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蒸汽轮机异常振动原因的分析和处理措施

作者：马战胜 王宏飞

来源：《科技创新与应用》2013年第17期

摘 要：汽轮机机组运行中机组震动原因分析，在实际运行中出现的问题，针对不同原因分析采取相应措施的解决方案，保障机组稳定运行，从而有效维护系统生产。 关键词：蒸汽机；震动；处理措施

在某大型甲醇装置中，合成气压缩机驱动机采用由意大利新比隆公司设计生产的中压冷凝式蒸汽轮机。自2012年初到8月份.该汽轮机振动逐渐增加，在同样工况下前轴承处振动由25µ；m慢慢上升至近70µ；m，特别是在开停车过程中，前轴承处轴振动达125µ；m以上，另外轴承座外壳振动和现场噪音也明显增大，严重影响机组本身和整个合成系统的安全、稳定、高负荷运行。 1 汽轮机支承系统简介

合成气压缩机组汽轮机型号为ENK32/45汽缸靠两侧的猫爪和后端两侧的支板支承在后机架上，缸体后端两侧支板处各设一横销，缸体前后两端下面中间部位各设一纵销，这样整个缸体的定位死点就处于后端，开停车时缸体以后端为定位端向前膨胀或向后收缩。

汽轮机转子支承在前后径向轴承上，前后径向轴承分别安装在前后轴承座内，在前轴承座内还安装有止推轴承。汽轮机前轴承座安装在前机架上.四角由4个球形垫圈支承，球形垫圈的高度可由下部的调整螺母调节，轴承座两侧各用2个固定螺栓压紧，并且固定螺栓都采取了防松措施。前轴承座两侧通过2根以汽缸前端伸出的悬臂杆同缸体连接，当缸体向前膨胀时，悬臂螺杆也推动前轴承座在球形垫圈上向前移动，为此在冷态安装时，轴承座固定螺栓不压死，其头部同压板间预留有0.02～0.03mm的膨胀间隙A。

为保证轴承座的左右方向定位，在轴承座的下方还设有一纵向导销。 2 振动原因查找和分析

为查找合成气压缩机组汽轮机异常振动的原因。在2012年年度大修前，多次对汽轮机进行全面检查，发现前轴承座的4个固定螺栓头部同压板间有较大间隙，且分布不均匀，顺着汽轮机方向看，4个螺栓的间隙分别为：前左0.50mm，前右0.60mm，后左1.10mm，后右1.20mm。

汽轮机正常运行时，由于轴承座受热膨胀，补偿了轴承座固定螺栓头部同压板间冷态预留的膨胀间隙，二者间应基本处于无间隙状态。轴承座每侧2个固定螺栓都采取了连接点焊的防松措施，因此螺栓不会自己松动退出。因此固定螺栓头部同压板间出现较大间隙的原因只能是

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轴承座出现了下沉，轴承座与固定螺栓对应处下移量大致等于该部位实际出现的间隙量。在前轴承座中，径向轴承的安装位置靠近后端两个支承点，由于轴承座后端下沉量较大，所以径向轴承实际下沉量要大于轴承座平均下沉量（0.85mm）。

汽轮机前径向轴承随轴承座下沉，引起其上支承的汽轮机转子前端下沉，转子下沉量大致等于前径向轴承下沉量。经查资料汽轮机前轴封，平衡盘汽封及前几级叶轮汽封处径向间隙均为0.20～0.40mm，因此转子的下移量足以使转子前端同汽缸前汽封下部及前几级隔板汽封下部产生磨擦，引起转子和汽缸振动，转子振动带动轴承座产生振动。因汽缸质量较大，受影响相对小些。由于磨擦主要发生在前端，所以转子前端及前轴承座振动升幅比后端要大。动静部件间的磨擦和产生的振动也使现场噪音有所增加。

轴承座四角不均匀下沉，也破坏了轴承座中心线同转子中心线的平行状态，使径向和止推轴承瓦块工作状况变坏；另外轴承座带动转子下沉，还使转子在汽缸内的径向位置严重偏心，这些都是激起转子振动的重要原因。分析认为造成轴承座下沉的原因大致有3点：①球形垫下部与可调支承螺母间磨损；②球形垫上部与轴承座下支承面间发生磨损；③可调支承螺母松动下移。 3 故障排除

2012年大修中，把合成气压缩机组汽轮机检修重点放在前轴承座上。将前轴承座吊出检查，发现四角支承系统中的4个可调支承螺母均紧固良好。但是，轴承座下部支承面同球形垫接触处磨出4个深度不同的环形凹坑，其深度为：前左0.20mm，前右0.40mm，后左0.50mm，后右0.80mm。检查前轴承径向瓦块和推力瓦块，均出现偏磨。汽轮机缸体前端轴封、平衡盘密封、缸体前半部各级叶轮密封的汽封齿被严重磨损。转子上镶嵌的前轴封齿，前几级叶轮的级间汽封齿都严重磨损。

在开停车过程中，汽轮机前轴承座要在其球形支承垫上前后移动，但当轴承座下部支承面被球形垫磨出凹坑后，球形垫上部便有部分嵌入凹坑内，严重影响轴承座的前后正常滑动。 检修中，把前轴承座下部支承面精加工处理，消除凹坑，对下半缸内磨损的汽封齿进行了修复，更换了4套球形垫及下部调节系统，还更换了前端轴封套、平衡盘汽封套、转子、轴承。前轴承座就位后，以缸体为基准，按原始安装标准重新调整轴承座的高度，水平度和左右位置，使轴承座中心同缸体中心同心。

检修后开车一年多来，合成气压缩机组汽轮机轴振动值小于30µ；m，前轴承处轴振动值在满负荷、超额定转速下运行时也不超过20µ；m，开停车过程轴振动值小于50µ；m，汽轮机前轴承座外壳振动及现场噪音也大大降低。 4 结束语

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此甲醇装置中使用的2台蒸汽轮机，其轴承座的支承方式都是采用四角4个球形垫支承，这种支承方式的优点是轴承座移动灵活，上下位置调整方便，其不足就是支承承力面较小，由于振动等原因，支承元件容易发生磨损，引起轴承座下沉。因此，在对大机组的日常巡检及检修时，要把汽轮机轴承座支承系统的检查作为重点，及时发现问题，防患于未然。必要时可采取在两侧支承元件间各加一备用支承板的措施，能有效地防止因轴承座下降过多造成的动静部件磨擦。