關(guān)于杭汽輪機（T8888—1）振動故障的原因分析及處理

朱艷才

摘 要：本文闡述了杭汽輪機（T8888-1）振動的原因，分別從汽輪機軸承間隙，通流部分定位尺寸、安裝管道設(shè)計缺陷、轉(zhuǎn)子揚度、軸向定位等方面展開分析，提出解決汽輪機振動的措施和方法。

關(guān)鍵詞：汽輪機；軸向定位；通流間隙；轉(zhuǎn)子；振動；頻譜。

Keywords：turbine，axial orientation，flow clearance，rotor，vibration，spectrum.

一、概述

寶鋼集團(tuán)八鋼公司制氧空壓機用汽輪機（杭汽機組代號T8888-1）驅(qū)動，該機組于2014年5月開始現(xiàn)場安裝，2014年9月進(jìn)行調(diào)試工作，在運行過程中曾出現(xiàn)過數(shù)次因振動過高而發(fā)生跳機，經(jīng)多次調(diào)整于2014年11月進(jìn)入穩(wěn)定運行，前后運行時間共計20余天；2015年3月機組重新開啟運行后，當(dāng)機組運行到4300r/min時因振動過大而發(fā)生跳機，此后現(xiàn)場技術(shù)人員與廠家服務(wù)工程師進(jìn)行了多次嘗試但均未成功。開缸檢查，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子發(fā)生碰擦，導(dǎo)葉持環(huán)、汽封存在不同程度的損傷，故決定將T8888-1的轉(zhuǎn)子發(fā)回杭汽進(jìn)行檢測返修，返修后回裝試機，仍然振動高但未達(dá)到跳機值，勉強運行維持生產(chǎn)；2017年2月針對該機組振動高的問題，再次開缸檢修，徹底解決了汽輪機（T8888—1）振動高的故障。

二、故障原因分析

2.1、杭汽相關(guān)技術(shù)人員根據(jù)T8888-1的轉(zhuǎn)子、持環(huán)實際檢測情況就產(chǎn)生的原因展開了討論，通過對軸承的磨損、持環(huán)底部有明顯的碰擦痕跡等現(xiàn)狀進(jìn)行分析，該狀況的出現(xiàn)應(yīng)該說是個復(fù)雜的系統(tǒng)問題，由多種原因所致?？赡墚a(chǎn)生的原因有：

1）滑銷系統(tǒng)卡澀、管道應(yīng)力問題頂缸；（此項內(nèi)容在開機中已經(jīng)做了檢查，滑銷系統(tǒng)不存在問題。另外汽輪機進(jìn)汽及排汽管道的頂缸問題也能排除，因為前貓爪在運行中未頂死，后汽缸的排汽方管設(shè)計時是有膨脹節(jié)的）

2）油系統(tǒng)不干凈；

3）安裝數(shù)據(jù)發(fā)生變化、經(jīng)過一個冬天下來冷熱空氣進(jìn)入汽缸，疏水不暢結(jié)冰；（在機組停運期間，機組始終處于有持續(xù)供暖的工房中，且當(dāng)時鍋爐全線停車，不存在熱蒸汽串流至汽輪機的問題）

4）是否與經(jīng)常盤車、基礎(chǔ)沉降、排汽管頂缸等其他因素有關(guān)。（生產(chǎn)廠是按照1次/月進(jìn)行盤車的。所以盤車的問題可以剔除。排汽缸頂缸的問題與第2條原因相似，不再贅述）

5）持環(huán)安裝時，未能充分考慮轉(zhuǎn)子的下?lián)隙龋斐蓜屿o間隙偏小。

2.2、振動檢測分析

綜合分析該汽輪機振動的基本原因為轉(zhuǎn)子動平衡不良，且有熱彎曲現(xiàn)象，另外1瓦有松動、瓦間隙偏大現(xiàn)象。

2.3、汽輪機每次在開機升速時，800rpm可以穩(wěn)定到一定值10vm左右，在2000rpm時，先上升后下降穩(wěn)定到一定值30vm左右，在繼續(xù)升速4300rpm，振動和溫度持續(xù)爬升，無法穩(wěn)定下來，4700rpm也一樣振動、溫度持續(xù)上升直至跳機（66、98vm，105、115℃）。在對汽輪機進(jìn)汽側(cè)軸承拆除檢查過程中發(fā)現(xiàn)：在汽輪機徑向軸承與止推軸承之間的軸徑上磨出了一道約0.5mm的凹槽，通過塞尺測量、分析，凹槽很可能是頂軸油管與軸摩擦造成的。對此分析可能原因如下：

