汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組油膜振蕩綜合診斷與處理建議

1、    汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組油膜振蕩綜合診斷與處理建議    王傳軍摘   要：針對(duì)某機(jī)組因油膜振蕩而導(dǎo)致跳機(jī)的問題，通過現(xiàn)場(chǎng)查、聽、檢與振動(dòng)圖集及數(shù)據(jù)分析等方法，全面綜合地分析了故障的原因，并總結(jié)了相應(yīng)的預(yù)防措施。為快速地判斷機(jī)組問題積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，該方法可以應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)油膜失穩(wěn)振動(dòng)故障診斷與處理。關(guān)鍵詞：油膜振蕩  浮動(dòng)油檔  軸承瀑布圖  軸承比壓：tm311                     

2、;           ：a                        ：1674-098x（2019）09（c）-0089-04abstract： in view of the problem of a unit jumping， the cause of the fault is analyzed comprehensively and comprehensively by means of field inspect

3、ion， listening， inspection， vibration atlas and data analysis， and the corresponding preventive measures are summarized. this method can be applied to the diagnosis and treatment of oil film instability vibration faults in the field.key words： oil film oscillation floating; oil level bearing; waterf

4、all diagram; bearing specific pressure某機(jī)組25mw雙抽凝汽式汽輪機(jī)為高壓、單缸、單軸、雙抽汽、沖動(dòng)冷凝式汽輪機(jī)，與鍋爐、發(fā)電機(jī)及其附屬設(shè)備組成一個(gè)成套供熱發(fā)電設(shè)備，用于聯(lián)片供熱或煉油、化工、輕紡等大中型企業(yè)自備熱電站，以提供電力和提高供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。針對(duì)該機(jī)組運(yùn)行過程中出現(xiàn)軸振突升引起跳機(jī)問題，通過現(xiàn)場(chǎng)聽、檢與分析主控參數(shù)等方法，診斷、清除了故障，總結(jié)了預(yù)防措施，為快速判斷機(jī)組問題積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)1-2。1  機(jī)組的結(jié)構(gòu)參數(shù)上述汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行在出現(xiàn)了油膜振蕩故障，該機(jī)組由一臺(tái)汽輪機(jī)帶動(dòng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)，#1和#2軸承為汽輪機(jī)的軸承，為橢圓瓦。#3和

5、#4軸承為發(fā)電機(jī)的軸承，#3軸承為橢圓瓦，#4軸承為圓柱瓦，但是#4在研磨和運(yùn)行過程中可能已經(jīng)變成了橢圓瓦;機(jī)組的一階臨界轉(zhuǎn)速大約為1164.2r/min（見圖1）。2  油膜振蕩事故過程和分析2.1 事故過程概況機(jī)組在2016年7月下旬進(jìn)行大修，直到8月17日晚上啟機(jī)過臨界。2016年9月27日，機(jī)組開始出現(xiàn)半頻幅值增大的現(xiàn)象，解體后發(fā)現(xiàn)浮動(dòng)油擋有些碰磨，軸徑被磨出溝狀磨痕，因此將浮動(dòng)油擋取消掉。取消浮動(dòng)油擋之后，再重新啟機(jī)，過臨界達(dá)到極限250m，無法過臨界。然后找相關(guān)機(jī)構(gòu)做了動(dòng)平衡，動(dòng)平衡之后過一階臨界大約190m，3000r/min轉(zhuǎn)速下振動(dòng)狀態(tài)也不好，維持運(yùn)行;11月8日1

6、0：40左右機(jī)組跳機(jī)，#3軸承的半頻振幅大約300m。從機(jī)組振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)tdm可以得到軸心位置圖、頻譜圖、軸系仿真圖，通過比較大修前和發(fā)生油膜振蕩時(shí)的這些圖和數(shù)據(jù)，可以得到有價(jià)值的信息，比如通過對(duì)比投產(chǎn)初期和發(fā)生油膜振蕩前的軸心位置圖，可以判斷軸頸的位置是否逐漸上升，軸承的穩(wěn)定性是否逐漸下降3-4。由圖2可知，發(fā)生油膜振蕩時(shí)，#3瓦x方向的半頻振幅達(dá)到大約300m，引起了機(jī)組的跳機(jī)。圖3清楚地顯示了隨著時(shí)間的變化，半頻渦動(dòng)突然增大變成油膜振蕩。2.2 油膜振蕩前#3軸的振幅擾動(dòng)如圖3所示，在#3軸振發(fā)生油膜振蕩前，其軸振發(fā)生波動(dòng)，后來發(fā)現(xiàn)是#1軸振振幅先逐漸增大（見圖4和圖5）。

