我公司#2汽輪發(fā)電機(jī)組#7軸承振動(dòng)的處理

張全民

摘 要：我公司#2汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組自建廠以來，長(zhǎng)期存在振動(dòng)及軸瓦破碎等現(xiàn)象，經(jīng)多次處理未解決，因此我們決定對(duì)此進(jìn)行攻關(guān)。

關(guān)鍵詞：軸瓦振動(dòng) 軸瓦間隙

中圖分類號(hào)：TM621文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-9082（2019）09-0-02

國家能源集團(tuán)蘭州熱電有限責(zé)任公司機(jī)組型號(hào)N100-90/535型汽輪機(jī)，為雙缸沖動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)，發(fā)電機(jī)型號(hào)為：TQN-100-2，勵(lì)磁機(jī)型號(hào)為：TL-870-4，本機(jī)設(shè)有徑向軸承共有8個(gè)，其中#1-#4號(hào)瓦是屬汽輪機(jī)的，#5-#8號(hào)是屬發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁機(jī)的，#7-#8軸承設(shè)計(jì)為圓筒形。

國家能源集團(tuán)蘭州熱電有限責(zé)任公司#2汽輪發(fā)電機(jī)組#7軸瓦原為圓簡(jiǎn)瓦，它安裝在勵(lì)磁機(jī)前，軸頸直徑120mm，軸承表面上鑄有ChSnSb11-6錫基軸承合金。自1989年11月投運(yùn)后，公司#2汽輪發(fā)電機(jī)組#7軸承就存在振動(dòng)現(xiàn)象，致#7軸承下瓦烏金接觸面中部出現(xiàn)大面積的脫胎，龜裂，面積25*50mm。#7軸承下瓦局部破碎，如下圖所示：

一、軸瓦損壞原因

在一個(gè)小修周期內(nèi)就需更換一副軸承，為解決軸承破碎問題，進(jìn)行過多次動(dòng)平衡，振動(dòng)雖有好轉(zhuǎn)，但軸承破碎、脫胎問題一直未得到有效解決，我們查找原因。

首先從支持軸瓦損壞的原因進(jìn)行分析：

1.由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡的離心力;轉(zhuǎn)子熱變形、熱彎曲;轉(zhuǎn)子中心偏差;發(fā)電機(jī)電磁力不平衡;膨脹不均勻，部件熱膨脹不穩(wěn)定;軸承油膜自激振蕩;蒸汽振蕩;摩擦振動(dòng);軸承座不穩(wěn)固等原因造成機(jī)組振動(dòng)強(qiáng)烈，使軸瓦烏金面破碎損壞。

2.軸瓦負(fù)荷分配不合理。

3.軸瓦合金質(zhì)量差或澆鑄質(zhì)量差，軸瓦烏金強(qiáng)度不夠、澆鑄時(shí)存有夾渣、氣孔、裂紋等缺陷。

4.由于機(jī)組在安裝、檢修時(shí)質(zhì)量較差，使軸瓦間隙、緊力不在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，造成軸承潤滑不良、震動(dòng)。

5.安裝和檢修時(shí)未徹底清除油系統(tǒng)雜物，使油管堵塞。

6.潤滑油油質(zhì)不良，含水、有雜質(zhì)顆粒等，油溫過高或過低，油中混入水使油水解、乳化，或供油量不足造成軸承油膜無法建立或被破壞，引起軸瓦損壞。

7.運(yùn)行中潤滑油系統(tǒng)的切換操作不當(dāng)，運(yùn)行人員對(duì)潤滑油壓監(jiān)測(cè)不到位，潤滑油壓降低，造成軸承斷油，使汽輪機(jī)軸瓦損壞。

8.機(jī)組啟動(dòng)定速后停調(diào)速油泵，未注意油壓，由于射油器進(jìn)空氣工作失常，潤滑油系統(tǒng)油泵的自動(dòng)連鎖裝置設(shè)計(jì)安裝不合理或運(yùn)行中未將保護(hù)投入，使軸承斷油，造成軸瓦損壞。

9.主油泵故障。

10.繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路，同步電機(jī)勵(lì)繞組匝間短路，轉(zhuǎn)子鐵心變形造成定、轉(zhuǎn)子氣隙不均，導(dǎo)致氣隙磁通不平衡從而造成振動(dòng)等電氣部分的故障。

11.勵(lì)磁機(jī)臺(tái)板不平整、臺(tái)板強(qiáng)度不夠。

在我廠運(yùn)行部，設(shè)備科及甘肅電科院的大力配合下，逐一對(duì)以上因素進(jìn)行研究排查，確認(rèn)我公司#2汽輪發(fā)電機(jī)組#7軸承振動(dòng)現(xiàn)象是由于檢修、安裝質(zhì)量不良、使軸瓦間隙、緊力不合適造成的。

