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摘 要:本文阐述了杭汽轮机(T8888-1)振动的原因,分别从汽轮机轴承间隙,通流部分定位尺寸、安装管道设计缺陷、转子扬度、轴向定位等方面展开分析,提出解决汽轮机振动的措施和方法。
关键词:汽轮机;轴向定位;通流间隙;转子;振动;频谱。
Keywords:turbine,axial orientation,flow clearance,rotor,vibration,spectrum.
一、概述
宝钢集团八钢公司制氧空压机用汽轮机(杭汽机组代号T8888-1)驱动,该机组于2014年5月开始现场安装,2014年9月进行调试工作,在运行过程中曾出现过数次因振动过高而发生跳机,经多次调整于2014年11月进入稳定运行,前后运行时间共计20余天;2015年3月机组重新开启运行后,当机组运行到4300r/min时因振动过大而发生跳机,此后现场技术人员与厂家服务工程师进行了多次尝试但均未成功。开缸检查,发现转子发生碰擦,导叶持环、汽封存在不同程度的损伤,故决定将T8888-1的转子发回杭汽进行检测返修,返修后回装试机,仍然振动高但未达到跳机值,勉强运行维持生产;2017年2月针对该机组振动高的问题,再次开缸检修,彻底解决了汽轮机(T8888—1)振动高的故障。
二、故障原因分析
2.1、杭汽相关技术人员根据T8888-1的转子、持环实际检测情况就产生的原因展开了讨论,通过对轴承的磨损、持环底部有明显的碰擦痕迹等现状进行分析,该状况的出现应该说是个复杂的系统问题,由多种原因所致。可能产生的原因有:
1)滑销系统卡涩、管道应力问题顶缸;(此项内容在开机中已经做了检查,滑销系统不存在问题。另外汽轮机进汽及排汽管道的顶缸问题也能排除,因为前猫爪在运行中未顶死,后汽缸的排汽方管设计时是有膨胀节的)
2)油系统不干净;
3)安装数据发生变化、经过一个冬天下来冷热空气进入汽缸,疏水不畅结冰;(在机组停运期间,机组始终处于有持续供暖的工房中,且当时锅炉全线停车,不存在热蒸汽串流至汽轮机的问题)
4)是否与经常盘车、基础沉降、排汽管顶缸等其他因素有关。(生产厂是按照1次/月进行盘车的。所以盘车的问题可以剔除。排汽缸顶缸的问题与第2条原因相似,不再赘述)
5)持环安装时,未能充分考虑转子的下挠度,造成动静间隙偏小。
2.2、振动检测分析
综合分析该汽轮机振动的基本原因为转子动平衡不良,且有热弯曲现象,另外1瓦有松动、瓦间隙偏大现象。
2.3、汽轮机每次在开机升速时,800rpm可以稳定到一定值10vm左右,在2000rpm时,先上升后下降稳定到一定值30vm左右,在继续升速4300rpm,振动和温度持续爬升,无法稳定下来,4700rpm也一样振动、温度持续上升直至跳机(66、98vm,105、115℃)。在对汽轮机进汽侧轴承拆除检查过程中发现:在汽轮机径向轴承与止推轴承之间的轴径上磨出了一道约0.5mm的凹槽,通过塞尺测量、分析,凹槽很可能是顶轴油管与轴摩擦造成的。对此分析可能原因如下:
1)随着汽轮机转速的升高,轴瓦内形成的油膜压力、轴在高速旋转时产生的离心力也会越大,被反送回顶升油管道内的油压力也会越高,顶升油管通过螺栓连接在径向轴承下瓦上,有一定的弯曲度,油压越高,橡胶软管变形也就越大,软管上的卡扣摩擦就会越剧烈,致使1#轴瓦振动和温度持续升高,无法稳定到一个值。
2)轴端实际测量发现,进汽侧端面圆跳动0.02mm,排汽侧0.04mm,轴应该没有弯曲变形。
3)根据几次汽轮机开机时,转速升至4300rpm时的频谱分析,振动应该是由于剐蹭引起的也刚好吻合。
三、处理措施
