試論發電廠汽輪機組軸承振動原因分析及處理

摘 要：發電廠的汽輪機組在工作當中往往存在由于高壓缸和低壓缸出現動靜碰磨而造成軸承劇烈震動的現象。本文將對某汽輪機組的軸承異常振動原因進行分析，并通過技術手段對其產生的故障進行診斷，結合工作經驗對故障的處理方向和具體操作提出相應的對策，以便為今后汽輪機組故障處理提供參考。

關鍵詞：汽輪機組；軸承振動；高壓缸；低壓缸

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.178

0 前言

為了了解發電廠汽輪機組在工作過程中軸承經常出現異常振動的現象的原因，并根據機械原理尋求出解決方案和對策，從而避免在汽輪機組使用過程中再次出現異常，筆者對某大型汽輪機組進行觀察，該機組為單軸四缸凝汽式的汽輪機，其中高壓缸設計為単流式，低壓缸設計為雙流式。在出現軸承振動的第一時間對其進行拆解，結果顯示，是高壓缸和低壓缸出現了問題。

1 汽輪機組出現軸承振動的原因分析

1.1 高壓缸動靜碰磨

對本文選用的發電廠汽輪機組經過100小時的運行測試后發現在汽輪機沖至3000轉時高壓缸中出現了“蛙跳”現象，在持續一段時間后，機組中軸承開始了不規則的振動，因此將機器拆分，對高壓缸進行檢查，發現在高壓缸中出現了動靜碰磨現象，同時大機組中的高壓轉子汽封過長，導致啟動過程中出現左右不均的現象，從而造成了高壓缸膨脹不暢，并導致軸承異常振動。通過觀察，發現高壓缸存在以下現象：高壓轉子的軸封和汽封磨損十分嚴重；測量高壓缸的負荷分配發現電端貓爪垂弧差達到0.25mm，已經嚴重超標；紅丹對磨接觸面積不足總面積一半[1]，有著嚴重的安全隱患。

1.2 低壓缸動靜碰磨

在對其他設備進行運行測試的過程中，低壓缸的問題也逐漸浮出水面。對于軸承異常振動這一現象來說，低壓缸也起到了重要影響。對低壓缸的檢測中發現，低壓缸的動靜碰磨問題直接導致了低壓缸的蒸汽參數過低，其中，低壓缸的汽封徑向之間存在的間隙過小，疑為經過人為調節；此外，汽輪機的低壓軸封出現了進水現象；隨著排氣溫度過低，導致汽輪機低壓缸內部的真空情況過高，使得非落地的軸承標高出現變化，造成軸承受力不均勻，發生嚴重摩擦。在該汽輪機組中，低壓缸與高壓缸不同，是雙流式構造，其中缸體為雙層結構，并且與抵押軸承相互焊接，因此在真空情況過高的狀態下橫縱兩向上所施加的力會造成缸體彈性變形，從而使低壓缸的剛度變低。

2 對汽輪機組的軸承振動進行處理

2.1 對高壓缸進行處理

（1）處理方法。面對高壓缸出現的膨脹不暢現象，需要經過仔細的對比和分析以確定其原因，在根據具體原因和經驗進行處理。以本文汽輪機組中高壓缸存在的問題為例，筆者首先將一個不銹鋼片前箱臺板的滑塊底部，從而對滑塊和前箱之間的各處間隙進行調節，是間隙距離小于0.1mm；同時將紅丹涂抹在前箱臺板的滑塊表面，使其能夠與前箱的底部形成對磨，從而提高對磨的接觸面積，提升安全性能；在高壓缸上重新開一個注油孔，并在附近設置一條完整的注油管道，通過注油的方式提升高壓缸的潤滑效果；對于前箱中已經嚴重磨損的滑銷需要及時更換新品，并在新的滑銷更替之后在表面涂抹上具有耐高溫特性的潤滑脂；最后，對符合分配進行調整，使電端的貓爪垂弧得到有效降低。在多次測量之后，確定垂弧差降低到了0.05mm以下再投入到使用中。

（2）處理結果。經過以上處理方式對出現膨脹不暢現象的高壓缸進行詳細的處理后，再對其進行全面的測試，測試中發現，高壓缸內部的“蛙跳”現象已經消失，汽輪機組的軸承正常運行，并沒有再出現異常的振動現象，輕微振動的幅度控制良好，最大振幅不足70μm。同時，高壓缸的膨脹能力得到了十分明顯的提升，在從20mm膨脹到50mm的過程中，實現縮短了近一半，最快在10小時以內完成了膨脹工作。

2.2 對低壓缸進行處理

（1）處理方法。對于出現嚴重磨損的低壓軸封和隔板汽封，可以將以往的斜齒汽封方式改變為直齒汽封方式，實驗表明，在工作中，直齒汽封方式更具有耐磨性；對于內缸下降量巨大嚴重的情況，則可以將內缸中各級隔板向上太高，本文在進行汽輪機組處理時太高了0.01mm，同時還將端部汽封與各級隔板同時進行了提升，從而在一定程度上降低了動靜碰磨現象的產生；對于低壓缸內部出現十分嚴重的變形和與之相關的剛度過低現象，本文選擇了使用輔助支撐的筋板來對其進行加固，從而盡可能多地提升低壓缸的剛度減輕其因外部力量造成的變形問題，從而避免因剛度不足而造成的軸承異常振動。

（2）處理結果。經過對于低壓缸出現的變形和振動異常進行處理，再次對其進行檢查，可以明顯地發現，相較于處理之間，變形量和振動幅度都有了十分明顯的降低。其中，變形量的減少最為明顯，例如在總變形當中，對加固處理前進行測算，發現變形量達到了3.88mm之多，而在加固之后，變形量降低到了2.97mm，同比減少了37.4%，而其他各分項的變形量降低也都令人滿意，其中軸承洼溝的垂直變形量降低幅度最大，達到了56.3%[2]，而內缸支撐的垂直變形雖然是各分項當中減少幅度最小，但也有19.4%之多，可見加固工作已經取得了不錯的成果；此外，利用輔助支撐對低壓缸的剛度進行提升后，機組中的振動情況有了突出的改善，在機組穩定運行100小時之后，可以清楚地測算出機組振動幅度有了明顯的降低，并且逐漸趨于平穩，其中隨著真空負荷的變化幅度降低，軸承振動的幅度也縮減到了最小值。

3 結論

在汽輪機組的運行過程中，出現的嚴重的非正常軸承振動，經過試驗測定，可以認定是高壓缸和低壓缸這兩個方面出現了問題，因此在進行軸承振動處理時，需要針對這兩個方面進行嚴格詳細的檢查，以便確定問題根源。本文中對于機器測定的原因分析只是眾多故障原因中的一種，其他的故障處理需要根據故障的具體成因制定具有針對性的處理方案，不可忙目照搬。

參考文獻：

[1]郭保伍.杭汽NK50/56型汽輪機軸承振動原因分析與處理[J].山東工業技術，2014（19）：52.

[2]趙曉飛，董少平，李永俊.1000MW汽輪機軸承振動大的原因分析及處理[J].華北電力技術，2014（02）：41-45.

作者簡介：肖波（1986-），男，湖南衡陽人，大專，助理工程師。endprint