我公司#2汽轮发电机组#7轴承振动的处理

张全民

摘 要：我公司#2汽轮机发电机组自建厂以来，长期存在振动及轴瓦破碎等现象，经多次处理未解决，因此我们决定对此进行攻关。

关键词：轴瓦振动 轴瓦间隙

中图分类号：TM621文献标识码：A文章编号：1003-9082（2019）09-0-02

国家能源集团兰州热电有限责任公司机组型号N100-90/535型汽轮机，为双缸冲动凝汽式汽轮机，发电机型号为：TQN-100-2，励磁机型号为：TL-870-4，本机设有径向轴承共有8个，其中#1-#4号瓦是属汽轮机的，#5-#8号是属发电机和励磁机的，#7-#8轴承设计为圆筒形。

国家能源集团兰州热电有限责任公司#2汽轮发电机组#7轴瓦原为圆简瓦，它安装在励磁机前，轴颈直径120mm，轴承表面上铸有ChSnSb11-6锡基轴承合金。自1989年11月投运后，公司#2汽轮发电机组#7轴承就存在振动现象，致#7轴承下瓦乌金接触面中部出现大面积的脱胎，龟裂，面积25*50mm。#7轴承下瓦局部破碎，如下图所示：

一、轴瓦损坏原因

在一个小修周期内就需更换一副轴承，为解决轴承破碎问题，进行过多次动平衡，振动虽有好转，但轴承破碎、脱胎问题一直未得到有效解决，我们查找原因。

首先从支持轴瓦损坏的原因进行分析：

1.由于转子质量不平衡的离心力;转子热变形、热弯曲;转子中心偏差;发电机电磁力不平衡;膨胀不均匀，部件热膨胀不稳定;轴承油膜自激振荡;蒸汽振荡;摩擦振动;轴承座不稳固等原因造成机组振动强烈，使轴瓦乌金面破碎损坏。

2.轴瓦负荷分配不合理。

3.轴瓦合金质量差或浇铸质量差，轴瓦乌金强度不够、浇铸时存有夹渣、气孔、裂纹等缺陷。

4.由于机组在安装、检修时质量较差，使轴瓦间隙、紧力不在标准值范围内，造成轴承润滑不良、震动。

5.安装和检修时未彻底清除油系统杂物，使油管堵塞。

6.润滑油油质不良，含水、有杂质颗粒等，油温过高或过低，油中混入水使油水解、乳化，或供油量不足造成轴承油膜无法建立或被破坏，引起轴瓦损坏。

7.運行中润滑油系统的切换操作不当，运行人员对润滑油压监测不到位，润滑油压降低，造成轴承断油，使汽轮机轴瓦损坏。

8.机组启动定速后停调速油泵，未注意油压，由于射油器进空气工作失常，润滑油系统油泵的自动连锁装置设计安装不合理或运行中未将保护投入，使轴承断油，造成轴瓦损坏。

9.主油泵故障。

10.绕线型异步电动机转子绕组短路，同步电机励绕组匝间短路，转子铁心变形造成定、转子气隙不均，导致气隙磁通不平衡从而造成振动等电气部分的故障。

11.励磁机台板不平整、台板强度不够。

在我厂运行部，设备科及甘肃电科院的大力配合下，逐一对以上因素进行研究排查，确认我公司#2汽轮发电机组#7轴承振动现象是由于检修、安装质量不良、使轴瓦间隙、紧力不合适造成的。

因此我们针对轴瓦间隙、紧力不合适查找原因。发电厂在日常生产中，轴瓦振动的存在最为普遍。造成轴瓦振动的因素也很多，但轴瓦的自身稳定性是造成轴瓦振荡最重要的因素之一。解决好轴瓦的自身稳定性是解决轴瓦振动最为有效和最为简易的方法之一。我们知道滑动支持轴承中，轴瓦内圆直径略大于轴颈外径，转子静止时，轴颈处在轴瓦底部，轴颈与轴瓦之间自然形成楔形间隙。如果连续向轴承间隙中供应具有一定压力和粘度的润滑油，当轴颈旋转时，润滑油由于粘性而附着在轴的表面上，被带入轴颈和轴瓦之间的楔形间隙中。随着转速的升高，被带入的油量增多，由于楔形间隙中油流的出口面积不断减小，所以油压不断升高，当这个压力增大到足以平衡转子对轴瓦的全部作用力时，轴颈被油膜托起，悬浮在油膜上转动。此时，轴颈与轴瓦完全被油膜隔开，形成了液体摩擦。因此我们来讨论一下轴瓦的形式与轴瓦间隙的关系，以及轴瓦间隙对轴瓦振动的影响。

椭圆形支持轴承的结构与圆筒形支持轴承基本相同，只是轴承侧边间隙加大了，通常侧边间隙是顶部间隙的2倍。使轴颈在轴瓦内的绝对偏心距增大，轴承的稳定性增加。同时轴瓦上、下部都可以形成油楔（因此又有双油轴承之称）。由于上油楔的油膜力向下作用，使轴承在运行中的稳定性良好，这种轴承在大、中型容量汽轮机组中得到广泛运用。

不论是圆筒形瓦、椭圆瓦还是三油楔瓦，减少轴瓦顶隙都能显著提高轴瓦稳定性，它比提高轴瓦比压和减少长径比等其他措施更为有效。在现场减少轴瓦顶隙，一般都采用重新浇铸轴承合金或补焊上瓦，再经修刮的方法，使圆筒形瓦变成椭圆瓦。椭圆瓦的椭圆度进一步增大，使轴颈上浮高度降低，增大了偏心率，这样就加大了上瓦的油膜力，从而提高轴瓦的稳定性。

椭圆瓦和三油楔瓦顶隙可以减少到轴颈直径的1%～1.3%，轴颈直径大的，取上限;轴颈直径小的，取下限。顶隙等于两倍侧隙的圆简形瓦已很少见到，顶隙和侧隙基本相等，顶隙减少至轴颈直径的1.2%～1.5%，可加强轴瓦的稳定性、避免轴瓦发生振动，轴瓦侧隙较小，顶隙不宜过小，否则会引起乌金温度的升高。一般来说椭圆瓦具有两个承载区，所以也叫两油叶瓦，它的稳定性较圆筒形瓦要好，但承载能力不如圆筒瓦。

对于圆简形瓦、椭圆瓦，减少顶隙的目的是增大上瓦的油膜力，但是目前有些现场运行的机组上瓦，中央部分开有较宽的环向油沟，使上瓦成为两条鸟金带。实践证明，在这样的轴瓦上减少顶隙，收获不十分显著。为了获得更好的效果，在减少顶隙的同时，将上瓦乌金加宽或完全填满，由此可以显著增加上瓦油膜力，提高轴瓦偏心率。

二、措施分析

刮大轴瓦两侧间隙往往与减少顶隙同时进行，尤其是圆筒形瓦更是如此，但是扩大两侧间隙不仅会显著降低轴瓦水平方向的油膜刚度，在激振力不变的情况下，转轴水平方向振动还将增大;而且会显著降低轴瓦抗振能力，在不很大的轴颈振动作用下，会造成轴瓦乌金碎裂。因此轴瓦两侧间隙不宜过大。根据以上理论，结合实际对我公司#2机组#7轴瓦进行了改造。