汽輪發(fā)電機(jī)組軸瓦振動故障診斷

唐 偉 潘多艷 高洪英 李俊義

作者通聯(lián)：克拉瑪依金龍鎮(zhèn)科比技術(shù)有限公司 新疆克拉瑪依金龍鎮(zhèn) 834003

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1.概述

公司熱電廠的1#汽輪發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。汽輪機(jī)功率1萬kW，轉(zhuǎn)速3000r/min,兩端為軸瓦支撐，推力瓦在汽輪機(jī)非傳動端。發(fā)電機(jī)為三相兩極的同步電機(jī)，兩端由帶推力面的軸瓦支撐。

發(fā)電機(jī)和汽輪機(jī)兩端軸瓦水平方向、垂直方向和軸向振動測點(diǎn)布置如圖1所示，潤滑油取樣口如圖2所示。振動監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)：按GB/T6075.3-2001，額定功率大于15kW、額定轉(zhuǎn)速在120～15000r/min的現(xiàn)場測量的工業(yè)機(jī)器，設(shè)定所監(jiān)測汽輪發(fā)電機(jī)的一級報警值為4.5mm/s，二級報警值為7.1mm/s；磨粒評定：正常尺寸磨粒粒度≤15μm。

圖1 1#汽輪發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)簡圖與測點(diǎn)布置

圖2 1#汽輪發(fā)電機(jī)組潤滑油回流管路與取樣口示意圖

2.故障分析與診斷

采用恩泰克Enpac2500便攜式振動分析儀對1#汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行振動數(shù)據(jù)采集，利用Odyssey2.3專用分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，利用FTP－X1型分析式鐵譜儀與2020雙色鐵譜監(jiān)測分析顯微鏡對油液進(jìn)行分析。

采集的振動數(shù)據(jù)見表1，各測點(diǎn)振動頻譜見圖3～圖8，油樣磁性磨粒雜質(zhì)分布變化見圖9～圖12。

從表1可知，1月8日1#軸瓦水平方向振動值比2009年12月28日監(jiān)測采集的有較大幅度的增加，超過了一級報警值，從汽輪機(jī)非傳動端測點(diǎn)的1V、1H方向頻譜圖看（圖5、圖6），以汽輪機(jī)轉(zhuǎn)頻的2倍頻為主，且2倍頻幅值已經(jīng)超過轉(zhuǎn)頻，說明汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)之間存在不對中現(xiàn)象。

表1 機(jī)組各測點(diǎn)振動值mm/s

圖3 2009年 12月28日2#軸瓦水平方向振動頻譜圖

圖4 1月8日2#軸瓦水平方向振動頻譜圖

圖5 1月8日1#軸瓦垂直方向振動頻譜圖

1#軸瓦、2#軸瓦部分測點(diǎn)振動頻譜有較大的變化，1月8日2#軸瓦水平方向振動頻譜圖（圖4）與2009年12月28日（圖3）的相比，倍頻成分有所增多，1#軸瓦、2#軸瓦存在局部動靜摩擦。

圖6 1月8日1#軸瓦水平方向振動頻譜圖

圖7 4月6日1#軸瓦垂直方向振動頻譜圖

圖8 4月6日2#軸瓦水平方向振動頻譜圖

圖9 1月8日1號口油樣磁性磨粒與雜質(zhì)分布

圖10 1月8日2號口油樣磁性磨粒與雜質(zhì)分布

圖11 1月8日2號口油樣譜片中異常金屬磨粒

為了進(jìn)一步確認(rèn)軸瓦動靜摩擦程度，1月8日隨后對3個潤滑油取樣口做油樣抽取，進(jìn)行潤滑油鐵譜分析，鐵譜分析顯示，取樣口1（1#軸瓦的潤滑油）、取樣口 2（2#軸瓦、3#軸瓦的潤滑油）中的磁性磨粒數(shù)量有較大幅度的增多，在這兩個取樣口油樣中均發(fā)現(xiàn)存有異常尺寸金屬磨粒（圖9、圖10）。1號口油樣的譜片上存有一顆尺寸為30μm×10μm的異常尺寸金屬磨粒。2號口油樣譜片上存有一顆尺寸為80μm×40μm的異常尺寸金屬磨粒（圖11），異常尺寸金屬磨粒在顯微鏡高倍下觀察外形不規(guī)則，并有細(xì)微劃痕，可能為巴氏合金。這種異常尺寸金屬磨粒的出現(xiàn)，說明機(jī)組取樣口1、2處潤滑油對應(yīng)的軸瓦存在一定程度的磨損。振動監(jiān)測顯示1#軸瓦、2#軸瓦存在動靜摩擦現(xiàn)象，懷疑汽輪機(jī)傳動端、非傳動端軸瓦瓦面狀況不良。

取樣口1油樣分析（圖9）顯示，油樣中存在異常金屬磨粒，并且此處的水平方向振動值超過一級報警值，說明汽輪機(jī)非傳動端推力瓦可能受到損傷，懷疑汽輪機(jī)非傳動端推力瓦瓦面受損。

3.診斷結(jié)論與建議

（1）機(jī)組對中不良，建議進(jìn)行檢修調(diào)整。

（2）汽輪機(jī)兩端軸瓦瓦面不良，建議檢查。

（3）汽輪機(jī)推力軸承有損傷，建議檢查。

4.檢修驗(yàn)證

2010年3月9日，停機(jī)進(jìn)行解體檢修，檢查機(jī)組同軸度，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)端偏心高0.3mm,側(cè)偏0.42mm，屬于嚴(yán)重對中不良故障。

檢查汽輪機(jī)兩端軸瓦，發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)非負(fù)荷端軸瓦上部瓦、下部瓦結(jié)炭，中間面積大約有3cm×7cm的潤滑油結(jié)炭脫落，深度約0.3～0.5mm；汽輪機(jī)負(fù)荷端上、下瓦結(jié)炭。汽輪機(jī)推力軸承存在損傷。

檢修中對潤滑油進(jìn)行了更換。2010年4月6日對汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行振動監(jiān)測，振動值均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)（表1），監(jiān)測譜圖中的分?jǐn)?shù)倍頻消失（圖7、圖8）。對潤滑油進(jìn)行鐵譜分析，沒有異常尺寸金屬磨粒的出現(xiàn)（圖12）。實(shí)際情況表明，檢修后的汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行良好。

1 楊其明.油液監(jiān)測分析現(xiàn)場實(shí)用技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2006

2 沈慶根.化工機(jī)器故障診斷技術(shù).浙江大學(xué)出版社出版，1994

3 沈慶根，鄭水英.設(shè)備故障診斷.化學(xué)工業(yè)出版社，2006