主風機組冒油和振動異常的分析和排查

佘晟凱（中國石化集團公司燕山分公司，北京 100000）

機組由AV40-12型軸流壓縮機、TA600-SFC型齒輪箱和YKS900-4WF1型電動機組成，機組功率為6300KW，作為裝置的關鍵機組，開工前啟動備用主風機，為兩器系統供燒焦用風，待兩器運行正常并產生合格煙氣后，再啟動煙機機組進行能量回收，機組軸系統見圖一。

圖一 軸流壓縮機軸系圖

1 故障情況簡介

2016年6月裝置電驅軸流壓縮機機組于安裝完畢后進行試車工作。首次試車，按照試車前檢查要求，做好了各項工作，啟動盤車電機時過載跳閘，重新手動盤車，雖然可以盤動，但是盤車比較費力，在電氣專業修改盤車電機過載保護參數后，機組順利盤車。盤車15min后，啟動機組，機組因多次故障停機排查和啟動，故障大概過程如下：1）啟動后瞬間，現場齒輪箱聯軸器護罩排氣管大量潤滑油和油氣冒出；2）冒油和瓦溫高故障處理后，機組再次啟動，在關閉出口放空閥試驗機組性能時，齒輪箱低速軸聯軸端振動逐漸升高至90μm，超過聯鎖值。

2 聯軸器護罩冒油成因分析、排查和處理

2.1 故障現象

首次啟機瞬間發現聯軸器護罩頂有大量潤滑油和油氣冒出，觀察回油管油量，也隨護罩冒油呈現波動狀況，停機后機組進入自動盤車狀態，在低速運轉時冒油現象消失，初步懷疑供油量過大，預將供油壓力調低，而此時供油壓力為0.05Mpa，徑向瓦所要求最低油壓，而調整進油管線上調壓閥時發現壓力最大只能調整至0.05Mpa，無法調高。

2.2 原因分析和排查

根據上述現象，初步判斷由于軸瓦兩端油擋片間隙太大使泄油量大，0.05Mpa的供油壓力，要比相同供油壓力和正常油擋間隙條件下的供油量大許多，導致大量潤滑油進入軸瓦后在轉子高速作用下從油擋片快速漏出，進而導致潤滑油從護罩頂冒出。拆解后驗證了此推測，復測油擋間隙0.65mm，遠超規定0.30mm，遂更換備件，將間隙值調整至0.20mm，將油壓再次調整至0.08Mpa。在啟動油霧風機后再次啟機，冒油現象減輕但為消除。

檢查回油管傾斜度正常，能確保正常落油，說明軸承室之外回油系統正常。由于低速盤車時無此現象，當達工作轉速時大量油和煙氣冒出，結合軸承室結構，推斷本故障很大可能性在于軸承室結構問題上，拆解后發現徑向瓦右側兩個提供穿線和回油作用的孔由于鑄造缺陷太小，儀表專業安裝人員安裝熱偶時，以為僅僅作為穿線孔，忽略并未上報此問題，且軸承室上回油孔距軸承室底部較高，大量潤滑油聚集在軸承內，無法及時排出，被高速運轉的聯軸器攪動，同時產生油氣從護罩頂冒出。最終將轉子抽出，擴大回油孔，打磨回油孔至回油管殼體，再次啟機后，軸承室油封漏油和聯軸器護罩冒油問題完全解決。

3 振動超聯鎖的成因分析、排查和處理

3.1 故障現象

冒油和瓦溫高報故障處理后，再次啟機，機組在空負荷狀態下運轉30min，各測點指標正常，逐漸開大靜葉角度至50°，此時齒輪箱低速軸聯軸端振幅由10μm小幅上升至23μm，再次靜葉角度下再次運轉30min后，機組無異樣，操作人員逐漸關閉出口放空閥，當出口壓力憋至0.15Mpa時，齒輪箱低速軸振X通道升至62.83μm，無下降趨勢，Y通道軸振1.8μm。檢查兩個通道GAP電壓趨勢，X通道正常，Y通道電壓值顯示-3.18V無明顯變化，通知儀表專業進行檢查，在運轉狀態下，儀表人員將X通道聯鎖盤路，并將該通道外部接線拆下并轉接至Y通道測點上，此時室內顯示Y通道振動95μm，由于遠超聯鎖值70μm，立即手動停車。

在儀表專業排除故障后，考慮可能機組出廠后放置在現場時間過長，導致齒輪嚙合出現問題，促使軸振升高，于是抱著僥幸心理再次啟機，機組在空負荷狀態下磨合2h，出口進行憋壓時，情況未緩解，再次改到空負荷狀態，將供油壓力有0.12Mpa逐步調整至0.18Mpa，關閉放空閥試驗，情況如前。

3.2 原因分析和排查

結合齒輪箱低速軸聯軸器側兩個振動通道的頻譜圖和非聯軸器側軸心軌跡圖，振動高時發生時，主要故障頻率為0.59倍頻，其中1倍頻和2倍頻成分均正常，軸心軌跡呈現雙橢圓形，轉子渦動時無正反進動變化，GAP電壓隨振動和軸心位置的變化而變化，無異常。根據以上信息，可基本排除：齒輪箱低速軸和電機軸系不平衡、找正偏差、轉子和軸封摩擦刮碰和探頭松動等故障。使用測振儀分別測量齒輪箱和底座烈度，測量值均未超過0.8mm/s，排除基礎不穩導致設備出現共振的可能。

檢查個部位滑銷，確定工作正常，但齒輪箱高速端底部有一條軸向頂絲未松開，因而分析在風機放空逐漸關閉過程中，壓力和溫度不斷升高，同時齒輪箱為傳遞更大扭矩負荷也不斷升高，高速軸地腳螺栓處軸向頂絲阻礙齒輪箱軸向運動和形變，致使齒輪嚙合不佳。為驗證此推斷，在松開頂絲后，再次進行憋壓，振幅先升值31μm，當運轉5min后，齒輪完成良好嚙合后，振幅降至16μm，故障完全消失。

4 結語

通過對本次軸流壓縮機試車兩項故障排查，得出以下結論和教訓：

（1）本次護罩頂冒油的根本原因就是回油不暢，本故障的觸成因素為軸承室鑄造問題致使無法及時回油，導致軸承室積油，進而發生攪油和冒油。

（2）排除冒油故障時發現軸承室供油壓力無法調整，其原因為軸瓦兩端油擋間隙過大，此問題為安裝施工質量問題。

（3）本次異常振動的主要故障頻率為0.59X，本次振動異常由機殼頂絲造成，該頂絲組織齒輪箱的正常形變，致使齒輪嚙合不佳，振動超標。

（4）齒輪嚙合故障通常表現為齒數整數倍的轉頻，而狀態監測系統采用的非接觸式電渦流位移傳感器進行振動測量，由于該傳感器的頻率范圍限制，無法為齒輪嚙合故障提供信息，因而故障判斷時需結合工藝操作、現場實際情況進行綜合分析。