（中电投横琴热电有限公司 519031）
摘要：本文根据某燃气轮机厂机组异常情况，对其产生异常振动的原因进行分析，并介绍了异常振动原因的处理方法。从本次研究结果可知，导致燃气轮机电厂机组异常振动的原因是多方面的，针对这些异常振动情况，所采取的处理方法主要包括提高润滑剂油温、改善轴承顶隙条件等。
关键词：燃气轮机；异常振动；油膜涡动
1.燃气轮机电厂机组异常诊断的原因分析
1.1案例简介
某燃气轮机电厂为了保证本厂的正常生产能力，布置了Bently 3500振动检测保护系统，并分别布置在关键轴承的左右侧布置了专门测量转子轴颈相对振动的涡流传感器。在现场检测系统的振动问题时，采用振动信号采集装置，从缓冲输出中接入信号与相关轴承的信号，并将这些数据作为判断机组异常诊断的重要依据（如图1）。
图 1 测试系统结构图
1.2机组异常振动问题分析
（1）在本次研究中，为了判断燃气轮机异常振动是否与机械部件共振效应之间存在关系，在实验过程中，于轮机进气滤通道前壁位置设置强化钢板，该钢板的规格为60×45×1.2（cm），依靠此强化钢板对进气滤通道壳体做有效的配重。
在安装强化钢板结束后，发现实验燃气轮机的基本负荷状态下，其异常振动情况没有得到明显变化，证明轮机的异常振动问题没有得到解决。因此在本次研究中，排除机组机械故障而引发的异常振动的可能。
（2）燃气轮机本体损坏而引发的轴承油膜震荡现象。在2016年3月在对3号燃气轮机做进一步检查后，发现了以下问题：①压气机1级动静叶处存在明显的轴向碰撞问题；②1号轴承的下瓦的纵向磨损现象十分严重；③压气机IGV1叶片存在纵向裂纹的损伤问题。因此判断，燃气轮机的机械损坏可能是造成机组异常振动的重要因素。
在上述观点的影响下，先后更换了燃气轮机1号轴承下瓦片，与有裂纹的2只压气机近期可调导叶叶片。但是在检修之后，异常振动事故依然没有得到解决。所以根据这一结果判断，燃气轮机的机械损坏没有导致异常振动，并且振动是致使机械损坏的重要原因。
（3）按照上文介绍的相关设备，对轮机的SSS离合啮合的运行状态进行监测。监测结果显示，当燃气轮机的运行速度达到3000r/min时，燃气机的各部位运行质量良好，并且各轴承之间没有明显的振动。当SSS离合啮合后汽轮机的运行速度达到3000r/min时，5X方向轴承的振动情况出现明显变化，其中半倍频分量所占的比例很大。之后，将燃气轮机联合循环机组的负荷水平上升到最高值后，发现其振动水平基本稳定，并且随着设备运行的深入，其振动情况又发生了明显变化，5X轴的振动不断减少，5Y轴的振动逐渐增加。
2.设备振动的解决方法
2.1设备振动分析与可采用的处理方法
根据对设备的振动变化趋势与不同时间段的频谱运行情况来看，判断设备的振动是因为半频分量所引起的变动，并且这种振动情况主要是在机组负荷没有明显变动的情况下发生的，因此这种振动存在明显的突发性，并且振动前后的幅度变化较大，可以归结为自激振动。本次研究中所发现的振动主要出现在SSS离合器啮合后，因为5号轴承的荷载应为SSS离合器的啮合而发生明显的下降，并且这种现象持续存在，最终导致油膜在轴承内出现涡动，最终引发失稳现象，也正是这种失稳现象，最终引发了振动。因此，该燃气轮机厂的振动原因主要为油膜问题。
油膜涡动的主要原理为：当转子以特定角度转动的过程中，油膜力会持续的向转子施加力，在这种情况下，轴颈中心出现了偏移，导致轴颈下方两侧油膜厚度逐渐发生变化，随着两侧油膜厚度之间的差值逐渐增大，导致油膜力的合理方向与荷载出现差异。在这种情况下，设备出现合力失稳，最终演变成油膜涡动。
