摘要：本文将通过以9FA燃气轮机可倾瓦轴承作为主要研究对象，通过结合9FA燃气轮机可倾瓦油膜中存在的油墨涡动故障，在对其故障现象和故障原因进行探明的同时，尝试结合笔者自身多年的工作实际，对如何有效处理9FA燃气轮机可倾瓦油膜涡动故障提出几点相应的对策建议以供参考。
关键词：燃气轮机；可倾瓦；油膜涡动故障；故障处理
一、9FA燃气轮机轴系结构
为有效探究9FA燃气轮机可倾瓦油膜涡动故障，本文通过选择以某电厂中实际使用的9FA燃气轮机为例。该燃气轮机轴系为高中压和低压转子、发电机转子刚性等相互串联而成，采用单轴布置的方式，各段转子两端均使用径向滑动轴承支撑[1]。其轴系布置结构图如下图所示：
图1 9FA燃气轮机轴系布置结构示意图
在该图当中，1号到5号均为9FA燃气轮机的可倾瓦轴承，而6号到8号则椭圆瓦，1号轴承位置处有推力瓦。
二、9FA燃气轮机可倾瓦油膜涡动故障分析
（一）故障现象。通过结合电厂相关工作人员的记录可知，在该9FA燃气轮机去年投入使用的而过程当中，曾经出现3号可倾瓦轴承异常振动的情况，在短时间内9FA燃气轮机可倾瓦轴承3x振动迅速从63μm提高至180μm，轴承3y振动也在短时间内从最初的58μm提高至150μm，伴随着轴承的异常振动，机组也发出了相应警报。工作人员在接收到报警信息之后立刻对机组进行减负荷处理，同时着手寻找导致9FA燃气轮机可倾瓦轴承出现异常振动的原因。在此过程中，9FA燃气轮机可倾瓦3号轴承3x振动逐渐提高至210μm，并发出了自动停机信号，经过大约一分钟的异常振动后，3号轴承3x振动达到最高值230μm，此时机组出现了跳闸现象。伴随着9FA燃气轮机3号可倾瓦轴承异常振动的不断增大，与之相邻的4号轴承也出现了异常振动的情况，但振幅相对较小。
（二）故障原因。工作人员在9FA燃气轮机可倾瓦油膜涡动故障出现后，立即逐一检查振动信号，但并未发现异常情况，因此可知此次电厂9FA燃气轮机可倾瓦油膜涡动故障并非因信号问题而导致。考虑到此次9FA燃气轮机3号可倾瓦轴承突然出现异常振动问题，并伴随有25Hz低频分量等其他特征。因此工作人员初步判定故障原因为转子失去既有稳定性。在查阅相关工作日志后可知，当3号可倾瓦轴承突然出现异常振动时，工作人员并未调整机组负荷以及蒸汽参数等，因此可将气流激振引起的转子失稳原因排除。根据刘石、陈君国等人（2010）的相关研究可知，当转子转速比两倍一阶临界转速区的转速要低时，油膜涡动频率骤降为1/2的同步转速，此时会出现半速涡动情况。而当转子转速明显快于两倍一阶临界转速时，则比较容易出现油膜振荡问题[2]。
在结合工作人员给出的9FA燃气轮机组反复启动和停机中获取的相关数据可知，高中压转子一阶临界转速基本在2092到2285r/min之间，明显低于转子3000r/min的工作转速，因此可以判定此次9FA燃气轮机可倾瓦油膜涡动是导致3号轴承突然出现异常振动的主要故障原因。事实上，由于在该9FA燃气轮机当中，3号轴承为稳定程度相对较高的可倾瓦轴承，因此出现油膜失稳问题的可能性相对较低。在结合3号可倾瓦轴承在异常振动时的轴承瓦温后，可知由于转子轴径出现了上浮情况，使得转子-轴承系统难以继续维持原有的稳定性，最终导致9FA燃气轮机可倾瓦油膜涡动故障的出现。另外，在9FA燃气轮机透平间内法兰还存在轻微的烟气泄漏现象，受此影响，透平间温度骤然升高，导致1号轴承支撑脚迅速膨胀，在该轴承的不断抬高下，临近1号轴承的3号可倾瓦轴承负载迅速减小，从而最终导致出现油膜涡动故障问题。
三、9FA燃气轮机可倾瓦油膜涡动故障处理
