汽輪機(jī)運(yùn)行振動(dòng)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(jī)產(chǎn)生振動(dòng)故障原因的原因很多，例如：汽輪機(jī)在啟動(dòng)或運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)子與汽封等靜止部件的間隙消失，導(dǎo)致動(dòng)靜部件接觸，由此產(chǎn)生振動(dòng)[1]。汽輪機(jī)動(dòng)靜碰磨的常見原因有動(dòng)靜間隙不足；轉(zhuǎn)軸振動(dòng)過大；不對中、非轉(zhuǎn)動(dòng)部件變形等缺陷使轉(zhuǎn)子相對靜止部件處于偏斜位置；缸體跑偏、彎曲或變形，導(dǎo)致缸內(nèi)或汽封間隙改變。

1 汽輪機(jī)振動(dòng)原因分析

（1）潤滑油中機(jī)械雜質(zhì)高，該汽輪機(jī)自2015年4月開始試車至2017年9月，在運(yùn)行期間雖有停機(jī)檢修，但未對潤滑油箱進(jìn)行清理，潤滑油中機(jī)械雜質(zhì)偏高，機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入汽輪機(jī)支撐軸承和止推軸承，造成汽輪機(jī)軸振動(dòng)上漲。

（2）運(yùn)行中使用專業(yè)儀器對轉(zhuǎn)子運(yùn)行中的狀態(tài)、位置進(jìn)行檢測，從振動(dòng)趨勢和檢測頻譜結(jié)果來看，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在運(yùn)行中存在不平衡，轉(zhuǎn)子未在中心線位置，致使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與定子之間有輕微的摩擦，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子振動(dòng)波動(dòng)。

（3）機(jī)組運(yùn)行后期，汽輪機(jī)使用蒸汽量逐漸上漲，判斷汽輪機(jī)葉輪存在結(jié)垢現(xiàn)象，立即對所使用的過熱蒸汽進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)蒸汽中鈉含量12.6μg／L，SiO2含量19μg/L，鈉含量超過設(shè)計(jì)值≤10μg／L，SiO2接近設(shè)計(jì)值20μg/L。由于汽輪機(jī)所使用過熱蒸汽品質(zhì)不高，長時(shí)間運(yùn)行導(dǎo)致汽輪機(jī)蒸汽通流部件及葉輪表面結(jié)垢，隨時(shí)間增加，結(jié)垢的厚度不斷增加，當(dāng)結(jié)垢厚度達(dá)到一定程度后，會導(dǎo)致汽輪機(jī)工作效率下降、動(dòng)靜部分出現(xiàn)摩擦，造成機(jī)組振動(dòng)波動(dòng)。

（4）汽輪機(jī)支撐軸承、止推軸承溫度上漲，判斷為汽輪機(jī)止推軸承、支撐軸承在振動(dòng)波動(dòng)期間有磨損現(xiàn)象，導(dǎo)致部分潤滑油泄漏，軸承內(nèi)形成的潤滑油膜承載能力下降，當(dāng)汽輪機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)時(shí)，軸承有輕微磨損，造成軸承溫度上漲。

2 汽輪機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)的處理措施

2.1 采取優(yōu)化措施保證機(jī)組運(yùn)行

（1）對汽輪機(jī)油系統(tǒng)過濾器進(jìn)行切換，切換出的過濾器更換濾芯備用。使用在線濾油機(jī)對汽輪機(jī)潤滑油中的機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)行過濾，并在汽輪機(jī)停機(jī)后對潤滑油路油箱進(jìn)行清理。

（2）穩(wěn)定前系統(tǒng)工藝氣量及氫碳比，禁止工藝氣量大幅度波動(dòng)，致使汽輪機(jī)負(fù)荷頻繁變化。穩(wěn)定后系統(tǒng)乙酸單元CO使用量，使后系統(tǒng)保持在110%負(fù)荷運(yùn)行，壓縮機(jī)和汽輪機(jī)配合調(diào)整后使機(jī)組進(jìn)入最佳運(yùn)行狀態(tài)[2]。

