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        汽輪機組振動故障分析及處理

        2018-12-07 09:27:50
        設(shè)備管理與維修 2018年11期
        關(guān)鍵詞:前軸動平衡軸瓦

        付 成

        (甕福達州化工有限責(zé)任公司裝備部,四川達州 635000)

        0 引言

        汽輪機組振動的大小直接關(guān)系到機組能否安全運行,當機組長期在振動超標下運行時,會導(dǎo)致機組運行壽命減短。汽輪機組振動超標是較為復(fù)雜的故障,由于機組的振動往往受多方面的影響,因此對汽輪機組振動進行測試和診斷,找準原因是解決汽輪機振動超標的關(guān)鍵。

        1 故障現(xiàn)象

        抽汽背壓式蒸汽輪發(fā)電機組,CB25-3.43/1.6/0.6型汽輪機由青島捷能汽輪機有限公司生產(chǎn),額定轉(zhuǎn)速3000 r/min;QF-25-2型發(fā)電機由四川東方電機有限公司生產(chǎn),額定功率25 MW。由于生產(chǎn)過程中實際蒸汽量和汽輪機額定進汽量差距較大,使得汽輪機長期低負荷運行,發(fā)電效率低,汽耗率高。2017年8月青島捷能汽輪機有限公司對該機組進行了節(jié)能改造,將原機組改造為CB6.8-3.43/1.6/0.6。機組改造后啟動,汽輪機前軸相對軸振達到210 μm以上(報警值160 μm),并有持續(xù)增大趨勢。

        2 故障原因分析

        2.1 振動測試

        通過負荷調(diào)整,在機組負荷6.8 MW,2 MW和0.5 MW時,分別測試汽輪機前后軸兩垂直方向(X向與Y向)上的相對軸振值,見表1、表2和表3;在負荷6.8 MW時還對汽輪機軸承座振動值進行了現(xiàn)場測量見表4,注:表中所有振幅為峰峰值(p-p)。

        2.2 機組存在的振動問題

        由上訴振動測試得知,該機存在的主要問題是機組在帶負荷6.8 MW時,汽輪機前軸X向相對軸振增大至214 μm,汽輪機前軸Y向相對軸振增大至155 μm。

        2.3 振動故障診斷

        振動增大主要表現(xiàn)在汽輪機前軸相對振動上,通過測試軸承座振動,汽輪機前軸承座振動也有很好的對應(yīng)關(guān)系,這說明振動為真實振動,可以排除傳感器假信號的問題。其中振動增大成分為工頻振動(圖1),波形圖為正弦波(圖2),軸心軌跡為橢圓形(圖 3)。

        表1 負荷6.8 MW時的汽輪機相對軸振值

        表2 負荷 2MW時的汽輪機相對軸振值

        表3 負荷0.5 MW時的汽輪機相對軸振值

        表4 負荷6.8 MW時現(xiàn)場測量軸承座振動值

        圖1 ch1振動頻譜

        圖2 ch1振動波形

        通過11月9日降負荷試驗得知,其振動跟負荷有直接對應(yīng)關(guān)系(圖4),振動穩(wěn)定,且存在著明顯的時滯現(xiàn)象,經(jīng)計算汽輪機前軸和汽輪機后軸相對振動熱變量相位基本相同,幅值來看汽輪機前軸相對振動是汽輪機后軸的2倍。由此可以推斷出,轉(zhuǎn)子發(fā)生了熱彎曲現(xiàn)象,且重點發(fā)生在汽輪機轉(zhuǎn)子的前半部分。汽輪機振動機理:當蒸汽流量增大后,轉(zhuǎn)子受熱增加,當在徑向方向膨脹系數(shù)或者溫度不一致時,一側(cè)膨脹大,一側(cè)膨脹小,即出現(xiàn)彎曲變形,這個彎曲變形由于離開了回轉(zhuǎn)中心線,所以造成振動直接疊加在原始振動上使其增加。由于這個現(xiàn)象是受熱狀態(tài)后改變,所以存在明顯的延時現(xiàn)象。這也是為什么加負荷后一段時間振動才開始增加,降負荷后一段時間振動才開始減小的原因(圖2)。

        圖3 ch1軸心軌跡

        3 解體檢查情況

        停機揭開汽輪機前軸承座,檢查發(fā)現(xiàn)汽輪機前軸瓦嚴重損壞(圖5),驗證了汽輪機前軸振動的真實性。同時,檢查還發(fā)現(xiàn)主油泵葉輪套裝緊力不足(實測有60 μm的間隙),導(dǎo)致與軸配合松動的問題。

        圖4 降負荷試驗中振幅變化情況

        圖5 汽輪機前軸瓦損壞情況

        4 處理措施

        (1)更換汽輪機前軸瓦。汽輪機前軸瓦主體材料為巴氏合金,更換軸瓦時,安排技術(shù)嫻熟經(jīng)驗豐富的鉗工對軸瓦進行刮削,回裝時各部位間隙和配合嚴格滿足安裝說明書的要求。

        (2)調(diào)整主油泵葉輪套裝緊力。通過對主油泵泵軸進行激光熔覆,然后上車床重新加工外圓,保證主油泵葉輪孔徑與軸徑有約30 μm的過盈配合量,重新銑鍵槽和加工鍵,并回裝到位。

        (3)高速動平衡校正。轉(zhuǎn)子做高速動平衡校正,對轉(zhuǎn)子熱彎曲角度進行計算,通過在其對面加重一定的計算補償重量,來補償熱態(tài)下的轉(zhuǎn)子彎曲量。轉(zhuǎn)子經(jīng)高速動平衡校正后,在3000 r/min轉(zhuǎn)速下實測數(shù)據(jù)為:進氣側(cè)振動烈度為0.247 mm/s,排氣側(cè)振動烈度為0.373 mm/s(圖6),低于允許振動烈度值1.5 mm/s,試驗合格。

        圖6 轉(zhuǎn)子經(jīng)高速動平衡校正后的振動烈度

        通過上述處理后,汽輪機重新回裝開車,振動值明顯下降,其中汽輪機前軸相對振動值降到140 μm以下,故障解決。

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