摘要：在生产过程中，如果汽轮机出现前端振动值波动问题，将对生产产生重大影响。所以，我们必须重视汽轮机前端振动值波动问题，以此保证汽轮机运行的稳定性与安全性。基于此，本文笔者根据多年工作经验对汽轮机前端振动值波动问题进行简要探讨。
关键词：汽轮机；前端振动；问题
一、汽轮机概述
某汽轮机是双轴输出凝汽式汽轮机。汽轮机前端通过变速箱连接压缩机高压缸，后端连接压缩机的中、低压缸。空气压缩机机组在 2018年检修中发现汽轮机汽封疲劳损坏，随后对整体汽封进行更换；并且发现有结垢现象，现场检修人员怀疑蒸汽品质存在一定问题，是否是冷却水混入到了锅炉水中。检修结束装置重新开车后，机组起初运行正常，约一周后机组出现振动值波动。2019年5月20日空气压缩机汽轮机进汽端转子振动值出现波动，最高达 92.5 μm ／ 83.6 μm（波动时峰值较高，接近联锁值100 μm），然后逐渐恢复到正常值。自此之后又出现多次较大的振动，其中4月11日振动值更是最高到 96 μm。空气压缩机汽轮机前端振动值反复出现较大的波动，已严重影响到空气压缩机的稳定长周期运行。
二、振值波动影响因素
1.汽封和油封
汽轮机前端有汽封和油封两个主要影响因素。汽轮机前端是进汽端，故设有平衡鼓和迷宫式汽封防止高温、高压蒸汽漏出。油封环装在前轴承座靠汽缸侧端部，其作用主要是阻止轴承座中飞溅的回油沿着转轴向外泄漏，同时也能阻止汽封漏汽进入轴承座。
在对汽轮机前端汽封检查时发现汽封处保温棉有部分脱落现象。考虑到汽轮机前端是进汽端，该处温度较高且汽封紧邻油封。汽封或者油封出现故障，如汽轮机前端汽封磨损漏汽、油封结垢等都有可能引起汽轮机前端振动值异常。
2.油温
汽轮机在没有进行操作调整的状态下，多次出现大幅度振动值波动，振动值增大趋势曲线没有明显的大幅阶跃现象，但多数并不平滑（也有平滑的趋势曲线），并且振动值波动具有持续几十分钟后恢复到波动之前的特点。振动值增大时有时增加润滑油温，振动值会减小，但通过改变油冷器冷却水流量的办法，油温变化缓慢，有可能是等油温升高后，振动值趋势刚好是该下降的时候，所以貌似是升油温降振幅，可能是巧合。验证：只要油温停在这个温度上，再不会发生振动，就说明升油温对抑制振动值波动起作用了，因为升油温只有对油膜涡动造成的振动起作用。根据对汽轮机高速轴的监测频谱分析，出现油膜涡动时振动信号中是半频明显，本案例不属于低频振幅起作用；同时油温稳定时同样会出现振动值波动的情况，所以说油温对汽轮机振动值波动的影响是有限的。本机组振动特征说明汽轮机转子部件及转子平衡状态没有问题。
3.蒸汽参数
通过对比汽轮机的锅炉水和蒸汽等化验分析数据，汽轮机发生振动值波动之前和期间，蒸汽凝结水硅化合物超标，但是锅炉蒸汽品质是合格的，这可能是因为汽轮机凝汽器有冷却水漏入。通常汽轮机效率降低的原因有：喷嘴和动叶片的叶型由于粘结异物改变，动、静叶通流截面积减小。所以，在汽轮机效率降低的情况下，应该保证供给蒸汽的品质，稳定蒸汽压力、温度。
三、振动值波动原因分析
1）当汽缸膨胀不畅时，可能会导致汽缸动静碰摩或者跑偏，然后导致蒸汽压力分布不平衡，转子转矩沿径向也会出现不平衡的问题。2）于机组振动值波动问题而言，检修偏差与安装偏差是导致其出现的主要原因。很多机组出现故障时都需要由相关人员进行检修，在检修过程中如果检修人员出现了误差，就会导致振动值波动问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，机组安装质量与机组振动值波动的产生有着直接的关系，如果安装人员在安装的过程中没有根据安装流程进行严格安装，可能导致机组各个环节难以有效衔接，从而导致机组内部出现一系列问题，最终导致机组振动值波动问题。3）于调门运行方式不当而言，一方面是调门开度不当，另一方面是调门开启顺序不当。