汽輪機運行振動原因分析及對策研究

陸永健

華能南通電廠 江蘇南通 226003

汽輪機產生振動故障原因的原因很多，例如：汽輪機在啟動或運行過程中，轉子與汽封等靜止部件的間隙消失，導致動靜部件接觸，由此產生振動[1]。汽輪機動靜碰磨的常見原因有動靜間隙不足；轉軸振動過大；不對中、非轉動部件變形等缺陷使轉子相對靜止部件處于偏斜位置；缸體跑偏、彎曲或變形，導致缸內或汽封間隙改變。

1 汽輪機振動原因分析

（1）潤滑油中機械雜質高，該汽輪機自2015年4月開始試車至2017年9月，在運行期間雖有停機檢修，但未對潤滑油箱進行清理，潤滑油中機械雜質偏高，機械雜質進入汽輪機支撐軸承和止推軸承，造成汽輪機軸振動上漲。

（2）運行中使用專業儀器對轉子運行中的狀態、位置進行檢測，從振動趨勢和檢測頻譜結果來看，汽輪機轉子在運行中存在不平衡，轉子未在中心線位置，致使汽輪機轉子與定子之間有輕微的摩擦，導致轉子振動波動。

（3）機組運行后期，汽輪機使用蒸汽量逐漸上漲，判斷汽輪機葉輪存在結垢現象，立即對所使用的過熱蒸汽進行分析，發現蒸汽中鈉含量12.6μg／L，SiO2含量19μg/L，鈉含量超過設計值≤10μg／L，SiO2接近設計值20μg/L。由于汽輪機所使用過熱蒸汽品質不高，長時間運行導致汽輪機蒸汽通流部件及葉輪表面結垢，隨時間增加，結垢的厚度不斷增加，當結垢厚度達到一定程度后，會導致汽輪機工作效率下降、動靜部分出現摩擦，造成機組振動波動。

（4）汽輪機支撐軸承、止推軸承溫度上漲，判斷為汽輪機止推軸承、支撐軸承在振動波動期間有磨損現象，導致部分潤滑油泄漏，軸承內形成的潤滑油膜承載能力下降，當汽輪機出現振動時，軸承有輕微磨損，造成軸承溫度上漲。

2 汽輪機出現振動的處理措施

2.1 采取優化措施保證機組運行

（1）對汽輪機油系統過濾器進行切換，切換出的過濾器更換濾芯備用。使用在線濾油機對汽輪機潤滑油中的機械雜質進行過濾，并在汽輪機停機后對潤滑油路油箱進行清理。

（2）穩定前系統工藝氣量及氫碳比，禁止工藝氣量大幅度波動，致使汽輪機負荷頻繁變化。穩定后系統乙酸單元CO使用量，使后系統保持在110%負荷運行，壓縮機和汽輪機配合調整后使機組進入最佳運行狀態[2]。

（3）機組運行后期，汽輪機前、后軸承箱軸端密封出現漏油現象，漏油位置距離汽輪機本體及汽輪機排氣管線較近，為了防止泄漏出的潤滑油接觸高溫著火，制作漏油收集盒，把泄漏出的潤滑油收集到盒內，統一回收清理。另外，在汽輪機兩端使用低壓氮氣吹掃，降低漏油點氧含量，防止潤滑油接觸高溫著火。

2.2 前后軸端梳齒密封處理

根據汽輪機前、后軸承箱的軸端梳齒密封磨損情況分別進行處理，前軸承箱的軸端梳齒密封磨損情況較輕，對其進行修復，后軸承箱的軸端梳齒密封磨損比較嚴重，則進行更換。同時，對前后軸端密封進行技術改造，在軸端密封外側鉆出10的圓孔，與氮氣管線連接，使用減壓后30kPa的低壓氮氣向軸承箱內吹氮氣，并在軸端密封最內側兩個梳齒下部鉆出3個5圓孔作為回油，其密封原理類似于干氣密封后置隔離氣[3]。經過改造后，汽輪機前、后軸承箱的軸端密封處漏油消失。

2.3 振動故障的應對措施

油膜渦動是由軸瓦穩定性裕度不足導致的。軸系發生油膜渦動時間較短且能夠自行消失，說明軸瓦工作時處于失穩邊界的附近。在運行中一般采取升高潤滑油油溫、調節油壓、調節真空等措施嘗試改善軸瓦穩定性，在檢修中，首先消除軸瓦缺陷，然后增加瓦枕緊力，改善球面接觸，減小頂隙，增大側隙，縮減軸瓦軸向長度，調整標高等，以此增加軸瓦穩定性裕度。機組檢修后首次啟動，定速到帶負荷階段，發電機振動未出現低頻分量，油膜渦動故障成功消除。針對基頻分量緩慢爬升問題，需要徹底消除發電機轉子熱敏性故障。待工期允許時，需將發電機轉子返廠解體、檢查、重新組裝，確保運行時無部件發生松動，無嚴重的內摩擦效應，內部風道暢通，并進行冷態以及熱態下的精細動平衡[4]。

2.4 復測轉子同心度

汽輪發電機組運行中心不正也會引起振動，具體原因有以下幾點：①汽輪機啟動時，暖機時間不夠，升速或加負荷太快，將引起汽缸受熱膨脹不均勻，或者花銷系統有卡澀，使汽缸不能自由膨脹，均會造成機組產生不正常位移，產生振動；②機組在進汽溫度超過設計規范的條件下運行，將使其膨脹差和汽缸變形增加，如高壓軸封上抬等。造成機組中心超過允許限度，引起振動；③靠背輪安裝不正確，中心未找準，運行時產生振動且振動隨負荷的增加而增加。此次處理，由于汽缸不進行揭缸，轉子的校驗僅包括轉子各端面跳動進行測量，無法測量各轉子的對輪的對輪瓢偏，以下為各對輪測得的同心度[5]。

3 結語

通過對汽輪機運行過程中出現的問題進行分析總結，及時判斷汽輪機振動高的原因，并結合實際情況進行調整優化，及時有效地解決了汽輪機振動高的問題，為汽輪機長期運行積累了寶貴的經驗，從而確保機組長周期穩定運行。