、2#軸承支撐汽輪機轉子，3#、4#軸承支撐發電機轉子與勵磁機。

1. 故障現象

該機組因在運行中監測數據出現異常超標：2#瓦水平振動最高達50um以上，4#瓦溫度達到87.7℃，停機拆解檢查發現：

1.1.1#上、下瓦損壞，3#上、下瓦損壞

1.2.汽封基本上都有不同程度磨損

1.3.推力軸承油封環磨損

1.4.3#軸承座瓦枕左、右墊鐵處有磨損痕跡

1.5.濾油器濾網、軸瓦潤滑油進口濾網及油箱濾網較臟

2. 故障分析

2.1.在拆機檢查過程中，發現3#軸承座瓦枕兩側墊鐵處有明顯的磨損痕跡。3#瓦右側瓦枕墊鐵存在接觸不良且有部分騰空現象。該現象在運行中將表現為瓦枕無緊力或緊力不夠，對軸承支持剛度不足，使軸振擴大，特別是水平振動的擴大。該現象造成的振動隨運行時間增加而加大，這與機組檢修前監測的運行狀況、參數相符。這是造成軸瓦損壞的主要原因。

2.2.在檢查過程中，發現濾油機濾網、油箱濾網及各軸瓦潤滑油進口濾網較臟，存在油泥及雜質。濾網較臟直接說明汽輪機油油質不好。根據汽輪機油現場情況看，汽輪機油品不好主要表現為汽輪機油含有部分水份及雜質。汽輪機油品不好是造成1#、3#瓦損壞的次要原因。

①汽輪機油水份超標的主要原因：1#瓦和3#瓦的損壞導致汽輪機轉子由輕度前揚變為后揚，造成汽機前端汽封、油封下部分磨損以及汽機后端汽封、油封上部分磨損，使汽輪機軸與汽封、油封之間間隙加大。汽封的磨損造成氣缸內蒸汽泄漏量大于允許值。同時汽輪機組在電動主汽門進口處及調節主汽門左側進口處也存在漏點，有部分蒸汽外漏。因為汽輪機主油箱是封閉式的組合油箱，在油箱頂部安裝有排煙風機，以便將油箱中的油煙排出。并且依靠排煙風機的抽吸維持油箱內以及回油系統內有一定的負壓，便于油的回流。所以汽輪機軸承油檔及油封處運行是為微負壓狀態，這些外漏蒸汽通過汽輪機軸承油檔及油封進入供油系統，造成汽輪機油水份超標。

②汽輪機油含機械雜質的主要原因：首先是1#瓦和3#瓦的損壞時形成大量金屬顆粒。這些金屬顆粒中較大的落于軸承箱中，較小的則隨潤滑回油落入主油箱中被油箱中濾網（80目）濾除；再細小的則被濾油器濾網（100目）濾除。其次是由于汽輪機內含有部分水份，這些水份對主油箱、軸承座內的碳鋼附件造成腐蝕，使主油箱、軸承座內的碳鋼附件產生大量浮銹。

這些浮繡會不斷掉落在油內對油品造成污染。同時，機組安裝、檢修時采用的面團及白布也會才生少量雜物及絮狀物粘附在油箱及軸承箱內，這些浮銹、雜物及絮狀物長時間在油內循環就形成油泥。

2.3.各軸瓦潤滑油進口濾網較臟。

該機組油系統為封閉循環系統，在油路中有三處濾網，分別是：主油箱濾網（80目）、濾油器濾網（100目）、軸承潤滑油進口濾網（80目）。油循環流程為軸承箱出口→回油管→主油箱濾網→主油箱→油泵→濾油器濾網→冷油器→軸承潤滑油進口濾網→軸承箱進口，從而形成封閉循環系統。濾油器濾網為主濾網，可以在運行中進行切換清理，正常情況下軸承潤滑油進口濾網是不會出現油泥和雜質的。從濾油器解剖圖中我們可以看到，在濾油器中有一個過壓閥彈簧。濾油器正常運行時，濾油器濾網兩側油壓差在0.027Mpa，當兩側油壓差達到0.04Mpa時，過壓閥彈簧將打開，此時汽輪機油不經過濾網而直接流出濾油器。這樣，軸承潤滑油進口濾網就成為主濾網，從而產生部分油泥及異物。

3. 處理措施

3.1.加強設備安裝及檢修過程中的規范管理及質量驗收。該機組3#瓦右側瓦枕墊鐵存在接觸不良且有部分騰空現象和機組安裝時的施工質量有直接關系，這一隱患在機組安裝試運、前期使用都存在，在前期機組小修檢查時也沒有檢查出來，最終造成1#、3#瓦的損壞。今后在機組檢修過程中，將嚴格根據廠家的技術要求及《石油化工檢維修規程》的規定對汽輪機軸系找中、各間隙配合、緊力調整、油系統循環等工序全程監管及驗收，以確保設備的安裝及檢修質量。

3.2.嚴格監視汽輪機組運行時的各項參數，特別是各軸承的振動、瓦溫、油溫，對運行中的任何異常現進行檢查、排除，并根據規程果斷處理。該機組在檢修前各軸瓦垂直振動都很小，最大只有19um，遠低于30um的規定值，并保持穩定。而水平振動則在該機組正常運行7個月后由運行時的15um緩慢增大，并不停在2～4#瓦之間波動， 2#瓦水平振動最大幅值達到51um，隨負荷降低后達到38～46um；3#瓦水平振動為26～32um；4#瓦水平振動為14～26um。1#～3#瓦瓦溫運行中為40～60℃，4#瓦瓦溫運行時最高達到79℃，機組位移、油壓等運行參數均正常。運行參數出現異常變化后我們也咨詢了相關專業廠家，他們認為：如果垂直振動正常，小型機組水平振動一般只做為參考項，60 um以下對機組安全運行都不會帶來影響，但在實際上我們的1#、3#瓦已經損壞。今后在運行中，一定認真執行規范要求，嚴格監視汽輪機組運行時的各項參數，特別是各軸承的振動、瓦溫、油溫，對運行中的任何異常現進行檢查、排除，并根據規程果斷處理。

3.3.切實做好油系統管理，以確保油品品質合格。一是及時消除機組漏氣，保證汽機廠房干燥，根據運行情況盡量減小排煙風機負壓，避免汽水及潮濕空氣進入油系統使油乳化變質，造成系統內浮銹；保證冷油器中水壓小于油壓，杜絕因換熱器穿孔導致循環冷卻水竄入油系統使油乳化變質；同時做好潤滑油濾水工作，降低潤滑油含水量，避免潤滑油乳化。二是在濾油器上安裝差壓變送器，并經信號送入DCS系統，以便進行實時在線監控，從而保證濾油器濾網壓差小于0.03Mpa，杜絕因濾油器壓閥彈簧動作使汽輪機油不經過濾網而直接流出濾油器；定期清理油過濾網，以確保潤滑油內機械雜質含量達標。三是按規程規定加強汽輪機油品化驗監測工作，并在保持油品采樣由以前濾油器出口采樣，新增回油管出口采樣，以便于油品的全過程監控。同時根據油品品質加強真空濾油機系統外循環，以確保油品品質合格。四是保證高壓油泵、低壓油泵、直流油泵性能完好及聯動裝置的可靠性，確保各種情況下油系統的有效循環，杜絕因斷油對機組帶來損壞。

參考文獻：

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