某M701F3型燃氣輪機主潤滑油電機振動大分析及處理研究

后小軍

（深圳能源集團股份有限公司東部電廠，廣東 深圳 518120）

潤滑油的作用是為燃氣輪機、汽輪機、發電機各個大軸軸承提供潤滑油作用，減輕大軸與軸瓦之間的磨損，同時散去這些部件因摩擦產生的熱量，潤滑油系統油質的好壞直接影響汽輪機的正常運行。深圳某電廠配置3×350MW級M701F型單軸燃氣-蒸汽聯合循環機組。汽輪機主潤滑油系統設兩臺交流潤滑油泵，一臺直流事故潤滑油泵。交流潤滑油泵出口設計壓力為0.56MPa，轉速1500r/m，供油流量384t/h，泵電機功率為160kW。3臺潤滑油泵安裝方式為垂直立式離心式，泵基座布置在潤滑油箱上面，油箱頂部承重。

1 故障現象

自建廠以來，3號機組交流潤滑油B泵電機振動一直偏大，最大值達到了0.212mm/m，潤滑油電機對應的振動極限值為0.085mm/m，3號機組潤滑油電機振動數據已經超過了相關標準，潤滑油泵運行時整個潤滑油箱都隨著振動。潤滑油電機振動大對機組的安全穩定運行造成了很大的影響，而且潤滑油電機振動大還會導致泵軸承磨損加快，導致泵軸承壽命縮短，影響軸瓦安全。隨著運轉、移動之間的摩擦，逐漸形成一些顆粒物質，這些物質黏貼在油系統上或者隨著運轉進入油系統中，形成油污染。下表1是根據檢修人員記錄的電廠3臺機組6臺潤滑油泵運行時的振動數據。從表1中可以看出，3號機組B潤滑油泵的振動值超出標準值上限3倍左右，振動最大。

表1 機組潤滑油泵運行振動值

2 原因分析

振動大的原因有很多，有些是漸進的，有些是突發的，漸進的一般是泵體部分零件磨損、間隙過大造成。突發式的一般有軸承損壞、抽空、地腳螺栓松動。導致機組潤滑油泵振動的原因較多，主要有電氣方面、機械方面。

2.1 電氣方面

電機內部磁力不平衡和電氣系統的失調常引起振動。常見的原因有電機軸承磨損、電機轉子動平衡不合格、電機缺相、電動機鐵芯硅鋼片過松、磁場不平衡引起振動等。

在機組停機后，將潤滑油泵的電機拆除，并將電機送到工廠在電機運行時進行振動的測試，發現電機振動為0.02mm/m，電機振動很優秀，因此可以排除電機方面的原因。

2.2 機械方面

（1）轉子質量分布不均。泵葉輪或電動機轉子質量分布不均，葉輪葉片的厚薄不勻。這種葉輪旋轉起來就會對整個泵體產生周期性激振力，使泵體產生振動。大修期間對泵解體檢查，泵的葉輪并無汽蝕，葉輪厚薄一樣，轉子質量分布均勻，可排除此項原因。（2）泵與電機軸不在一條直線上。如果泵軸與電機軸不同心，接合面不平整度達不到要求（機械加工精度差或安裝不合要求）就會使聯軸器間隙隨軸旋轉而忽大忽小，因而引起振動，劇烈振動會導致滑油泵軸承受損。潤滑油泵立式（安裝型式如圖1所示）安裝在潤滑油箱頂部，油箱高度為2300mm，體積為32000L，油箱頂板厚50mm，立板及底板厚12mm。油箱頂板內部布置有40mm×80mm高的加強筋，另外油箱四周還布置有150mm工字鋼作為油箱立面的支撐。

圖1 潤滑油泵布置圖

將泵與油箱接觸基座的圓面進行8等分，用水平儀對圓面的8個點相對于儀器的高度進行測量，檢測結果如表2所示。

表2 臺板水平度測量表

表格中最高點為7.58mm，最低點為5.34mm，泵的直徑為0.96m，因此最高點與最低點的水平度相差2.24/0.96mm/m=2.33mm/m。潤滑油泵與油箱接觸面水平度太差，東西方向達到2.33mm/m，廠家要求的水平度數值為0.1mm/m，水平度太差導致泵體安裝后軸心不與地面垂直，電機安裝在泵上后電機軸心也不與地面垂直，懷疑該項缺陷是導致振動大的原因。（3）聯軸器螺栓間距不良。聯軸器螺栓間距不良，聯軸器螺栓間距精度誤差造成只有一部分螺栓傳遞扭矩，這部分螺栓受力大，因而產生不平衡的力作用在軸上，從而引起振動。經檢查該廠電機與泵聯軸器螺栓間距都在0.01mm/m以內，可排除此項原因。（4）軸的臨界轉速。軸的臨界轉速，當泵軸轉速逐漸增加并接近泵轉子的固有振動頻率時，泵就會猛烈地振動起來，轉速高于或低于這一轉速時，泵就能平穩地工作。經過和廠家溝通，潤滑油泵轉速在設計階段避開了固有振動頻率。（5）由泵軸彎曲引起的振動、油泵基礎松動或地腳螺栓松動等引起泵的振動，大修期間測量了泵軸的彎曲度，檢查地腳螺栓及油泵的基礎，經檢查合格，排除了該原因。

綜上所述，經過大修過程中的檢查，對存在的原因排除，懷疑的原因為潤滑油泵與油箱接觸面水平度太差，安裝要求值為0.01mm/m，而實際東高西低，水平度達到2.33mm/m，導致泵體安裝后軸心不與地面垂直，電機安裝在泵上后電機軸心也不與地面垂直，因此振動偏大。

3 解決辦法

電廠潤滑油泵對應的基座水平度標準值要求在0.1mm/m以內。因此，在機組停機時，用便攜式的移動車床對泵與油箱接觸的基座進行加工，要求加工精度在0.05mm以內，最小加工量為2.24mm。加工后泵基座的水平度數值如表3所示。

表3 加工后基座水平度

經過加工后最高點與最低點的水平度差值為（6.27～6.23）/0.96mm/m=0.042mm/m，潤滑油泵對應的基座水平度標準值要求在0.1mm/m以內。

4 處理效果

按照潤滑油泵大修檢修文件包的工序對潤滑油泵及電機進行安裝。安裝后將潤滑油打入主油箱，進行潤滑油泵振動測試。用振動儀對電機8個點的振動值進行測量，檢測結果如表4所示。

表4 處理后3號機組潤滑油B電機振動值

3號機組B電機最大振動數值為0.067mm/m，低于0.085mm/m，振動數值為優秀，徹底解決了潤滑油泵振動大的缺陷。

5 結語

國內投產的三菱M701F-3型燃氣輪機發電機組潤滑油都布置在潤滑油箱頂部，立式安裝，立式泵的水平度對泵振動的影響很大。而潤滑油箱頂部蓋板一般都是整體運輸到現場之后焊接，焊接后頂板的水平度很容易發生變化，如果不及時處理，就可能影響油泵及電機的振動。該廠3號機組自投產至今振動一直都很大，根據統計，國內其他M701F-3型機組至少有5臺次出現過潤滑油泵電機振動大故障。因此，機組潤滑油泵置于潤滑油箱的立式布置是振動大的原因之一。