7、后來查找影響#1瓦軸振波動(dòng)的原因，如圖6所示，發(fā)生投抽汽時(shí)#1振幅波動(dòng)比#3瓦振幅波動(dòng)要明顯。處理正常后，截至目前投抽氣對(duì)一瓦及三瓦幾乎沒有影響。投抽汽影響了距離最近的#1瓦，而#1瓦和#2都沒有發(fā)生油膜振蕩，但是#3軸承卻發(fā)生油膜振蕩。通過現(xiàn)場(chǎng)查看比較這4個(gè)軸承的瀑布圖，可以發(fā)現(xiàn)#1瓦、#2瓦和#4瓦的穩(wěn)定性比較好，因?yàn)檫@三個(gè)軸承都以1倍頻為主，基本沒有半倍頻，也就是沒有低頻，而#3在11月8日一直存在半頻成分，這種低頻成份是不穩(wěn)定的，受到一定的擾動(dòng)量之后就會(huì)失穩(wěn)。所以投抽汽之后，雖然#1振幅波動(dòng)大，但是#1沒有失穩(wěn)，反而是#1的較大波動(dòng)影響了#3，其在#1的擾動(dòng)下因?yàn)榉€(wěn)定性差而發(fā)生油膜振蕩

8、3-5。2.3 運(yùn)行參數(shù)對(duì)#3和#4瓦軸振影響如圖7所示，功率、真空、油溫變化時(shí)，對(duì)#3和#4軸承的影響不大。3  油膜振蕩事故處理建議初步判斷引起#3瓦油膜振蕩的外部因素是投抽汽引起了#1軸承的波動(dòng)，1瓦軸振逐漸增大，而#3軸承本來就存在不穩(wěn)定的半頻渦動(dòng)，當(dāng)#3軸承受到#1軸振帶來的擾動(dòng)越來越大時(shí)，#3軸承突然發(fā)生了油膜振蕩。比較這四個(gè)軸承的瀑布圖可以發(fā)現(xiàn)#3瓦的穩(wěn)定性最差，而軸系的穩(wěn)定性差是發(fā)生油膜振蕩故障的本質(zhì)原因，因?yàn)檩S承的標(biāo)高、比壓、頂隙、側(cè)隙、油膜溫度和長徑比等因素對(duì)軸承的動(dòng)力特性影響較大，出現(xiàn)油膜振蕩之后，一般都是對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行修改，另外也可以通過減小軸振達(dá)到減小軸承擾

9、動(dòng)力的作用5-8。具體措施如下。3.1 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整軸系中心線，調(diào)整#3軸承標(biāo)高，增加軸承載荷根據(jù)制造廠的標(biāo)準(zhǔn)來調(diào)整#3軸承標(biāo)高，盡量使#3的載荷分配合理。建議在熱態(tài)下打表測(cè)量軸承標(biāo)高的變化，跟制造廠商量確定軸系中心線。另外，冷態(tài)下對(duì)中的轉(zhuǎn)子在熱態(tài)下可能不對(duì)中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況預(yù)留冷態(tài)標(biāo)高補(bǔ)嘗值。調(diào)整軸承標(biāo)高時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)來說，不但實(shí)施方便，而且工作量少、時(shí)間也短，經(jīng)濟(jì)性最好。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子高于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子4絲，張口要求上張口，上張口標(biāo)準(zhǔn)02絲。3.2 減小頂隙，增大側(cè)隙對(duì)于汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)使用的橢圓瓦軸承，最小間隙比等于頂隙除以軸承半徑，取值為11.5，#3軸承的軸頸直徑為280mm，頂隙應(yīng)該在0.280

10、.42mm之間。但是制造廠設(shè)計(jì)的#3軸承的頂隙是0.350.42mm，而廠里對(duì)#3瓦進(jìn)行刮瓦之后，#3軸瓦的頂隙沿著軸向方向分布是0.55mm和0.52mm，明顯偏大不合格。軸瓦頂隙偏大會(huì)顯著減少上瓦的油膜力，降低軸瓦的預(yù)載荷，減小軸瓦的偏心率，使穩(wěn)定性降低。建議修改#3軸承的頂隙，盡量使其取頂隙范圍的較小值。3.3 通過精細(xì)動(dòng)平衡減小軸振通過精細(xì)動(dòng)平衡可以盡量減小軸振，也就減小了軸頸對(duì)軸瓦的擾動(dòng)力。建議找有相關(guān)精細(xì)動(dòng)平衡的經(jīng)驗(yàn)的相關(guān)機(jī)構(gòu)來處理。3.4 減小軸承長徑比（1）目前大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的長徑比一般為0.50.8。制造廠設(shè)計(jì)的#3軸承的長度為225mm，直徑為280mm，長徑比的設(shè)計(jì)值為0.

