汽轮发电机组轴瓦振动故障诊断

唐 伟 潘多艳 高洪英 李俊义

作者通联：克拉玛依金龙镇科比技术有限公司 新疆克拉玛依金龙镇 834003

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1.概述

公司热电厂的1#汽轮发电机组结构简图如图1所示。汽轮机功率1万kW，转速3000r/min,两端为轴瓦支撑，推力瓦在汽轮机非传动端。发电机为三相两极的同步电机，两端由带推力面的轴瓦支撑。

发电机和汽轮机两端轴瓦水平方向、垂直方向和轴向振动测点布置如图1所示，润滑油取样口如图2所示。振动监测标准：按GB/T6075.3-2001，额定功率大于15kW、额定转速在120～15000r/min的现场测量的工业机器，设定所监测汽轮发电机的一级报警值为4.5mm/s，二级报警值为7.1mm/s；磨粒评定：正常尺寸磨粒粒度≤15μm。

图1 1#汽轮发电机组结构简图与测点布置

图2 1#汽轮发电机组润滑油回流管路与取样口示意图

2.故障分析与诊断

采用恩泰克Enpac2500便携式振动分析仪对1#汽轮发电机组进行振动数据采集，利用Odyssey2.3专用分析软件对数据进行频谱分析，利用FTP－X1型分析式铁谱仪与2020双色铁谱监测分析显微镜对油液进行分析。

采集的振动数据见表1，各测点振动频谱见图3～图8，油样磁性磨粒杂质分布变化见图9～图12。

从表1可知，1月8日1#轴瓦水平方向振动值比2009年12月28日监测采集的有较大幅度的增加，超过了一级报警值，从汽轮机非传动端测点的1V、1H方向频谱图看（图5、图6），以汽轮机转频的2倍频为主，且2倍频幅值已经超过转频，说明汽轮机与发电机之间存在不对中现象。

表1 机组各测点振动值mm/s

图3 2009年 12月28日2#轴瓦水平方向振动频谱图

图4 1月8日2#轴瓦水平方向振动频谱图

图5 1月8日1#轴瓦垂直方向振动频谱图

1#轴瓦、2#轴瓦部分测点振动频谱有较大的变化，1月8日2#轴瓦水平方向振动频谱图（图4）与2009年12月28日（图3）的相比，倍频成分有所增多，1#轴瓦、2#轴瓦存在局部动静摩擦。

图6 1月8日1#轴瓦水平方向振动频谱图

图7 4月6日1#轴瓦垂直方向振动频谱图

图8 4月6日2#轴瓦水平方向振动频谱图

图9 1月8日1号口油样磁性磨粒与杂质分布

图10 1月8日2号口油样磁性磨粒与杂质分布

图11 1月8日2号口油样谱片中异常金属磨粒

为了进一步确认轴瓦动静摩擦程度，1月8日随后对3个润滑油取样口做油样抽取，进行润滑油铁谱分析，铁谱分析显示，取样口1（1#轴瓦的润滑油）、取样口 2（2#轴瓦、3#轴瓦的润滑油）中的磁性磨粒数量有较大幅度的增多，在这两个取样口油样中均发现存有异常尺寸金属磨粒（图9、图10）。1号口油样的谱片上存有一颗尺寸为30μm×10μm的异常尺寸金属磨粒。2号口油样谱片上存有一颗尺寸为80μm×40μm的异常尺寸金属磨粒（图11），异常尺寸金属磨粒在显微镜高倍下观察外形不规则，并有细微划痕，可能为巴氏合金。这种异常尺寸金属磨粒的出现，说明机组取样口1、2处润滑油对应的轴瓦存在一定程度的磨损。振动监测显示1#轴瓦、2#轴瓦存在动静摩擦现象，怀疑汽轮机传动端、非传动端轴瓦瓦面状况不良。

取样口1油样分析（图9）显示，油样中存在异常金属磨粒，并且此处的水平方向振动值超过一级报警值，说明汽轮机非传动端推力瓦可能受到损伤，怀疑汽轮机非传动端推力瓦瓦面受损。

3.诊断结论与建议

（1）机组对中不良，建议进行检修调整。

（2）汽轮机两端轴瓦瓦面不良，建议检查。

（3）汽轮机推力轴承有损伤，建议检查。

4.检修验证

2010年3月9日，停机进行解体检修，检查机组同轴度，发现发电机端偏心高0.3mm,侧偏0.42mm，属于严重对中不良故障。

检查汽轮机两端轴瓦，发现汽轮机非负荷端轴瓦上部瓦、下部瓦结炭，中间面积大约有3cm×7cm的润滑油结炭脱落，深度约0.3～0.5mm；汽轮机负荷端上、下瓦结炭。汽轮机推力轴承存在损伤。

检修中对润滑油进行了更换。2010年4月6日对汽轮发电机组进行振动监测，振动值均在标准范围内（表1），监测谱图中的分数倍频消失（图7、图8）。对润滑油进行铁谱分析，没有异常尺寸金属磨粒的出现（图12）。实际情况表明，检修后的汽轮发电机组运行良好。

1 杨其明.油液监测分析现场实用技术.机械工业出版社，2006

2 沈庆根.化工机器故障诊断技术.浙江大学出版社出版，1994

3 沈庆根，郑水英.设备故障诊断.化学工业出版社，2006