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汽轮发电机组转动部件与静止部件的碰摩是运行中常见故障,而转轴碰摩是机组起动和正常运行中振动突然增大的主要故障之一。汽轮机动静部分碰磨对设备造成的危害是非常严重的,据国内汽轮机弯轴事故统计表明,其中86%由转轴碰磨引起,转轴碰磨严重时会引起轴破坏。因此,分析和研究汽轮机动静部分发生碰磨的原因,可避免事故的发生,以保证机组的安全可靠运行。

1　摩擦振动的特征

碰磨具有多种征兆,易变的信号特征与外界条件有密切的关系,在某一时刻出现的特征,在其它时刻可能不再复现,这使得碰磨带有不确定性。发生碰磨时,具体的信号特征如下:

(1)振动信号的时域波形发生畸变;

(2)当机组在升速过程中发生碰磨时,经过多次起停,或者是暖机时间的延长,振动值将逐渐减小;

(3)碰磨点处轴振的工频或通频振动值快速增大;

(4)轻微碰磨主要是工频振动(1X),当严重碰磨时,除了工频成分外还有其它的倍频成分,如2X3X等;

(5)当轴颈和轴瓦发生碰磨时,轴瓦的乌金温度和回油温度将会升高;

(6)低转速时在汽封或轴瓦处用听针能听到异常的声音。

2　碰磨产生的原因

汽轮机组的径向和轴向碰磨通常发生在隔板汽封、叶片围带汽封以及轴封部位,径向碰磨还可能发生在各轴承的油挡、汽封片部位。发电机的径向碰磨通常发生在密封瓦处。

2.1机组动静碰磨原因

2.1.1转轴振动过大

造成轴振动过大的原因有质量不平衡、转子弯曲、轴系失稳等。不管那种原因,大振动下的转轴振幅一旦大到动静间隙值,都可能与静止部位发生碰磨。

2.1.2动静间隙过小或消失

造成轴封间隙过小或消失的原因有上下缸温差过大,使得轴封间隙减小或消失;

汽缸与法兰温差过大,使得转子两端轴封上下间隙减小;

轴瓦乌金磨损或烧瓦,使得轴封下部间隙消失;

安装或检修时轴封间隙调得过小;

汽缸膨胀偏斜,使得汽缸上的轴封发生单侧碰磨;汽封壳体变形,使得轴封间隙减小或消失;

汽轮机相对胀差过大,使隔板与叶轮轴向通流间隙减小;

机组在起动及运行过程中,主蒸汽管道及各抽汽管道进水,汽轮机转子推力突然大幅度增加,会使轴向通流间隙减小;

轴承箱出现严重卡涩,机组在起动时膨胀不出来,停机时缩不回去,也会产生通流轴向间隙减小。

3　碰磨故障诊断方法及其处理

3.1碰磨故障诊断

现场诊断机组动静碰磨有一定难度。如果认定发生了碰磨,有时需要开缸处理,工作量较大。根据经验,单纯地用瓦振信号判断碰磨,频谱较复杂,易于混淆,而轴振动信号可提供更准确的碰磨信息。因此,现场诊断应尽量利用涡流传感器。事先没有安装涡流传感器的机组,当怀疑发生碰磨后,应尽早加装,利于以后的测试和诊断。在依据振动信号特征诊断碰磨的同时,还需要了解机组安装或大修中的情况,查阅有关的间隙记录。运行人员在机组起动过程常采取听诊的方法,对碰磨的确定有时也是有用的。分析中把这些信息结合起来,可提高诊断的准确性。对于高中压缸和双层结构的低压缸,通流部分的碰磨声难于准确传出,只有轴端汽封的碰磨比较容易听到。因此,不能将某一种方法的结论作为认定碰磨故障的决定性判据。

3.2碰磨故障处理

对于发生动静碰磨的机组,采取的处理方法要根据碰磨故障严重程度和检修工期而定,处理方法有下列5种:

(1)提高升速率。如果碰磨发生在某一低转速点或临界转速前,现场对碰磨判断的准确性把握较大,且仅是个别瓦振大,大多数瓦振正常,整个机组不存在其它振动,可采取提高升速率冲过这一转速区,直接升到高转速或3000r/min的方法。

(2)根据振动调整运行参数(膨胀、差胀、负荷、缸温等),使机组通过发生碰磨的工况区。

(3)长时间暖机。将机组打闸至盘车状态,或保持在某一转速数小时甚至数十小时,使碰磨部位自行磨合消除。

(4)根据对产生碰磨原因的分析,从外部消除缺陷。

(5)如果碰磨部位发生在轴封处,对于汽缸端部汽封套、汽封环可拆卸的机组从外部调整。对于个别大机组,如果能准确判断碰磨的径向方位,调整轴承标高或联轴器对轮左右偏差、张口也是一种工作量较小的措施,但需执行常规检修规范,注意影响运行的相关因素,如瓦温、通流间隙等的变化。

4　结论

(1)新建或大修后的机组,由于汽轮机动静间隙小,起动前轴偏心、汽缸温差、差胀等重要参数一定要控制在规程规定的范围内,在起动过程中要注意机组的振动情况,尽量维持参数的稳定,防止动静碰磨的发生,若在冲转过程中存在动静碰磨故障,则在过临界转速时振动会更加剧烈,甚至造成弯轴。如果转速在一阶临界转速以下振动达到规定的数值,应该立即打闸停机,盘车一段时间正常后再起动;如果转速在一阶临界转速以上,则在振动可以控制的转速上多停留一段时间,磨合一定时间后再升速,经过几次起停,碰磨故障可以消除。

(2)若在运行中发现机组振动有增大趋势时,要严密监视振动情况,如果振动可以控制在一定的变化范围内,可以观察运行一段时间,以磨合出适当的间隙,如振动上升速度较快,要严格按运行规程进行操作,必要时进行紧急停机。

（来源：网络）