汽輪機組振動異常的分析及處理

孫磊

(新疆油田公司克拉瑪依電廠生產技術科，新疆 克拉瑪依 834000)

我廠13#汽輪機組為LN37-5.2/0.5/538/257型沖動式中壓、單缸、單軸、雙壓凝汽式汽輪機，系哈爾濱汽輪機廠產品，2009年8月投入生產運營。

2012年5月，13#汽輪機組按標準項目進行計劃性小修，并根據技改計劃更換汽輪機組前軸承箱外油檔一套、后軸承箱外油檔兩套、三瓦和四瓦軸承室外油檔各兩套。檢修完畢，6月6日開機正常，6月7日檢查發現四瓦軸向振動大，垂直振動0.013mm，橫向振動0.056mm，軸向振動0.104mm，停機。

1 機組振動問題

2012年6月10日對#13汽輪機組四瓦進行檢查，發現軸瓦下瓦有輕度磨損、烏金面局部有小坑，修復后對軸瓦緊力、間隙進行測量，數據在標準范圍內并與小修時無明顯差別。6月11日開機運行，開機過程中振動正常，并列帶負荷后四瓦軸向振動0.065mm，觀察運行。

2012年10月13#汽輪機組四瓦軸向振動越來越大，10月11日準備停機處理，停機過程中對機組振動進行測量和記錄，具體數據見表1，振動單位是絲（0.01mm）。

2 分析與處理方案

根據13#汽輪機組5月份計劃性小修的檢修項目結合10月11日停機過程中測量的振動數據，綜合分析認為引起13#汽輪機組四瓦軸向振動大的原因有以下兩個方面。

2.1 更換的浮動式密封油檔引起振動異常，原因可能有以下三點

（1）浮動環與轉軸之間存在干摩擦。5月份機組改造所使用的浮動油檔是作為軸瓦的外油檔，在正常運行中，這些部位的漏油量有可能不能滿足浮動環與轉軸之間形成正常油膜的需要。因此浮動環在機組運行中無法浮起，處在干摩擦的狀態下，有可能造成機組振動異常。（2）安裝和設計不當。為了獲得良好的密封效果，在安裝過程中會將徑向間隙調整到下限，過小的徑向間隙會引起浮動環的卡澀，造成機組振動異常。在設計過程中如果將軸向間隙設計的過小可能會引起浮動環的卡澀，而如果將軸向間隙設計過大，則會使浮動環失去導向和定位作用，在軸上發生歪斜（不垂直），同樣引起卡澀，都有可能造成機組振動異常。（3）運行后油垢沉積。隨著運行時間的增長，油垢沉積，浮動環有可能卡澀，這種卡澀無疑會造成機組振動異常。

2.2 軸承座的軸向動剛度不夠，原因可能有以下三點

（1）軸頸承力中心沿軸向周期性變化。由于轉子撓曲、永久彎曲或熱彎曲在旋轉狀態下，軸頸在軸瓦內的油膜承力中心點將隨轉速周期性地沿軸向變化。圖1（a）表示轉子在某一位置時，油膜承力中心點偏于A側；圖1（c）表示轉過180°后，油膜承力中心點偏于B側。若軸承座和基礎沒有彈性，則油膜承力中心點的變化始終在軸承座底邊AB范圍內，它不會引起軸承座的軸向偏轉。實際上，軸承座和基礎組成的支撐系統具有一定的彈性，在油膜承力中心點周期性變化的作用下，軸承座將沿某一底邊發生周期性的軸向偏轉，造成機組軸向振動異常。即使軸承座固定螺栓很緊，這種現象也難以避免。當軸承座連接剛度不足時，這種現象更為明顯。

表1

圖1

（2）軸承座支撐剛度分布不對稱。軸承座支撐剛度不對稱，也會造成軸承座的軸向偏轉，從而引起過大的軸向振動。軸承座支撐剛度不對稱一般是由軸承座局部不穩固引起的，特別是當二次灌漿局部松裂、軸承座與臺板局部貼合不良時。這種現象在發電機軸承上較為常見，這是由于發電機轉子的剛性較差，運轉中在轉子撓曲的作用下軸承座臺板的二次灌漿承受了較大的交變應力。