3.1、汽轮机在几次开机过程中发现,1#瓦的振动和温度持续爬升,无法稳定下来,直至报警(66um,105℃)、联锁停机(98um,115℃),趋势如图1所示。
3.1.1、未拆卸联轴器、复核对中数据、检查轴承前。
1)轴封疏水不好,蒸汽冷凝引起的轴振动。在第三次开机前,已经对轴封汽进行了改造,汽源压力稳定,无再蒸汽冷凝积水现象。
2)汽轮机真空度破坏、油冷却器冷却效果差油温高引起的振动。汽轮机均压箱法兰松动,真空有严重泄漏现象,已处理完成,油冷却器进、回未参与循环冷却,因冷却器内有气体,循环水压过高,在安装排气阀、调整水压后恢复正常。
3.1.2、未拆卸联轴器、复核对中数据、检查轴承后
1)对中问题引起的振动,在停机后进行对中数据复核,均在正常值以内。
2)轴承紧力、螺栓松脱引起的振动。拆开轴承检查紧力(—0.03mm),止推轴承一侧无定位销,已处理完成。
3)顶轴油管与轴摩擦引起的振动。如图2所示。
3.2、在对检查出的问题处理好后,再次开机发现,在4300rpm时,1#瓦的振动还是持续爬升,但温度变化不大,可以稳定下来了。后经在线动平衡数据采集分析来看,在2000rpm时,同时有1倍频和2倍频,但在4300rpm时2倍频消失,1倍频很明显,固判断转子动平衡有问题。
3.2.1、杭汽转子、持环及汽封返厂处理,认真核对转子与静叶片持环的配合尺寸,排除设备本身加工制造上面的缺陷在修复完成重新安装时参照《产品合格证》上的数据对安装过程进行复校。
3.3、根据杭汽轮机产品合格证要求,再次对汽轮机的通流间隙、轴瓦顶隙、止推间隙、转子扬度等进行了复合、确认调整。如图3所示。
3.5、针对汽轮机轴向定位尺寸进行调整如图4所示。
四、结论
经过对杭汽轮机(T8888-1)反复三次的开缸解体检修,定位尺寸、通流间隙、轴承间隙、预紧力等调整,2017年,杭汽轮机(T8888-1)运行状态较好,轴瓦振动、温度、位移等参数均在可控范围内,设备运行平稳,为八钢公司OY炉的稳定生产提供了可靠的保障与支撑。
(作者單位:宝钢集团新疆八一钢铁有限公司)
关键词:汽轮机;轴向定位;通流间隙;转子;振动;频谱。
Keywords:turbine,axial orientation,flow clearance,rotor,vibration,spectrum.
一、概述
宝钢集团八钢公司制氧空压机用汽轮机(杭汽机组代号T8888-1)驱动,该机组于2014年5月开始现场安装,2014年9月进行调试工作,在运行过程中曾出现过数次因振动过高而发生跳机,经多次调整于2014年11月进入稳定运行,前后运行时间共计20余天;2015年3月机组重新开启运行后,当机组运行到4300r/min时因振动过大而发生跳机,此后现场技术人员与厂家服务工程师进行了多次尝试但均未成功。开缸检查,发现转子发生碰擦,导叶持环、汽封存在不同程度的损伤,故决定将T8888-1的转子发回杭汽进行检测返修,返修后回装试机,仍然振动高但未达到跳机值,勉强运行维持生产;2017年2月针对该机组振动高的问题,再次开缸检修,彻底解决了汽轮机(T8888—1)振动高的故障。
二、故障原因分析
2.1、杭汽相关技术人员根据T8888-1的转子、持环实际检测情况就产生的原因展开了讨论,通过对轴承的磨损、持环底部有明显的碰擦痕迹等现状进行分析,该状况的出现应该说是个复杂的系统问题,由多种原因所致。可能产生的原因有:
1)滑销系统卡涩、管道应力问题顶缸;(此项内容在开机中已经做了检查,滑销系统不存在问题。另外汽轮机进汽及排汽管道的顶缸问题也能排除,因为前猫爪在运行中未顶死,后汽缸的排汽方管设计时是有膨胀节的)
2)油系统不干净;
