大慶煉化公司煉油二廠二套ARGGSNV-3汽輪機組異常振動波動分析

摘要：SNV-3汽輪機作為煉油二廠二套ARGG富氣壓縮機的原動機，其故障率的減少對于裝置平穩操作有著重要的意義。由于其運行時間長、關鍵部位長期磨損等原因，汽輪機組故障時常出現，這嚴重影響裝置的操作和正常運行。汽輪機組異常振動是汽輪機常見故障中較為復雜的一種故障。由于機組的振動往往受多方面的影響，油溫、油質等與本體有關的任何一個設備或介質異常都發機組振動。

關鍵詞：機械密封;動環；靜環；軸承

1 汽輪機原理簡介

汽輪機是利用蒸汽做功的一種旋轉式熱力原動機，具有功率大、效率高、結構簡單、易損件少，運行安全可靠、調整方便、振動小、噪音小、防爆等優點。

大慶煉化公司煉油二廠二套ARGG裝置SNV-3型汽輪機是單缸背壓式汽輪機，產地為美國，設備位號為K10301，利用煉油余熱蒸汽驅動汽輪機，作為富氣壓縮機的原動機。

汽輪機由三個噴嘴葉柵和其后面相鄰的動葉柵，形成三個級，每個級都是進行能量轉換的基本單元。蒸汽在汽輪機內的能量轉換過程，是先將蒸汽的熱能在其噴嘴葉柵中轉換為蒸汽所具有的動能，然后在將蒸汽的動能在動葉柵中轉換為軸所輸出的機械功。具有一定溫度和壓力的蒸汽在固定不動的噴嘴流道中進行膨脹加速，蒸汽的壓力和溫度降低，速度增加，將蒸汽所攜帶的部分熱能轉變為蒸汽的動能。蒸汽從噴嘴葉柵噴出高速氣流，以一定的方向進入裝在葉輪上的動葉柵，在動葉中繼續膨脹，改變氣流的速度方向和大小，對動葉柵產生作用力，推動葉輪旋轉做功，通過汽輪機軸對外輸出機械功，完成動能到機械功的轉換。

SNV-3型汽輪機的技術參數為：

進氣壓力3.3-3.4.MPa

進氣溫度410-420℃

進氣流量115t/h

排氣壓力0.95MPa

汽輪機額定轉數5012rpm，實際轉數3900--4300rpm。

汽輪機輸出功率9155kw，氣壓機軸功率7980kw。

新蒸汽管道由汽輪機單側接至速關閥，蒸汽經速關閥、調節氣閥進入汽輪機的通流部分。中壓蒸汽經過汽輪機的一、二、三級膨脹做功后，溫度和壓力下降，形成低壓蒸汽，并入1.0MPa低壓蒸汽管網。

2 汽輪機波動情況

在2010年8月機組大修中，更換了一級噴嘴壓條和推力瓦塊。檢修后，機組運行正常。各點振動值均在17um以下。但在平穩運行兩個月后，汽輪機蒸汽入口側軸頸儀表檢測探頭XI552A、XI552B顯示振動波動。每次的波動特點都一樣，都是瞬間波動然后馬上恢復平穩，振動值波動最大值為49um，波動時間是2011年4月27日6:00。根據2011年1月到2011年5月，汽輪機的波動情況看，隨著時間的推移，波動次數明顯增加，而且振動的平均值也在增加。

由于汽輪機的振動報警值是63.5um，停機值是77um，振動最大值是49um，且汽輪機組探頭XI552A、XI552B有增大的趨勢，當達到報警停機值時，機組就要連鎖停機，嚴重影響裝置平穩運行。為了不影響裝置平穩操作和運行，汽輪機XI552A、XI552B波動狀況必須進行消除。

3 針對SNV-3汽輪機的異常波動分析與排除

SNV-3汽輪機作為煉油二廠二套ARGG富氣壓縮機的原動機，其故障率的減少對于裝置平穩操作有著重要的意義。由于其運行時間長、關鍵部位長期磨損等原因，汽輪機組故障時常出現，嚴重影響裝置的操作和正常運行。汽輪機組異常振動是汽輪機常見故障中較為復雜的一種故障。由于機組的振動往往受多方面的影響，油溫、油質等與本體有關的任何一個設備或介質異常都引發機組振動。

因此，針對汽輪機異常振動原因的分析就顯得尤為重要，只有查明原因才能對癥維修。汽輪機是高速旋轉機械，因此在運行中總是存在不同程度、方向的振動，凡是規定范圍內的振動是不會對設備造成危害，是允許的。但由于各種原因，機組運行時，機組出現振動異常和波動，對機組的平穩操作和設備本身都有一定的影響。

3.1 首先可排除的能引發機組振動的問題

機組在拆檢前平穩運行時，未出現各種倍頻明顯增高現象，而且各測量點的振動值也很小，均在15um到17um之間。基本可以排除轉子的動平衡問題、機組對中不好問題、軸承運行不良問題、轉子熱變形問題及滑銷系統問題。

解體發現：轉子結垢很少、很均勻，跳動值均在范圍內，軸瓦間隙、瓦背緊力、接觸面積合格，滑銷系統合格，蒸汽入口法蘭口偏差0.18mm、錯位0.36mm。同心度偏差最大值：左右偏差0.075mm，進一步排除了動平衡問題、軸瓦運行不良、滑銷系統問題、同心度問題和管線問題對機組振動異常的影響。

3.2 汽輪機解體后發現的問題：

（1）二級葉輪靜汽封齒有約整個汽封齒4/7長度的汽封齒倒伏。

（2）汽輪機內汽封體與殼體接觸的環帶處發亮，固定下汽封體螺釘螺釘螺紋損壞，汽封體有松動跡象。

3.3 問題處理措施：

（1）將倒伏的汽封齒扶起、修理平整。

（2）更換內汽封下半部分固定穩釘、修復損壞螺紋。

（3）用壓鉛法測量內汽封體與殼體的間隙為0.04mm，在回裝時，在汽封體與殼體之間加0.08mm厚的銅皮，這樣去掉汽封體與殼體間隙0.04mm和氣缸密封膠厚度0.03mm，殼體與汽封體之間還有0.01mm的緊力，保證了內汽封體穩固性。

4 汽輪機振動原因深入剖析

結合汽輪機組解體檢查情況，分析認為是由于內汽封體松動，形成間歇振動引起汽輪機振動異常波動。內汽封體的松動，在機組運行時，由于氣流的沖擊，可產生振動，當振動突然較大時，汽封體撞擊殼體，同時影響軸與汽封之間的間隙分布，氣流對軸頸的膨脹沖擊不均產生氣流激振現象，這時轉子的振動倍頻是以0.7倍頻為主和部分1倍頻，也基本符合氣流激振的特點，因此轉子振動產生波動，汽封體恢復平穩時轉子振動也隨之消失。內汽封體較重與殼體之間隙為0.04mm，并且與殼體還有定位槽相配合，所以內汽封體不是隨時在振動，振動時幅度不是很大，對轉子的影響還沒達到振動報警及報警停機的程度。

5 排除問題后汽輪機運行狀態

汽輪機檢修后于2011年11月13日開機運行，機組測振探頭XI552A、XI552B顯示為11um和13um。運行至2012年3月，機組運行狀況平穩，未再出現異常振動現象，機組檢修及問題處理比較成功。