一般情况下，处理油膜涡动的方法主要包括：
（1）调整轴承中心，通过调整轴承中心的方法，改善轴承的荷载分配情况，通过增加的轴承荷载能够改善油膜涡动水平，进而控制振动的产生[1]。
（2）提高润滑油的油温。研究证实，提高润滑油油温能够改善润滑油的年度情况，这样轴颈相对于轴中心的偏心率水平将会得到进一步的改善[2]，这种方法能够提高轴颈的稳定性。
（3）消除瓦轴缺陷。轴承油膜的正常厚度为0.1mm，因此对轴颈与轴瓦的光洁度要求很高。当轴瓦损坏，最终会改变油膜阻尼情况，导致其运行失稳，引发振动情况。
2.2振动处理策略
根据上文提出的基本思路，本文所采用的振动处理方法为：
（1）提高润滑油温度。前文分析明确指出，通过适当的提高润滑油温度，能够进一步优化油膜的环境，进而控制半频分量。但是在现场实施中可以发现，随着润滑油温度的变化，振动立即会随着温度的变化而发生改变（振动情况严重）。之后现场降低润滑油温度，有效的控制了半频分量情况。但是在消除一段时间后，发现半频分量重新出现，并且还呈现出“愈演愈烈”的趋势。
本次实验结果显示，实验设备的5Y振动幅值一开始对油温的变化反应十分明显，并且在油温上升的时候，振动情况也越来越明显；但是随着温度的下降，设备的振动情况得到明显的该改善，此时设备的振动情况达到预期水平。但是在运行一段时间后，振动情况开始出现反弹，并且振动反弹的时间间隔越来越短，振动的幅值越来越大。最终当油温下降到一定程度后，就无法通过降低油温的方法改善振动情况。
基于这一结果，本文认为，在处理短期振动时，可以采用提高润滑油的方法，通过在短时间内改变油膜环境，实现对振动的控制。
（2）减少轴承顶隙。本次实验中的5号轴承为可倾瓦，其直径为355mm，标准间隙为直径的1.32‰，实际数值约为0.46mm。之后，在实验现场仿佛测量顶隙的关系，实验结果认为，由于瓦枕底部球面坐
落位置、浮动油环卡涩等因素的干预，设备在运行过程中可能出现运行振动问题，测量结果显示为左侧0.75mm，右侧0.76mm。之后，在实验现场将上瓦、上瓦枕的中分面加工掉0.25mm，这种方法控制了轴承的顶隙，在对轴承回装后，测量其顶隙水平，结果显示为0.50mm、0.51mm.
按照上述标准处理轴承的顶隙后，开启设备运行，之后发现该设备的振动情况达到了优秀水平。这一结果说明，减少轴承顶隙能够有效改善设备的振动情况。
本文共介绍了两种改善燃气轮机厂机组异常振动问题的方法，两种方法各有适用性，因此在应用过程中必须要深入了解其适用性特点，为企业创造更高的效益。
结论：异常振动是燃气轮机厂机组运行中不可避免的问题，在处理这个问题时，应该寻找异常振动的原因，再通过相关手段从根本上解决问题。在本次实验研究中，发现油膜涡动是导致设备振动的重要原因，在处理这个振动问题时，采用增加润滑油温度、改善轴承顶隙的方法就能有效处理故障，应该得到相关人员的关注。
参考文献
[1]王荻，喻志强.MS6000B型燃气轮机组振动故障分析及处理[J].广东电力，2013，(02):29-30+62.
[2]吴文健，李鸿坤，顾正皓，等.燃气—蒸汽联合循环机组运行与维护关键技术研究综述[J].浙江电力，2016，33(10):36-39+62.
论文作者:巫山云,谭勤学
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/16
标签：燃气轮机论文; 油膜论文; 轴承论文; 异常论文; 情况论文; 机组论文; 轴颈论文; 《电力设备》2017年第31期论文;