關于杭汽輪機（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、安裝管道設計缺陷、轉子揚度、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。

關鍵詞：汽輪機；軸向定位；通流間隙；轉子；振動；頻譜。

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

一、概述

寶鋼集團八鋼公司制氧空壓機用汽輪機（杭汽機組代號T8888-1）驅動，該機組于2014年5月開始現場安裝，2014年9月進行調試工作，在運行過程中曾出現過數次因振動過高而發生跳機，經多次調整于2014年11月進入穩定運行，前后運行時間共計20余天；2015年3月機組重新開啟運行后，當機組運行到4300r/min時因振動過大而發生跳機，此后現場技術人員與廠家服務工程師進行了多次嘗試但均未成功。開缸檢查，發現轉子發生碰擦，導葉持環、汽封存在不同程度的損傷，故決定將T8888-1的轉子發回杭汽進行檢測返修，返修后回裝試機，仍然振動高但未達到跳機值，勉強運行維持生產；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、杭汽相關技術人員根據T8888-1的轉子、持環實際檢測情況就產生的原因展開了討論，通過對軸承的磨損、持環底部有明顯的碰擦痕跡等現狀進行分析，該狀況的出現應該說是個復雜的系統問題，由多種原因所致。可能產生的原因有：

1）滑銷系統卡澀、管道應力問題頂缸；（此項內容在開機中已經做了檢查，滑銷系統不存在問題。另外汽輪機進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計時是有膨脹節的）

2）油系統不干凈；

3）安裝數據發生變化、經過一個冬天下來冷熱空氣進入汽缸，疏水不暢結冰；（在機組停運期間，機組始終處于有持續供暖的工房中，且當時鍋爐全線停車，不存在熱蒸汽串流至汽輪機的問題）

4）是否與經常盤車、基礎沉降、排汽管頂缸等其他因素有關。（生產廠是按照1次/月進行盤車的。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）持環安裝時，未能充分考慮轉子的下撓度，造成動靜間隙偏小。

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子動平衡不良，且有熱彎曲現象，另外1瓦有松動、瓦間隙偏大現象。

2.3、汽輪機每次在開機升速時，800rpm可以穩定到一定值10vm左右，在2000rpm時，先上升后下降穩定到一定值30vm左右，在繼續升速4300rpm，振動和溫度持續爬升，無法穩定下來，4700rpm也一樣振動、溫度持續上升直至跳機（66、98vm，105、115℃）。在對汽輪機進汽側軸承拆除檢查過程中發現：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）隨著汽輪機轉速的升高，軸瓦內形成的油膜壓力、軸在高速旋轉時產生的離心力也會越大，被反送回頂升油管道內的油壓力也會越高，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升高，無法穩定到一個值。

2）軸端實際測量發現，進汽側端面圓跳動0.02mm，排汽側0.04mm，軸應該沒有彎曲變形。

3）根據幾次汽輪機開機時，轉速升至4300rpm時的頻譜分析，振動應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現，1#瓦的振動和溫度持續爬升，無法穩定下來，直至報警（66um，105℃）、聯鎖停機（98um，115℃），趨勢如圖1所示。

3.1.1、未拆卸聯軸器、復核對中數據、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，已經對軸封汽進行了改造，汽源壓力穩定，無再蒸汽冷凝積水現象。

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，真空有嚴重泄漏現象，已處理完成，油冷卻器進、回未參與循環冷卻，因冷卻器內有氣體，循環水壓過高，在安裝排氣閥、調整水壓后恢復正常。

3.1.2、未拆卸聯軸器、復核對中數據、檢查軸承后

1）對中問題引起的振動，在停機后進行對中數據復核，均在正常值以內。

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，再次開機發現，在4300rpm時，1#瓦的振動還是持續爬升，但溫度變化不大，可以穩定下來了。后經在線動平衡數據采集分析來看，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，固判斷轉子動平衡有問題。

3.2.1、杭汽轉子、持環及汽封返廠處理，認真核對轉子與靜葉片持環的配合尺寸，排除設備本身加工制造上面的缺陷在修復完成重新安裝時參照《產品合格證》上的數據對安裝過程進行復校。

3.3、根據杭汽輪機產品合格證要求，再次對汽輪機的通流間隙、軸瓦頂隙、止推間隙、轉子揚度等進行了復合、確認調整。如圖3所示。

3.5、針對汽輪機軸向定位尺寸進行調整如圖4所示。

四、結論

經過對杭汽輪機（T8888-1）反復三次的開缸解體檢修，定位尺寸、通流間隙、軸承間隙、預緊力等調整，2017年，杭汽輪機（T8888-1）運行狀態較好，軸瓦振動、溫度、位移等參數均在可控范圍內，設備運行平穩，為八鋼公司OY爐的穩定生產提供了可靠的保障與支撐。

（作者單位：寶鋼集團新疆八一鋼鐵有限公司）