当出现调门运行方式不当问题时，就会引发力矩、蒸汽力方面的问题，该力会对轴颈在轴承中的位置产生一定的影响，使轴承承载发生相应的改变，从而造成转子失稳。4）于汽封设计不当而言，主要是指隔板汽封、高压转子前后轴封以及叶顶汽封的间隙或者结构设计缺乏科学性，使动静间隙的分布呈现不均匀，蒸汽会在不同的位置出现泄漏，并且在不同位置的泄露量也有所不同，同时会在转子上产生不均衡的力矩。在高负荷时，该力矩会逐渐增大，从而导致轴系失稳。5）在转子或汽缸发生偏移时，转子与汽缸会出现不同心，隔板汽封、高压转子轴封的蒸汽压力会存在分布不均衡的问题，久而久之可能导致转子产生涡动。
四、处理措施及效果
1.正常运行处理
通过对汽轮机前端振动值无规律大幅波动问题的分析，针对可能引起该故障的相关因素，特制定了如下措施来稳定机组运行。
1）降低油封环境温度。增加汽轮机汽封部位保温棉，并在汽轮机轴承箱与汽轮机进汽端之间加低压氮气管线（氮气温度16 ℃），吹扫油封壳体，直接降低轴承箱油封温度，减少油封结焦现象，消除因润滑油结焦积累发生转子碰磨。2）稳定润滑油温度，降低油温波动对机组振动影响。控制润滑油油冷器后油温。3）提高轴瓦稳定性；当轴瓦稳定性提高时，系统阻尼会逐渐增大，从而使振动的扰动得到有效控制，使汽流振动的发生几率降低。以对轴封参数进行调整，通过这样的方式对振动进行抑制；在机组安装或者检修的过程中，工作人员可以使用稳定性较高的轴瓦型式，这样可以将轴瓦稳定性逐步提高；控制轴瓦间隙、轴承座标高；做好轴瓦本身缺陷的修复工作，例如当轴瓦出现损伤时，工作人员应该及时处理；控制轴封漏汽问题；缩小轴瓦长径比，加大轴承的比压，并控制轴系不平衡产生的扰动。
2.措施效果
措施实施后，冲转时主蒸汽压力4.6兆帕、主蒸汽温度440℃。500转检查时，无异音，升速1500转暖机2小时，然后升速3000转/分钟。暖机结束后，汽轮机顺利冲转达到额定转速3000转，成功定速。经业主、监理、调试等相关专业人员检查，汽轮机轴振、瓦振、瓦温等各项指标均满足技术规范的要求，冲转一次成功。机组运行稳定性良好。
3.检修确认
装置于 2018 年 11 月 3 日停车检修。空气压缩机汽轮机经采取措施稳定运行7个月后解体检修，发现油封环内有大量结碳。同时，汽轮机前端平衡活塞和迷宫式汽封无结焦和明显磨损。可以确认空气压缩机汽轮机振动值波动是汽轮机前端油封环内润滑油不断地结碳和脱落造成的。
结论
汽轮机汽封部位因保温棉脱落，保温效果大幅度下降，汽封外高温辐射对紧临汽封的油封环炙烤，高温会造成油封内润滑油结焦碳化，达到一定程度时造成动、静部件间隙减小，发生碰磨，引起振动；振动又会引起结垢脱落，造成振动波动。此时油封处的间隙由于振动增大，轴心轨迹增大，转子在油封运行的轨迹直径加大，油封处间隙增大；解除碰磨状态，转子平衡状态改善，振动下降。碰磨与结垢脱落是引起振动的主要因素。所以，通过在汽轮机前端油封处接一温度较低（16 ℃）的低压氮气管线，对油封壳体降温使油封内润滑油不再结焦，从而解决了振动值无规律大幅度波动的问题。
参考文献：
[1]徐洪；徐璐；任斌；吴卫华；马军；由S5改造为PCS7系统后对万能轧机位置控制的影响[A]；全国冶金自动化信息网2018年年会论文集[C]；2018年
[2]武海澄；蔡兵；陈胜利；汽轮机调节系统仿真建模与参数辨识[A]；'2018 系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C]；2018年
论文作者:王杰
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/22
标签：汽轮机论文; 转子论文; 油封论文; 机组论文; 蒸汽论文; 轴瓦论文; 结焦论文; 《电力设备》2019年第13期论文;