汽輪發電機組軸承振動大原因淺析

夏兵初

摘 要：汽輪發電機組是發電廠的重要生產設備，當其工作狀態不佳，尤其是機組振動大，會造成生產效率低下，甚至停產，本文是某25MW余熱補汽式節能機組軸承振動大的原因分析、處理過程的經驗總結，可作為發電廠生產現場類似故障發生時的參考。

關鍵詞：發電廠 汽輪發電機組 軸承振動大 原因分析

中圖分類號：TK478 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）11（b）-0084-02

1 機組簡介

本項目汽輪機采用中國長江動力集團有限公司生產的NB20-1.6/0.46型汽輪機，為沖動式低壓、單缸、單軸、補汽凝汽式汽輪機，額定進汽壓力1.5MPa、額定進汽溫度290℃、轉子一階臨界轉速為1916r/min。配套的發電機采用南陽防爆電機集團有限公司生產的QF-20-2型發電機，轉子一階臨界轉速為1650r/min。

2 振動現象簡介

本次沖轉采用的蒸汽參數穩定且基本接近額定參數：1.51MPa、261.4℃，但在機組沖轉過程中，各軸承振動隨著轉速的升高在持續增大，當達到額定轉速3000r/min時，#3軸承振動162μm（最大）、#4軸承振動152μm（最大），且一直穩定不變，各軸振動見表1。

由表1知：機組振動嚴重超標（正常運行值≤126μm），危害汽輪發電機組的安全運行，需盡快處理，降低振動值。

3 振動原因分析

排除測點誤報，停機后，檢查各測點檢驗報告、接線線路、安裝間隙電壓等，均符合規程規范、廠家安裝要求，排除測點誤報問題，做進一步分析。

汽輪發電機組的振動大一般由以下原因造成：（1）動靜部位碰摩振動；（2）油膜建立不穩定或破壞，油膜振動；（3）軸系中心不在同一位置、軸系質量不平衡，動平衡振動。

引起第一項振動的主要因素一般有以下幾種：（1）安裝時，動靜部位的間隙過小，主要有軸瓦與軸承間隙、油擋間隙、發電機風擋間隙、汽輪機葉片與缸體通流間隙、發電機葉輪與定子間隙、汽封凹窩間隙；（2）汽缸受熱膨脹受阻，相對轉子傾斜。

引起第二項振動的主要因素一般有以下幾種：（1）潤滑油供油量過小；（2）軸瓦底部油囊油孔卸油；（3）潤滑油油溫過高或過低；（4）潤滑油油質不合格。

引起第三項振動的主要因素一般有以下幾種：（1）聯軸器找中未合格，軸系中心不一致；（2）進汽蒸汽參數過熱度太低或變化頻繁，汽輪機轉子中心變化；（3）疏水不充分或暖缸時間不足，轉子、缸體膨脹未同步；（4）汽封溫度過高，凹窩中心上移，軸系中心被破壞；（5）真空、排汽溫度過高或過低；（6）軸承座松動；（7）軸承磨損；（8）汽輪發電機組大軸彎曲；（9）聯軸器螺栓配重未合格，轉子質量不平衡；（10）輪機掉葉片；（11）發電機轉子配重塊松動或掉落；（12）汽輪機轉子質量不平衡；（13）發電機轉子質量不平衡。

4 振動問題處理

按照以上所列原因，組織人員進行逐項排查。

（1）安裝時，動靜部位的間隙過小。

停機后，對各瓦口間隙、軸瓦與軸承間隙、油擋間隙、發電機風擋間隙、汽封間隙等動靜部位的間隙全部進行了檢查和處理，尺寸在廠家要求的范圍內且無碰摩痕跡。

（2）汽缸受熱膨脹受阻，相對轉子傾斜。

沖轉過程中檢查汽缸軸向、徑向膨脹無阻礙，且相對側膨脹同步。

（3）潤滑油供油量過小。

沖轉過程中，各軸瓦溫度、回油溫度符合要求，其中軸瓦最高溫度為#4瓦支撐軸承瓦溫61.06℃、回油最高溫度為#4瓦57.44℃，且在廠家的指導下，將#4瓦進油節流孔由原設計值8mm擴大至10mm，第二次啟機檢查：#4瓦軸承最高溫度為56.33℃、回油最高溫度52.65℃，對振動無影響。

（4）軸瓦底部油囊油孔卸油。

安裝時已將各瓦的底部油囊油孔全部焊死，不會卸油。

（5）潤滑油油溫過高或過低。

首次沖轉過程中，對潤滑油油溫在32℃～47℃之間進行多次調節，當母管油溫<43℃后，#4振動略微下降8μm，后續沖轉，母管油溫都控制在37℃～41℃間。

（6）潤滑油油質不合格。

停機后，對潤滑油油箱進行清理、各瓦進行翻瓦，僅發現#1軸承處有輕微磨痕且由生產單位對油質進行了檢查，符合要求。

（7）聯軸器找中未合格，軸系中心不一致。

檢查安裝單位的原始施工記錄，符合廠家要求。并對聯軸器螺栓緊固度進行檢查，無松動。

（8）進汽蒸汽參數過熱度太低或變化頻繁，汽輪機轉子中心變化。

整個沖轉過程，進汽蒸汽參數一直保持未變。

（9）疏水不充分或暖缸時間不足，轉子、缸體膨脹未同步。

就地測量疏水管道管壁溫度，均>110℃。

（10）汽封溫度過高，洼窩中心上移，軸系中心被破壞。

對軸封送汽溫度在設計值126℃～190℃范圍內調整，各瓦振動無變化。

（11）真空、排汽溫度過高或過低。

對真空在設計值-60～-89kPa、排汽溫度在設計值56℃～78℃之間調整，各瓦振動無變化。

（12）軸承座松動。

遠方瓦振不大，就地測量、感觸，無明顯振動。

（13）軸承磨損。

翻瓦檢查，#1瓦有輕微磨痕外，其他各軸承無磨損，且在翻瓦后進行了處理，第二次啟機振動無明顯改善。

（14）聯軸器螺栓配重未合格，轉子質量不平衡。

檢查安裝單位螺栓配重記錄，符合廠家要求。

（15）汽輪機掉葉片。

汽輪機振動不大，就地也未聽見異音。

（16）發電機轉子配重塊松動或掉落。

沖轉停機后，打開發電機兩端端蓋，檢查配重塊未松動或脫落。

（17）汽輪機或發電機大軸彎曲。

轉子熱變形引發的振動特征是與轉子溫度和蒸汽參數有密切關系，大都發生在機組冷態啟機定速后帶負荷階段，此時轉子溫度逐漸升高，材質內應力釋放引起轉子熱變形，振動增大。而本次振動大發生在機組沖轉階段，故可排除。

（18）汽輪機、發電機轉子質量不平衡。

架設振動分析儀，確定#3、#4軸承振動都集中在1倍頻，即質量不平衡引起軸承振動，對發電機平衡塊重新進行配重，再次開機，各軸承振動最大值不超過70μm，完全符合廠家及規范要求，能夠滿足機組安全、穩定運行需要。

5 結語

通過本次機組振動大原因的詳細分析，讓參與人員對軸承振動有了更深入的理解，也讓運行人員懂得如何調整、才能更好地防止機組因振動大跳機。endprint