11、8034，這個(gè)設(shè)計(jì)值是偏大的，可以適當(dāng)減小一些。（2）目前大機(jī)組軸瓦的比壓一般為1.21.6mpa，而200、300mw發(fā)電機(jī)軸承的比壓已提高到1.71.9mpa。根據(jù)軸承比壓等于軸承載荷除以軸承面積，#3軸承的面積等于0.063m2，如果不計(jì)聯(lián)軸器連接之后汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子的重量對(duì)#3軸承載荷的影響，則可以假設(shè)#3軸承的載荷為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子自重的一半，即8噸，計(jì)算得到正常情況下#3軸承的比壓為1.2444 mpa，這個(gè)值應(yīng)該是偏小的;如果將該發(fā)電機(jī)軸承的比壓取為1.7mpa，則軸承長度應(yīng)該為0.165 m，應(yīng)該將#3軸承長度減小0.06m。如果長度為0.165 m，則長徑比會(huì)減小到0.65，大約是

12、大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的長徑比范圍的中間值8-10。4  現(xiàn)場(chǎng)處理方法4.1 軸瓦頂隙取下線#3瓦頂隙取0.35mm，側(cè)隙取0.6mm。制造廠設(shè)計(jì)的#3軸承的單面?zhèn)认妒?.50.6mm，而廠里對(duì)#3瓦進(jìn)行刮瓦之后，#3軸瓦的左側(cè)側(cè)隙沿著軸向方向是0.7mm和0.45mm，右側(cè)側(cè)隙沿著軸向方向是0.6和0.75，側(cè)隙大一點(diǎn)到可以接受8。制造廠設(shè)計(jì)的#4軸承，為圓柱瓦，要求頂隙0.7-1千分之，它的頂隙是0.420.56mm，而廠里對(duì)#4瓦進(jìn)行刮瓦之后，#4軸瓦的頂隙沿著軸向方向分布是0.43mm和0.45mm，比設(shè)計(jì)值稍微大了一些，建議#4軸承的頂隙也取頂隙范圍的較小值。按照制造廠標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算#4軸

13、承的側(cè)隙為0.20.28mm。4.2 提高潤滑油溫度由原來的37調(diào)到42，提高了5。4.3 減少軸徑接觸角軸徑與軸瓦接觸由原來的60°調(diào)整到45°。5  處理結(jié)果處理完啟動(dòng)振動(dòng)正常，運(yùn)行至今沒有在發(fā)生過油膜振蕩。修前#3瓦穩(wěn)定性差，修后從頻譜圖上沒有出現(xiàn)軸瓦穩(wěn)定性不好的半頻譜。6  結(jié)論（1）出現(xiàn)油膜振蕩的主要原因是軸瓦穩(wěn)定性差，半頻突然增高并具有傳遞性，由一個(gè)瓦振動(dòng)迅速的擴(kuò)展到其他瓦振動(dòng)都達(dá)到跳機(jī)值，跳機(jī)。（2）由于機(jī)組沖轉(zhuǎn)暖機(jī)時(shí)間不足、機(jī)組膨脹不均勻、上下缸溫差大、動(dòng)靜碰磨、進(jìn)氣不平衡;這種不平衡力使軸徑在軸承內(nèi)擾動(dòng)過大，易產(chǎn)生油膜失穩(wěn)故障。（3）軸

14、瓦出現(xiàn)穩(wěn)定性故障時(shí)，不好并不可怕，只要找到主要原因，從幾個(gè)方面處理，包括：減少接觸角、減少頂部間隙、增大比壓、降低基頻、加大負(fù)荷、提高潤滑油溫，軸瓦穩(wěn)定性還是在現(xiàn)場(chǎng)可以解決的。參考文獻(xiàn)1 施維新.汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)及事故m.北京：中國電力出版社，1999.2 郭延秋.大型火電機(jī)組檢修實(shí)用技術(shù)叢書：汽輪機(jī)分冊(cè)m.北京：中國電力出版社，2003.3 曲慶文，馬浩，柴山.油膜振蕩的特征及判別方法j. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2000，19（1）：91-93.4 余占江，張雷，楊建橋，等.汽輪發(fā)電機(jī)軸承振動(dòng)超標(biāo)原因分析及解決措施j.電力安全技術(shù)，2018，20（9）：24-28.5 王高峰.汽輪發(fā)電機(jī)振動(dòng)異常診斷及處理j.能源技術(shù)與管理，2017，42（5）：127-129.6 唐貴基，向玲，朱永利.基于hht的旋轉(zhuǎn)機(jī)械油膜渦動(dòng)和油膜振蕩故障特征分析j.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2008， 28（2）：77-81.7 馬運(yùn)翔，楊建剛.某發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)的多種復(fù)雜振動(dòng)故障診斷與處理j.汽輪機(jī)技術(shù)，2013，55（3）：222-224.8 崔亞輝，張俊杰，趙宗彬，等.抽汽式機(jī)組油膜振蕩的產(chǎn)生機(jī)理及處理措施j.華北電力技術(shù)，2012（11）：42-4