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汽轮机#1轴承振动大分析及处理方法

顾崇廉，谈立春

（北京太阳宫燃气热电有限公司，北京100028）

摘要：针对汽轮机#1轴承振动偏大，特别是机组带大负荷时振动迅速增加，同时出现半频振动，且半频分量的比重较大。从轴承自激振动、轴系负荷分配和汽流激振方面进行分析，利用检修期间，对#1轴振问题进行治理，使机组振动水平达到优秀范围内。

关键词：轴振；轴承自激振动；晃度；汽流激振；

一、前言

北京太阳宫电厂为燃气—蒸汽联合循环机组，汽轮机为LN275/CC154-11.49

/0.613/0.276/566/566型哈汽机组，1、2#轴承为4瓦块可倾瓦轴承，振动保护监视系统TSI，监测1～6号轴承X、Y方向（分别为面向机头向后看垂直中分面左侧45°和右侧45°位置）转子相对振动以及垂直方向的轴承座振动。

二、机组振动特点

2010年10月机组检修之前，机组振动主要反映在#1轴承轴振动（特别是Y方向轴振）偏大，轴承座振动很小，通常不超过10μm。对振动数据进行分析，其#1轴承轴振具有如下特征：

（1）#1轴承轴振测点位置晃度值过大

根据该机组多次冷态启动过程数据，发现在低转速（通常400r/min左右）时#1轴承X、Y方向轴振动数据（即晃度值）分别高达75μm和90μm左右，严重超标。但基频值分别只有25μm和30μm左右。

（2）带负荷后振动出现一定程度的爬升

机组带负荷后#1轴承轴振较空载时的数据明显增大（特别是Y方向轴振）。表1列出的是不同工况下1、2号轴承轴振动数据，从中看出热态空载时#1轴承轴振较冷态空载时有一定的增大，223MW时的振动（Y方向轴振）进一步增大。

表1不同工况下汽轮机1、2#轴承轴振基频和通频值（μm∠°/μm）

备注

工况

1X

1Y

2X

2Y

2010.5.11冷态启动

空载3000r/min

36∠182/84

24∠267/80

53∠133/70

46∠36/60

2010.4.14热态启动

空载3000r/min

68∠170/115

61∠254/114

39∠70/43

57∠343/58

2010.5.27

223MW

68∠145/117

124∠243/146

40∠116/52

49∠24/62

（3）额定负荷附近振动剧烈波动

当机组在较大负荷（220MW附近）运行时，#1轴承轴振就呈现一定的波动，波动主要来自21.87Hz的低频分量，幅值5～50μm不等，而基频分量基本不变；当负荷超过240MW，振动大幅波动，见图1，波动仍是21.87Hz的低频分量为主，其最大波动到达103μm。见图2

图1DCS系统记录的#1轴承轴振随负荷变化

图2TDM记录的250MW工况下#1轴承轴振频谱

三、振动原因分析

根据汽轮机振动的以上三个特点，下面进行相应的原因分析。

（1）晃度和测量位置问题分析

转子的晃度是由机械的、电磁的、材质的因素（例如被测轴段偏心、弯曲、转轴表面不圆度及局部缺陷、剩磁、材质不均匀、表层残余应力等）引起的非振动偏差。GB/T11348.2-2007标准规定各测点总的晃度值不应超过相应许可振动位移的25％，#1轴承X、Y方向轴振测点处晃度高达75μm和90μm左右，远超过标准要求。在采用电涡流传感器进行轴振动测量中，通常仪表上显示的轴振动测量数值是该振动测点的晃度值和实际的轴振动值的矢量之和。由于#1轴承轴振测点处的晃度值偏大，使得二次仪表显示的振动值较实际振动值大。

由于#1轴承X、Y方向轴振测点位置不在GB/T11348.2-2007标准规定的轴承中央，而在轴承中央外侧接近轴封处的前箱外油挡处，由于此处高温轴颈容易产生油渍，并且易污染，造成轴颈光洁度较差。

（2）带负荷振动的增大问题分析

由于带负荷（热态下）#1轴承轴振动明显比空载时振动要大，说明高中压转子存在一定的热变形，造成转子热态下平衡状态的恶化。除转子本体热变形产生附加的不平衡振动外，还可能由于与高中压转子相连的主油泵小轴热态下摆度的增大引起，其通常在转子存在一定的热变形时更加明显。

（3）大负荷附近振动剧烈波动问题分析

在机组240MW负荷以上时，#1轴承轴振出现大幅波动，以21.87Hz的低频分量为主，振动成分中出现低频分量一般预示着该振动系统的稳定性较差。引发低频振动的原因通常包括轴承自激振动和汽流激振。轴承自激振动是润滑轴承油膜力激发的不稳定振动，其一般是由过大的轴承磨损或间隙、不合适的轴承设计、轴承承载过小、润滑油参数的改变等因素引起的。在机组由冷态到带大负荷（热态）过程中，轴颈在轴承中的位置会出现一定的变化。从表2所列的各工况下间隙电压变化数值，可以看出#1轴颈向上及Y方向浮动量过大，达0.385mm（根据振动传感器灵敏度可以换算成轴颈位置相对变化量），这会造成轴承在热态下承载下