（一）保障轴承稳定性。在对此次9FA燃气轮机可倾瓦油膜涡动故障进行处理的过程中，工作人员通过结合具体故障情况和故障原因，将轴承承载系数相应提高，并增大偏心率，使得轴承稳定性较之前有了极大提升。在9FA燃气轮机组出现停机情况时，工作人员通过重新分配1可倾瓦轴承以及3号可倾瓦轴承，并将9FA燃气轮机3号可倾瓦轴承垫高0.1mm，使其承载得到明显增大，进而有效保障了轴承的稳定性。因此在日后对9FA燃气轮机可倾瓦油膜涡动故障处理时，也可以通过采用上述方式保障轴承的稳定性。
（二）监控透平间温度。图2展示的就是在2017年8月21日到8月28日对该电厂9FA燃气轮机透平间温度的监测统计图，通过分析下图可知除了8月23日和8月25日之外，其余监测日期内燃气轮机的透平间温度始终在150℃以上。而对比该电厂工作人员的相关工作记录可知，在燃气轮机透平间温度为150℃以上的期间内，位于该9FA燃气轮机缸体当中的1号轴承与2号轴承，其两侧的支撑脚迅速出现了膨胀情况，并且当透平间温度越来越高时，1号轴承与2号轴承的支撑脚膨胀量也随之越来越大。但出现异常振动情况的3号轴承则并不在透平间内部，因此并没有受到透平间温度的持续升高而出现逐渐膨胀的情况。伴随着透平间温度的持续升高，1号轴承位置处的支撑脚持续膨胀导致轴承抬高，因在该9FA燃气轮机组当中，1号轴承和3号轴承距离较近，因此当1号轴承位置处的支撑脚持续膨胀而不断抬高轴承，使得3号轴承负载越来越小，进而导致其稳定程度大幅下降，最终出现了9FA燃气轮机3号可倾瓦油膜涡动故障。针对这一故障问题，本文认为，一方面，电厂内的工作人员需要利用智能化的监控装置实时监控透平间温度，另一方面，如果在监控过程中发现透平间温度超过150℃，则需要工作人员迅速运行第二台透平间冷却风机，进而有效控制透平间温度使之可以长期维持在150℃以内。
图2 8月21日到8月28日透平间温度监测曲线图
（三）处理好烟气泄漏。通过前文的分析可知在此次9FA燃气轮机可倾瓦轴承涡动故障当中，因透平间内法兰出现了轻微的烟气泄漏问题，使得透平间温度在短时间内突然上升，导致1号轴承的支撑脚受热膨胀而不断抬高，最终影响3号轴承的负载而出现了9FA燃气轮机可倾瓦油膜涡动故障。因此在对透平间烟气泄漏问题进行及时处理的过程中，工作人员首先需要水洗检查9FA燃气轮机，将透平缸下缸管道法兰以及压气机缸下缸管道法兰、疏水管连接位置处等容易出现泄漏问题的关键点进行逐一排查。随后通过利用塞尺对燃气轮机的水平和垂直面等位置处的间隙进行严格检查，从而有效明确具体的烟气泄漏点做好相应的漏点处理即可。
结束语：通过本文的分析研究，可知因9FA燃气轮机可倾瓦轴承涡动会导致部分轴承出现异常振动的情况，燃气轮机因出现烟气泄露问题将会使得透平间升温过快，从而抬高轴承影响相邻轴承负载，使其失去稳定性并最终导致轴承出现油膜涡动。针对这一故障问题，需要工作人员注重对透平间温度的实时监控，在结合实际情况适当将负载较轻的轴承标高抬高下，做好透平间烟气消除处理，进而有效解决9FA燃气轮机可倾瓦轴承涡动故障。
参考文献：
[1]孙永明，吴士年，李海鹏.离心压缩机可倾瓦轴承油膜失稳解析[J].风机技术，2012(06):73-76+90.
[2]刘石，陈君国，王飞，冯永新，顾红柏，韩景复，高庆水.百万机组可倾瓦油膜涡动故障分析和处理[J].南方电网技术，2010，4(01):161-162.
论文作者:郭鹰鹏,朱俊
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/9
标签：燃气轮机论文; 轴承论文; 油膜论文; 故障论文; 转子论文; 温度论文; 工作人员论文; 《电力设备》2018年第12期论文;