蒸汽轮机异常振动原因的分析和处理措施

蒸汽轮机异常振动原因的分析和处蒸汽轮机异常振动原因的分析和处 理措施理措施 在某大型合成氨装置中 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 2002 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 25m 慢慢上升至近 70m 特别是在开停车过程中 前轴承处轴振 动达 125m 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 2002 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 由图 l 可以看出 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 球形垫下部与 可调支承螺母间磨损 球形垫上部与轴承座下支承面间发生 磨损 可调支承螺母松动下移 3 故障排除 2002 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 20 mm 前右 0 40 mm 后左 0 50 mm 后右 0 80 mm 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 30m 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 20m 开停车过程轴振动值小于 50m 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 此合成氨装置中使用的 4 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