韶关发电厂#10机轴承振动原因分析及处理

【摘要】韶关发电厂设备#10机在2004年3月18日分别发生两次满负荷运行时由于#1瓦轴振保护动作跳机的故障。通过对跳机时的异常振动和DCS记录曲线进行分析、轴承解体检查，查找并确定振动跳机的原因，制定处理方案。通过对#1、2轴承进行改造，解决了轴系失稳的问题。
【关键词】   轴承振动；  原因分析；  处理
1、 根据DCS记录对振动原因的初步分析
#10机组为东方汽轮机厂生产的300MW高中压合缸机组，#1~#4轴承均采用椭圆轴承。2001年3月投运以来，运行基本稳定。2002年12月~2003年1月，进行第一次检查性大修。近期发现在做第二组高压汽门活动试验时，#1瓦轴振有瞬间增大的现象。
DCS记录显示，3月18日上午10:39:05，机组负荷294.93MW，顺序阀进汽，#1轴振X向突增到260微米，Y向增大到238微米，轴振保护动作跳机。
跳机时#2瓦轴振2Y约145微米，2X约45微米，#3、#4瓦轴振同时略有增大；跳机时#2瓦瓦振显著增加，由正常的8微米突增到92微米，#1瓦增加的幅度小，由正常的8微米增到35微米，其余各瓦振均有增加，幅度不大。
记录曲线显示，在#1瓦轴振保护动作前的27s，即10:38:38，瓦振、轴振开始出现爬升，持续19s后，振动开始突增，8s后，轴振保护动作跳机。
运行人员反映当时运行上没有任何操作，DCS记录表明，跳机前膨胀、差胀正常，#1~#4瓦温分别为72、84、66、58℃，润滑油温39℃，油压在此之前呈现缓慢增加趋势。
第二次跳机发生在同日下午16:17:59，进汽方式已改变为单阀，负荷293MW。跳机时1X、1Y分别为332微米和310微米，比第一次跳机时大，其余各轴振略有增加；#1、#2瓦瓦振分别为54和79微米。
振动增大开始于16:17:39，15s后#1瓦轴振开始急剧增加，5s后轴振保护动作跳机。
与第一次跳机情况类似，运行上没有任何操作，高压缸膨胀、差胀正常，#1~#4瓦温分别为70、83、69、60℃，润滑油温41.6℃。
DCS曲线表明，两次跳机前主蒸汽温度、压力十分稳定，但再热汽压有微量增加的趋势。
由于缺少跳机时#1、2瓦振、轴振的频谱记录和间隙电压数据，尚无法对当时异常振动的性质给出准确定论，但从两次跳机前振动发展的速率看，高中压转子的这种振动应该是轴系失稳。
这里，首先可以排除TSI监测系统故障，因为振动异常同时出现在几乎所有的振动测点，各测点最大振动量值不同，而且上下午分别发生两次，3300系统如果存在故障只可能一块板卡的两个通道同时发生问题，不可能出现18日这样的情况。这也就是说，当时#10机组的跳机确实是振动过大造成的。
一般情况下，运行机组振动出现突发性增大有三个可能的原因，即转动部件飞脱、轴系失稳、动静碰磨。
如果发生叶片、围带等转动部件飞脱，振动会阶跃增加到一个固定值，其后不会恢复。#10机的问题显然不在于此，因为如是这样，第二次启机刚到3000rpm就会出现振动异常。
机组正常运行中发生动静碰磨也会引起振动增大，多数情况振动缓慢增大，少数情况振动急剧增大，这时通常伴随有运行操作或膨胀、差胀的异常；调门开度的变化也会造成轴颈和转子位置变化，进而引起碰磨。
第三种引起突发性振动的原因是轴系失稳，有两种失稳形式，一种是油膜振荡，另一种是汽流激振。
汽流激振的主要特征：一是振动的增大受运行参数的影响明显，如负荷，振幅的增大呈突发性；二是应该出现较大量值的低频分量，频率为转子的第一阶固有频率；油膜振荡可以发生在变转速情况下，也可以发生在定速运行时。
区别碰磨和失稳的关键判据是大振动的频率成分，但#10机组缺少这样的数据。
对振动原因可以排除转子热弯曲和中心孔进油。
结合上述DCS记录，同时考虑到：
（1）       当时运行没有任何操作，外界没有挠动；
（2）       机组跳机后随转速下降时#1瓦轴振迅速减小；