（3）軸承座軸向共振。當軸承座軸向自振頻率與轉子工作頻率接近或成整數倍時，軸承座會產生軸向共振，引起明顯的軸向振動。

2.3 處理方案

（1）將13#汽輪機組四瓦外油檔進行更換，換回原來使用的梳齒式油檔。（2）對#13汽輪機組四瓦軸承座臺板與基礎間隙進行檢查。（3）調配13#汽輪機組四瓦軸承座固定螺栓緊力，通過調配軸承座四角螺栓的緊力，改變軸承座振型和軸承座軸向自振頻率，從而減小軸向振動。但調配固定螺栓緊力的關鍵是不能明顯降低軸承座的連接剛度，否則會使振動增大。（4）在機組運行過程中對13#汽輪機組四瓦軸承座頂部做加重試驗，觀察振動變化情況。（5）對13#汽輪機組四瓦軸承進行檢查。

3 處理情況

（1）2012年10月23日針對13#汽輪機組四瓦振動異常的消缺性檢修結束，檢修的具體工作如下：1對13#汽輪機組四瓦外油檔進行了更換，調整油檔上部間隙為0.20mm、下部間隙為0.10mm、兩側間隙為0.15mm、平面間隙小于0.05mm。2對13#汽輪機組四瓦軸承座臺板與基礎臺板的間隙進行檢查，0.05mm的塞尺不過。3對13#汽輪機組四瓦軸承座固定螺栓進行緊固。4對13#汽輪機組四瓦軸承進行檢查，對軸瓦緊力、間隙進行測量，數據在標準范圍內并與小修時無明顯差別。

2012年10月23日12:00#13汽輪機組啟動、13:55并列，開機過程中的機組具體振動數據見表2，振動單位是絲（0.01mm）。

可以看到機組在并列帶負荷前振動情況良好，帶負荷后四瓦軸向振動再度增大，在此過程中結合四瓦底臺板振動數據對軸承座固定螺栓緊力進行調配，還進行了四瓦軸承座頂部加重試驗，觀察四瓦振動沒有明顯變化。16:40分監測到四瓦軸向振動值為0.084mm，觀察運行。

表2

（2）2012年10月31日，13#汽輪機組四瓦軸向振動到達0.246mm，停機。根據10月11日消缺性檢修情況可以確定四瓦軸向振動異常的原因就是軸承座剛度不夠，雖然軸承座臺板和基礎底板之間的間隙正常，但該基礎底板是通過四個圓盤形的支撐螺塊和擰在基礎臺板上的8個螺栓進行支撐的，而支撐螺塊是起主要支撐作用并且自身可以進行調節。結合測量的振動數據分析應該是東南和西北支撐螺塊有松動，造成軸向振動異常。

2012年11月4日，對13#汽輪機組四瓦軸承座基礎臺板進行檢查，發現東南和西北兩處支撐螺塊接觸面銹蝕嚴重，符合先前的判斷，決定對四個支撐螺塊和基礎踏板進行清潔、研磨，然后按照廠家說明書對基礎臺板進行調整定位、緊固地腳螺栓，最后找中心開機。

4 處理效果

2012年11月16日1:00 13#汽輪機組啟動、2:30并列，整個開機及帶負荷過程中的機組振動情況穩定。

5 結語

分析振動現象，首先要對機組振動進行監測和搜集整理振動數據，掌握機組的振動和運行狀態，然后結合實際檢查情況和歷史檢修資料，作出合理全面的分析，最后拿出具體的解決辦法進行處理。

[1]邴漢昆，趙玉柱，徐厚達，常澍平.150MW汽輪發電機組異常振動問題分析及處理[J].汽輪機技術，2017，（01）.

[2]周磊.#3汽輪機組振動異常原因分析[J].機電信息，2016，（33）.

[3]馬奔騰，徐濤，魏修忱.某330MW汽輪發電機組軸系振動故障分析與處理[J].華電技術，2016，（07）.