汽轮机径向支持轴承运行稳定性对机组振动的影响

史敬杰 刘利恒

摘要：本文针对某电厂300MW汽轮机A级检修后，由于汽轮机1号径向支持轴承稳定性差，造成的汽轮机振动现象及原因进行深度分析，并根据轴承检修情况及径向支持轴承结构对机组振动故障进行处理，保证了机组安全稳定运行。

关键词：径向支持轴承;稳定性;振动;处理

1 设备简介

某电厂3号机组汽轮机为东方汽轮机厂生产的 300MW 亚临界参数、高中压合缸、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、直接空冷、供热凝汽式汽轮机，型号为 CZK300/250-16.7/0.4/538/538。发电机及励磁是由东方电机厂生产制造，发电机型号为QFSN-300-2-20B 型，电压为20kV，额定电流为10189A。

机组轴系由高中压转子、低压转子和发电机转子组成。汽轮机的4个支持轴承分别为可倾瓦轴承及椭圆型轴承，其中1号、2号为可倾瓦轴承，3号、4号为椭圆型支持轴承;推力轴承为活可倾瓦块型（即密切尔型）。高中压转子与低压转子间、低压转子与发电机转子间均采用法兰式刚性联轴器连接，形成了轴系。轴系轴向位置是通过机组高中压转子后的推力盘来定位的。

汽轮发电机组转子临界转速值的分布保证能有安全的暖机转速和进行超速试验转速，汽轮发电机组各转子设计临界转速值（摘自电厂运行规程）。

1号轴承为可倾瓦支持轴承，由5块能在支点上自由倾斜的弧形瓦块组成，上瓦3块、下瓦2块，瓦块在工作时可以随着转速或载荷及轴承温度的不同而自由摆动，在轴颈四周形成5油楔，具有较高的稳定性。

2、机组A级修后振动现象及原因分析

该机组于2018年8月进行A级检修，检修中对 高中、低压缸叶顶汽封、隔板汽封、轴封进行改造。为了保证良好的节能效果，在改造过程中严格按照东汽最新汽封间隙标准调整汽封间隙。机组 A级检修后启动，3号机组在增带负荷过程中，多次出现1号轴承振动增大现象，运行值班人员通过降负荷等措施进行干预，干预的次数共计25次，其中出现机组非停一次。

2.1根据1、2号轴承振动数据分析：

根据测取数据得出结论如下：

1号轴承轴振中含有10μm的2倍频振动分量。高负荷、高参数区（240MW、13MPa），1号、2号轴承轴振通频值与1倍频振动分量幅值差异很大，存在0～38μm间波动的半倍频振动分量，1X轴振频谱图，分析认为高中压转子出现明显的汽流激振。

2.2根据检修记录分析：

检查1号轴承的检修记录发现，1号轴承顶部间隙为 0.66mm，比设计值偏高0.11mm。然而这个间隙值的增大使进入轴承内随着汽轮机转子轴颈一起转动的润滑油楔形压力油膜油压降低，轴颈偏心距增大，造成轴颈不能稳定在一定的位置上旋转。因此判断，转子在运行中受到气流扰动，而旋转的汽轮机轴颈由于润滑油楔形压力油膜油压降低，轴颈偏心距增大，轴心轨迹有一定的偏移，造成动静碰磨而产生振动。1号轴承振动的主要原因为轴承稳定性差。

3、1号轴承检修方案制定;

根据以上分析，我們制定了详细的检修方案适当减小1号轴承顶部隙，

因下瓦可倾瓦块调整垫中心线与竖直方向的夹角θ=41º≈0.0766，下瓦块加入0.08mm厚度的垫片，计算下瓦抬高值为Xb=0.08÷θ=41º≈0.105mm。检修后实际测得顶部间隙为0.56mm。另外，由于1、2号轴承箱均使用浮动环式外油挡，存在一定的振动隐患，本次C级检修将1、2号轴承箱外油挡均改造为梳齿式气密油挡。

4、2020年5月机组C级修后振动情况分析结论如下：

机组C修中为提高1号轴承稳定性、缓解高中压转子汽流激振、高中压转子易受蒸汽力影响等问题，主要采取措施如下：

（1）1号轴承轴瓦顶部间隙调整至标准要求下限（减小顶隙增加紧力）。

（2）1号轴承轴瓦通过加垫片方式抬高约80μm（提高承载力）。

机组C修后270MW负荷工况下各轴承振动数据表见表。

分析如下：

（1）1号轴承轴振中含有10μm的2倍频振动分量。

（2）高负荷区（270MW），机组各轴承振动处于表3国标所述A区域，振动良好;机组高中压转子未发现明显的汽流激振;机组单阀运行方式切换为顺序阀运行方式过程中各轴承振动稳定、未发现明显异常。

结束语：

汽轮机径向支持轴承是用来承担转子的重量和旋转的不平衡力，并确定转子的径向位置，以保持转子与汽缸中心一致，从而保证转子与汽缸、汽封、隔板等静止部分的径向间隙正确的汽轮机的重要部件。本文对汽轮机汽轮机径向支持轴承由于检修工艺原因造成的轴承稳定性差造成汽轮机振动现象及原因进行分析，根据实际工作证明了提高轴承稳定性对汽轮机振动状况的有效改善，提高了汽轮机运行稳定性。

参考文献：

[1]吴季兰，汽轮机设备及系统.中国电力出版社，2005：95-104

[2]胡跃辉.电厂汽轮机轴承常见问题及改进对策研究[J].科技与企业，2015.

[3]张昌成.基于小波分析的汽轮机振动故障信号的检测[J].科学技术创新，2020.