蒸汽輪機異常振動原因的分析和處理措施

　　關鍵詞：蒸汽輪機,振動,措施

　　摘要：對合成氣壓縮機組蒸汽輪機異常振動原因進行分析，介紹處理措施。

　　在某大型合成氨裝置中，合成氣壓縮機驅動機采用由意大利新比隆公司設計生產(chǎn)的中壓冷凝式蒸汽輪機。自2002年初到8月份.該汽輪機振動逐漸增加，在同樣工況下前軸承處振動由25µm慢慢上升至近70µm，特別是在開停車過程中，前軸承處軸振動達125µm以上，另外軸承座外殼振動和現(xiàn)場噪音也明顯增大，嚴重影響機組本身和整個合成系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高負荷運行。

　　1 汽輪機支承系統(tǒng)簡介

　　合成氣壓縮機組汽輪機型號為ENK32/45汽缸靠兩側的貓爪和后端兩側的支板支承在后機架上，缸體后端兩側支板處各設一橫銷，缸體前后兩端下面中間部位各設一縱銷，這樣整個缸體的定位死點就處于后端，開停車時缸體以后端為定位端向前膨脹或向后收縮。

　　汽輪機轉子支承在前后徑向軸承上，前后徑向軸承分別安裝在前后軸承座內(nèi)，在前軸承座內(nèi)還安裝有止推軸承。汽輪機前軸承座安裝在前機架上.四角由4個球形墊圈支承，球形墊圈的高度可由下部的調(diào)整螺母調(diào)節(jié)，軸承座兩側各用2個固定螺栓壓緊，并且固定螺栓都采取了防松措施。前軸承座兩側通過2根以汽缸前端伸出的懸臂桿同缸體連接，當缸體向前膨脹時，懸臂螺桿也推動前軸承座在球形墊圈上向前移動，為此在冷態(tài)安裝時，軸承座固定螺栓不壓死，其頭部同壓板間預留有0.02～0.03mm的膨脹間隙A。

　　為保證軸承座的左右方向定位，在軸承座的下方還設有一縱向導銷。

　　2 振動原因查找和分析

　　為查找合成氣壓縮機組汽輪機異常振動的原因。在2002年年度大修前，多次對汽輪機進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)前軸承座的4個固定螺栓頭部同壓板間有較大間隙，且分布不均勻，順著汽輪機方向看，4個螺栓的間隙分別為：前左0.50mm，前右0.60mm，后左1.10mm，后右1.20mm.。

　　汽輪機正常運行時，由于軸承座受熱膨脹，補償了軸承座固定螺栓頭部同壓板間冷態(tài)預留的膨脹間隙，二者間應基本處于無間隙狀態(tài)。由圖l可以看出，軸承座每側2個固定螺栓都采取了連接點焊的防松措施，因此螺栓不會自己松動退出。因此固定螺栓頭部同壓板間出現(xiàn)較大間隙的原因只能是軸承座出現(xiàn)了下沉，軸承座與固定螺栓對應處下移量大致等于該部位實際出現(xiàn)的間隙量。在前軸承座中，徑向軸承的安裝位置靠近后端兩個支承點，由于軸承座后端下沉量較大，所以徑向軸承實際下沉量要大于軸承座平均下沉量(0.85mm)。

　　汽輪機前徑向軸承隨軸承座下沉，引起其上支承的汽輪機轉子前端下沉，轉子下沉量大致等于前徑向軸承下沉量。經(jīng)查資料汽輪機前軸封，平衡盤汽封及前幾級葉輪汽封處徑向間隙均為0.20～0.40mm，因此轉子的下移量足以使轉子前端同汽缸前汽封下部及前幾級隔板汽封下部產(chǎn)生磨擦，引起轉子和汽缸振動，轉子振動帶動軸承座產(chǎn)生振動。因汽缸質量較大，受影響相對小些。由于磨擦主要發(fā)生在前端，所以轉子前端及前軸承座振動升幅比后端要大。動靜部件間的磨擦和產(chǎn)生的振動也使現(xiàn)場噪音有所增加。

　　軸承座四角不均勻下沉，也破壞了軸承座中心線同轉子中心線的平行狀態(tài)，使徑向和止推軸承瓦塊工作狀況變壞;另外軸承座帶動轉子下沉，還使轉子在汽缸內(nèi)的徑向位置嚴重偏心，這些都是激起轉子振動的重要原因。

　　分析認為造成軸承座下沉的原因大致有3點：①球形墊下部與可調(diào)支承螺母間磨損;②球形墊上部與軸承座下支承面間發(fā)生磨損;③可調(diào)支承螺母松動下移。

　　3 故障排除

　　2002年大修中，把合成氣壓縮機組汽輪機檢修重點放在前軸承座上。將前軸承座吊出檢查，發(fā)現(xiàn)四角支承系統(tǒng)中的4個可調(diào)支承螺母均緊固良好。但是，軸承座下部支承面同球形墊接觸處磨出4個深度不同的環(huán)形凹坑，其深度為：前左0.20 mm，前右0.40 mm，后左0.50 mm，后右0.80 mm。檢查前軸承徑向瓦塊和推力瓦塊，均出現(xiàn)偏磨。汽輪機缸體前端軸封、平衡盤密封、缸體前半部各級葉輪密封的汽封齒被嚴重磨損。轉子上鑲嵌的前軸封齒，前幾級葉輪的級間汽封齒都嚴重磨損。

　　在開停車過程中，汽輪機前軸承座要在其球形支承墊上前后移動，但當軸承座下部支承面被球形墊磨出凹坑后，球形墊上部便有部分嵌入凹坑內(nèi)，嚴重影響軸承座的前后正常滑動。

　　檢修中，把前軸承座下部支承面精加工處理，消除凹坑，對下半缸內(nèi)磨損的汽封齒進行了修復，更換了4套球形墊及下部調(diào)節(jié)系統(tǒng)，還更換了前端軸封套、平衡盤汽封套、轉子、軸承。前軸承座就位后，以缸體為基準，按原始安裝標準重新調(diào)整軸承座的高度，水平度和左右位置，使軸承座中心同缸體中心同心。

　　檢修后開車一年多來，合成氣壓縮機組汽輪機軸振動值小于30µm，前軸承處軸振動值在滿負荷、超額定轉速下運行時也不超過20µm，開停車過程軸振動值小于50µm，汽輪機前軸承座外殼振動及現(xiàn)場噪音也大大降低。

　　4 結束語

　　此合成氨裝置中使用的4臺蒸汽輪機，其軸承座的支承方式都是采用四角4個球形墊支承，這種支承方式的優(yōu)點是軸承座移動靈活，上下位置調(diào)整方便，其不足就是支承承力面較小，由于振動等原因，支承元件容易發(fā)生磨損，引起軸承座下沉。因此，在對大機組的日常巡檢及檢修時，要把汽輪機軸承座支承系統(tǒng)的檢查作為重點，及時發(fā)現(xiàn)問題，防患于未然。必要時可采取在兩側支承元件間各加一備用支承板的措施，如圖1中所示的部件(備用支承板上部同軸承座下支承面間預留0.05～0.06 mm間隙)，能有效地防止因軸承座下降過多造成的動靜部件磨擦。

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