（3）機(jī)組運(yùn)行后期，汽輪機(jī)前、后軸承箱軸端密封出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，漏油位置距離汽輪機(jī)本體及汽輪機(jī)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(nèi)，統(tǒng)一回收清理。另外，在汽輪機(jī)兩端使用低壓氮?dú)獯祾?，降低漏油點(diǎn)氧含量，防止?jié)櫥徒佑|高溫著火。

2.2 前后軸端梳齒密封處理

根據(jù)汽輪機(jī)前、后軸承箱的軸端梳齒密封磨損情況分別進(jìn)行處理，前軸承箱的軸端梳齒密封磨損情況較輕，對其進(jìn)行修復(fù)，后軸承箱的軸端梳齒密封磨損比較嚴(yán)重，則進(jìn)行更換。同時(shí)，對前后軸端密封進(jìn)行技術(shù)改造，在軸端密封外側(cè)鉆出10的圓孔，與氮?dú)夤芫€連接，使用減壓后30kPa的低壓氮?dú)庀蜉S承箱內(nèi)吹氮?dú)?，并在軸端密封最內(nèi)側(cè)兩個(gè)梳齒下部鉆出3個(gè)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(jīng)過改造后，汽輪機(jī)前、后軸承箱的軸端密封處漏油消失。

2.3 振動(dòng)故障的應(yīng)對措施

油膜渦動(dòng)是由軸瓦穩(wěn)定性裕度不足導(dǎo)致的。軸系發(fā)生油膜渦動(dòng)時(shí)間較短且能夠自行消失，說明軸瓦工作時(shí)處于失穩(wěn)邊界的附近。在運(yùn)行中一般采取升高潤滑油油溫、調(diào)節(jié)油壓、調(diào)節(jié)真空等措施嘗試改善軸瓦穩(wěn)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(cè)隙，縮減軸瓦軸向長度，調(diào)整標(biāo)高等，以此增加軸瓦穩(wěn)定性裕度。機(jī)組檢修后首次啟動(dòng)，定速到帶負(fù)荷階段，發(fā)電機(jī)振動(dòng)未出現(xiàn)低頻分量，油膜渦動(dòng)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(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子熱敏性故障。待工期允許時(shí)，需將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子返廠解體、檢查、重新組裝，確保運(yùn)行時(shí)無部件發(fā)生松動(dòng)，無嚴(yán)重的內(nèi)摩擦效應(yīng)，內(nèi)部風(fēng)道暢通，并進(jìn)行冷態(tài)以及熱態(tài)下的精細(xì)動(dòng)平衡[4]。

2.4 復(fù)測轉(zhuǎn)子同心度

汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中心不正也會引起振動(dòng)，具體原因有以下幾點(diǎn)：①汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)，暖機(jī)時(shí)間不夠，升速或加負(fù)荷太快，將引起汽缸受熱膨脹不均勻，或者花銷系統(tǒng)有卡澀，使汽缸不能自由膨脹，均會造成機(jī)組產(chǎn)生不正常位移，產(chǎn)生振動(dòng)；②機(jī)組在進(jìn)汽溫度超過設(shè)計(jì)規(guī)范的條件下運(yùn)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(jī)組中心超過允許限度，引起振動(dòng)；③靠背輪安裝不正確，中心未找準(zhǔn)，運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)且振動(dòng)隨負(fù)荷的增加而增加。此次處理，由于汽缸不進(jìn)行揭缸，轉(zhuǎn)子的校驗(yàn)僅包括轉(zhuǎn)子各端面跳動(dòng)進(jìn)行測量，無法測量各轉(zhuǎn)子的對輪的對輪瓢偏，以下為各對輪測得的同心度[5]。

3 結(jié)語

通過對汽輪機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析總結(jié)，及時(shí)判斷汽輪機(jī)振動(dòng)高的原因，并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，及時(shí)有效地解決了汽輪機(jī)振動(dòng)高的問題，為汽輪機(jī)長期運(yùn)行積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，從而確保機(jī)組長周期穩(wěn)定運(yùn)行。