3)安装数据发生变化、经过一个冬天下来冷热空气进入汽缸,疏水不畅结冰;(在机组停运期间,机组始终处于有持续供暖的工房中,且当时锅炉全线停车,不存在热蒸汽串流至汽轮机的问题)
4)是否与经常盘车、基础沉降、排汽管顶缸等其他因素有关。(生产厂是按照1次/月进行盘车的。所以盘车的问题可以剔除。排汽缸顶缸的问题与第2条原因相似,不再赘述)
5)持环安装时,未能充分考虑转子的下挠度,造成动静间隙偏小。
2.2、振动检测分析
综合分析该汽轮机振动的基本原因为转子动平衡不良,且有热弯曲现象,另外1瓦有松动、瓦间隙偏大现象。
2.3、汽轮机每次在开机升速时,800rpm可以稳定到一定值10vm左右,在2000rpm时,先上升后下降稳定到一定值30vm左右,在继续升速4300rpm,振动和温度持续爬升,无法稳定下来,4700rpm也一样振动、温度持续上升直至跳机(66、98vm,105、115℃)。在对汽轮机进汽侧轴承拆除检查过程中发现:在汽轮机径向轴承与止推轴承之间的轴径上磨出了一道约0.5mm的凹槽,通过塞尺测量、分析,凹槽很可能是顶轴油管与轴摩擦造成的。对此分析可能原因如下:
1)随着汽轮机转速的升高,轴瓦内形成的油膜压力、轴在高速旋转时产生的离心力也会越大,被反送回顶升油管道内的油压力也会越高,顶升油管通过螺栓连接在径向轴承下瓦上,有一定的弯曲度,油压越高,橡胶软管变形也就越大,软管上的卡扣摩擦就会越剧烈,致使1#轴瓦振动和温度持续升高,无法稳定到一个值。
2)轴端实际测量发现,进汽侧端面圆跳动0.02mm,排汽侧0.04mm,轴应该没有弯曲变形。
3)根据几次汽轮机开机时,转速升至4300rpm时的频谱分析,振动应该是由于剐蹭引起的也刚好吻合。
三、处理措施
3.1、汽轮机在几次开机过程中发现,1#瓦的振动和温度持续爬升,无法稳定下来,直至报警(66um,105℃)、联锁停机(98um,115℃),趋势如图1所示。
3.1.1、未拆卸联轴器、复核对中数据、检查轴承前。
1)轴封疏水不好,蒸汽冷凝引起的轴振动。在第三次开机前,已经对轴封汽进行了改造,汽源压力稳定,无再蒸汽冷凝积水现象。
2)汽轮机真空度破坏、油冷却器冷却效果差油温高引起的振动。汽轮机均压箱法兰松动,真空有严重泄漏现象,已处理完成,油冷却器进、回未参与循环冷却,因冷却器内有气体,循环水压过高,在安装排气阀、调整水压后恢复正常。
3.1.2、未拆卸联轴器、复核对中数据、检查轴承后
1)对中问题引起的振动,在停机后进行对中数据复核,均在正常值以内。
2)轴承紧力、螺栓松脱引起的振动。拆开轴承检查紧力(—0.03mm),止推轴承一侧无定位销,已处理完成。
3)顶轴油管与轴摩擦引起的振动。如图2所示。
3.2、在对检查出的问题处理好后,再次开机发现,在4300rpm时,1#瓦的振动还是持续爬升,但温度变化不大,可以稳定下来了。后经在线动平衡数据采集分析来看,在2000rpm时,同时有1倍频和2倍频,但在4300rpm时2倍频消失,1倍频很明显,固判断转子动平衡有问题。
3.2.1、杭汽转子、持环及汽封返厂处理,认真核对转子与静叶片持环的配合尺寸,排除设备本身加工制造上面的缺陷在修复完成重新安装时参照《产品合格证》上的数据对安装过程进行复校。
3.3、根据杭汽轮机产品合格证要求,再次对汽轮机的通流间隙、轴瓦顶隙、止推间隙、转子扬度等进行了复合、确认调整。如图3所示。
3.5、针对汽轮机轴向定位尺寸进行调整如图4所示。
四、结论
经过对杭汽轮机(T8888-1)反复三次的开缸解体检修,定位尺寸、通流间隙、轴承间隙、预紧力等调整,2017年,杭汽轮机(T8888-1)运行状态较好,轴瓦振动、温度、位移等参数均在可控范围内,设备运行平稳,为八钢公司OY炉的稳定生产提供了可靠的保障与支撑。
(作者單位:宝钢集团新疆八一钢铁有限公司)