因此我們針對(duì)軸瓦間隙、緊力不合適查找原因。發(fā)電廠在日常生產(chǎn)中，軸瓦振動(dòng)的存在最為普遍。造成軸瓦振動(dòng)的因素也很多，但軸瓦的自身穩(wěn)定性是造成軸瓦振蕩最重要的因素之一。解決好軸瓦的自身穩(wěn)定性是解決軸瓦振動(dòng)最為有效和最為簡(jiǎn)易的方法之一。我們知道滑動(dòng)支持軸承中，軸瓦內(nèi)圓直徑略大于軸頸外徑，轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，軸頸處在軸瓦底部，軸頸與軸瓦之間自然形成楔形間隙。如果連續(xù)向軸承間隙中供應(yīng)具有一定壓力和粘度的潤滑油，當(dāng)軸頸旋轉(zhuǎn)時(shí)，潤滑油由于粘性而附著在軸的表面上，被帶入軸頸和軸瓦之間的楔形間隙中。隨著轉(zhuǎn)速的升高，被帶入的油量增多，由于楔形間隙中油流的出口面積不斷減小，所以油壓不斷升高，當(dāng)這個(gè)壓力增大到足以平衡轉(zhuǎn)子對(duì)軸瓦的全部作用力時(shí)，軸頸被油膜托起，懸浮在油膜上轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，軸頸與軸瓦完全被油膜隔開，形成了液體摩擦。因此我們來討論一下軸瓦的形式與軸瓦間隙的關(guān)系，以及軸瓦間隙對(duì)軸瓦振動(dòng)的影響。

橢圓形支持軸承的結(jié)構(gòu)與圓筒形支持軸承基本相同，只是軸承側(cè)邊間隙加大了，通常側(cè)邊間隙是頂部間隙的2倍。使軸頸在軸瓦內(nèi)的絕對(duì)偏心距增大，軸承的穩(wěn)定性增加。同時(shí)軸瓦上、下部都可以形成油楔（因此又有雙油軸承之稱）。由于上油楔的油膜力向下作用，使軸承在運(yùn)行中的穩(wěn)定性良好，這種軸承在大、中型容量汽輪機(jī)組中得到廣泛運(yùn)用。

不論是圓筒形瓦、橢圓瓦還是三油楔瓦，減少軸瓦頂隙都能顯著提高軸瓦穩(wěn)定性，它比提高軸瓦比壓和減少長(zhǎng)徑比等其他措施更為有效。在現(xiàn)場(chǎng)減少軸瓦頂隙，一般都采用重新澆鑄軸承合金或補(bǔ)焊上瓦，再經(jīng)修刮的方法，使圓筒形瓦變成橢圓瓦。橢圓瓦的橢圓度進(jìn)一步增大，使軸頸上浮高度降低，增大了偏心率，這樣就加大了上瓦的油膜力，從而提高軸瓦的穩(wěn)定性。

橢圓瓦和三油楔瓦頂隙可以減少到軸頸直徑的1%～1.3%，軸頸直徑大的，取上限;軸頸直徑小的，取下限。頂隙等于兩倍側(cè)隙的圓簡(jiǎn)形瓦已很少見到，頂隙和側(cè)隙基本相等，頂隙減少至軸頸直徑的1.2%～1.5%，可加強(qiáng)軸瓦的穩(wěn)定性、避免軸瓦發(fā)生振動(dòng)，軸瓦側(cè)隙較小，頂隙不宜過小，否則會(huì)引起烏金溫度的升高。一般來說橢圓瓦具有兩個(gè)承載區(qū)，所以也叫兩油葉瓦，它的穩(wěn)定性較圓筒形瓦要好，但承載能力不如圓筒瓦。

對(duì)于圓簡(jiǎn)形瓦、橢圓瓦，減少頂隙的目的是增大上瓦的油膜力，但是目前有些現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的機(jī)組上瓦，中央部分開有較寬的環(huán)向油溝，使上瓦成為兩條鳥金帶。實(shí)踐證明，在這樣的軸瓦上減少頂隙，收獲不十分顯著。為了獲得更好的效果，在減少頂隙的同時(shí)，將上瓦烏金加寬或完全填滿，由此可以顯著增加上瓦油膜力，提高軸瓦偏心率。

二、措施分析

刮大軸瓦兩側(cè)間隙往往與減少頂隙同時(shí)進(jìn)行，尤其是圓筒形瓦更是如此，但是擴(kuò)大兩側(cè)間隙不僅會(huì)顯著降低軸瓦水平方向的油膜剛度，在激振力不變的情況下，轉(zhuǎn)軸水平方向振動(dòng)還將增大;而且會(huì)顯著降低軸瓦抗振能力，在不很大的軸頸振動(dòng)作用下，會(huì)造成軸瓦烏金碎裂。因此軸瓦兩側(cè)間隙不宜過大。根據(jù)以上理論，結(jié)合實(shí)際對(duì)我公司#2機(jī)組#7軸瓦進(jìn)行了改造。