1）隨著汽輪機轉(zhuǎn)速的升高，軸瓦內(nèi)形成的油膜壓力、軸在高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力也會越大，被反送回頂升油管道內(nèi)的油壓力也會越高，頂升油管通過螺栓連接在徑向軸承下瓦上，有一定的彎曲度，油壓越高，橡膠軟管變形也就越大，軟管上的卡扣摩擦就會越劇烈，致使1#軸瓦振動和溫度持續(xù)升高，無法穩(wěn)定到一個值。

2）軸端實際測量發(fā)現(xiàn)，進(jìn)汽側(cè)端面圓跳動0.02mm，排汽側(cè)0.04mm，軸應(yīng)該沒有彎曲變形。

3）根據(jù)幾次汽輪機開機時，轉(zhuǎn)速升至4300rpm時的頻譜分析，振動應(yīng)該是由于剮蹭引起的也剛好吻合。

三、處理措施

3.1、汽輪機在幾次開機過程中發(fā)現(xiàn)，1#瓦的振動和溫度持續(xù)爬升，無法穩(wěn)定下來，直至報警（66um，105℃）、聯(lián)鎖停機（98um，115℃），趨勢如圖1所示。

3.1.1、未拆卸聯(lián)軸器、復(fù)核對中數(shù)據(jù)、檢查軸承前。

1）軸封疏水不好，蒸汽冷凝引起的軸振動。在第三次開機前，已經(jīng)對軸封汽進(jìn)行了改造，汽源壓力穩(wěn)定，無再蒸汽冷凝積水現(xiàn)象。

2）汽輪機真空度破壞、油冷卻器冷卻效果差油溫高引起的振動。汽輪機均壓箱法蘭松動，真空有嚴(yán)重泄漏現(xiàn)象，已處理完成，油冷卻器進(jìn)、回未參與循環(huán)冷卻，因冷卻器內(nèi)有氣體，循環(huán)水壓過高，在安裝排氣閥、調(diào)整水壓后恢復(fù)正常。

3.1.2、未拆卸聯(lián)軸器、復(fù)核對中數(shù)據(jù)、檢查軸承后

1）對中問題引起的振動，在停機后進(jìn)行對中數(shù)據(jù)復(fù)核，均在正常值以內(nèi)。

2）軸承緊力、螺栓松脫引起的振動。拆開軸承檢查緊力（—0.03mm），止推軸承一側(cè)無定位銷，已處理完成。

3）頂軸油管與軸摩擦引起的振動。如圖2所示。

3.2、在對檢查出的問題處理好后，再次開機發(fā)現(xiàn)，在4300rpm時，1#瓦的振動還是持續(xù)爬升，但溫度變化不大，可以穩(wěn)定下來了。后經(jīng)在線動平衡數(shù)據(jù)采集分析來看，在2000rpm時，同時有1倍頻和2倍頻，但在4300rpm時2倍頻消失，1倍頻很明顯，固判斷轉(zhuǎn)子動平衡有問題。

3.2.1、杭汽轉(zhuǎn)子、持環(huán)及汽封返廠處理，認(rèn)真核對轉(zhuǎn)子與靜葉片持環(huán)的配合尺寸，排除設(shè)備本身加工制造上面的缺陷在修復(fù)完成重新安裝時參照《產(chǎn)品合格證》上的數(shù)據(jù)對安裝過程進(jìn)行復(fù)校。

3.3、根據(jù)杭汽輪機產(chǎn)品合格證要求，再次對汽輪機的通流間隙、軸瓦頂隙、止推間隙、轉(zhuǎn)子揚度等進(jìn)行了復(fù)合、確認(rèn)調(diào)整。如圖3所示。

3.5、針對汽輪機軸向定位尺寸進(jìn)行調(diào)整如圖4所示。

四、結(jié)論

經(jīng)過對杭汽輪機（T8888-1）反復(fù)三次的開缸解體檢修，定位尺寸、通流間隙、軸承間隙、預(yù)緊力等調(diào)整，2017年，杭汽輪機（T8888-1）運行狀態(tài)較好，軸瓦振動、溫度、位移等參數(shù)均在可控范圍內(nèi)，設(shè)備運行平穩(wěn)，為八鋼公司OY爐的穩(wěn)定生產(chǎn)提供了可靠的保障與支撐。

（作者單位：寶鋼集團(tuán)新疆八一鋼鐵有限公司）