带变速箱汽轮机振动原因分析及处理

　　八钢集团新疆焦煤有限责任公司电力公司2#汽轮发电机组单机容量为3MW单元制系统抽汽冷凝式机组，汽轮机为横向布置，汽机基础平台为岛式布置，其运转层标高为+5.00m。2#汽轮机为杭州汽轮机厂生产的CN3-24/5型单缸、冲动、抽汽冷凝式带减速箱机组，高压部分由双列复速级和1个压力级组成，低压部分由单列调节级和6个压力级组成。前轴承为可倾瓦径向止推联合球面轴承，装在前轴承座内，后轴承为可倾瓦轴承，装于与汽缸铸成一体的后轴承座内。汽轮机转子与减速小齿轮间采用齿式联轴器联接，大齿轮与发电机间则采用刚性联轴器。发电机为杭州发电设备厂生产的QF-K3-2型的空冷发电机。该机组已经运行10年左右，并且在5年内未进行过大修。2006年11月中旬大修作业时遇到和发现一些问题并进行了相应的处理。

　　一、汽轮机可倾瓦振动的原因、分析、处理

　　汽缸内部的检修工作与其他大、中、小型机组安装工作相同，这里不再赘述。主要是在汽轮机的轴承上与我们安装的大型机组不一样，其1#、2#轴瓦分别是可倾瓦：下部由三块可倾瓦块组成，上部由两块可倾瓦块组成。可倾瓦由能在支点上自由倾斜的弧形巴氏合金瓦块组成。瓦块在工作时可以随转速、载荷及轴承油膜厚度的不同而自动调整转子中心，在轴径四周形成多个油楔。润滑油从各瓦块之间的间隙进入轴承，从轴承的两端油封环开孔处排出。如果忽略瓦块的惯性，支点的磨擦力及油膜剪切内磨擦力等的影响，每个瓦块作用到轴径上的油膜作用力总是通过轴径的中心，从而保证转子高速运转时的径向稳定性，理论上可以完全避免油膜震荡的产生。另外，由于瓦块可以根据对应瓦块乌金表面的油膜厚度和压力自动调整，保证了转子的自动调整中心，同时还具有吸收转轴振动能量的能力，即具有很好的减振性。

　　可倾瓦有许多优点，但结构复杂、安装检修较困难、成本较高等是可倾瓦的不足之处。但是，随着大功率机组轴承在稳定性、功耗及承载力等方面的要求愈来愈高，可倾瓦正在被越来越多的大功率机组采用。可倾瓦轴承在稳定性、承载力及功耗等性能方面均居各种支持轴承之首，三油楔轴承、椭圆轴承次之，圆筒形轴承最差。

　　可倾瓦的配瓦原则是：瓦块乌金接触良好；各瓦块与轴心对正要好，瓦块对中偏差不能超过0.02 mm，即5个瓦块的乌金面相对轴心距离偏差不能超过0.02 mm。可倾瓦乌金一般是厂家加工好的，表面不允许刮研。在简单研修乌金接触合格后，清理瓦块及瓦壳，特别是瓦壳体与瓦块之间的凹槽。要清理所有污垢，不允许有毛刺。最后用酒精擦拭干净。

　　根据杭州汽轮机厂的使用说明书及规范要求，可倾瓦块在施工现场不允许研刮。为此，我们只是清扫、检查、复装，未作研刮、调整。

　　经过研究分析认为：2#轴承水平振动是由于小齿轮与汽轮机联轴器中心不正所致。于是，加班加点拆卸减速箱，重新找正小齿轮与汽轮机联轴器中心并且达到要求之内。

　　但是在过临界转速～3000r/min时：2#轴承水平振动达到0.106mm，紧急打闸停机。深入研究分析认为,2#轴承水平振动大可能是由于1#、2#轴承的间隙和瓦枕紧力不当所造成的油膜振荡。

　　在检查2#轴承时，发现2#轴承下半右侧可倾瓦块与轴径的间隙在0.16mm，而左侧可倾瓦块与轴径的间隙局部有0.04mm。而且，在轴径水平方向架设百分表、正转盘车转动汽轮机转子时，有0.01mm变量，反转盘车转动汽轮机转子时，有0.11mm变量，更换备品后也是如此。为了消除2#轴承侧部可倾瓦块乌金表面油膜厚度不一致造成的油膜振荡，我们决定在2#轴承下半右侧可倾瓦块的背部增加0.10mm垫片，将2#轴承侧部间隙调整一致。再正转盘车转动汽轮机转子时，汽轮机转子水平方向有0.01mm变量；反转盘车转动汽轮机转子时，汽轮机转子水平方向有0.02mm变量。

　　2007年1月10日启机冲转至2200r/min暖机时，2#轴承水平振动降至0.015mm，在过临界转速～3000r/min时：2#轴承水平振动达到0.031mm。

　　2007年1月10日在停机消缺过程中，我们决定在产生较大间隙的2#轴承下半右侧可倾瓦块的背部增加0.10mm垫片的基础上再增加0.03mm垫片。在正转汽轮机转子时，有0.01mm变量；反转汽轮机转子时，有0.01mm变量。

　　因此，可以确定由于2#轴承下半右侧可倾瓦块乌金面与轴的侧部间隙不一致，造成的油膜振荡，是造成2#轴承水平振动的主要原因，通过及时准确的判断解决了2#轴承振动大的问题。

　　二、找中心

　　在以往的大型机组安装过程中，无论是高、中、低压转子还是与发电机转子对轮找中，我们都是不扣上瓦枕进行联轴器的找中，未曾发现对轮中心在未扣上轴瓦和瓦枕或者是扣上轴瓦和瓦枕后对轮中心有何变化。而在这里，因为是小型机组，其轴承、汽轮机转子、发电机转子等设备比较轻、小，如果不扣上轴瓦和瓦枕，联轴器的找中就会产生比较大的误差。

　　带有减速箱的机组找中心时最关键的部位是大小齿轮，其中最关键的是测量数据的准确，为了减小测量偏差就需要增加测量次数和人数，先将不同的熟练测量人员每一次测量数据进行对比，每一次测量数偏差不大的情况下，将测量数据求和再平均，这样就降低测量误差。（１）用高度卡尺测量大小齿轮前后端轴高低值，并进行调整，将大小齿轮高低值调整至要求技术范围。（２）用游标卡尺测量大小齿轮的平行度，分别测量大小齿轮前端和后端轴心距，将测量值相减，如果差值大于技术要求，将大小齿轮平行度调整为技术要求范围。（３）上述测量调整完毕后，在大小齿轮两侧齿面各选择好基准点，在减速器箱体上架设百分表，表头向下微倾斜，并便于读数，表架设好后，将百分表原始数据记录，然后用盘车手柄缓慢盘动齿轮，感觉齿轮齿面接触立即停止盘动，读数并记录两百分表数据；然后反方向盘动，感觉齿轮齿面接触立即停止盘动，读数并记录两百分表数据；将两块百分表的读数分别相加，然后两块百分表的读数和相减，得出的数除以2即为大小齿轮的啮合间隙。若啮合间隙过大，将大小齿轮的轴心距调小；若啮合间隙过小，将大小齿轮的轴心距调大即可。（４）在大小齿轮的顺齿面放3A铅丝，然后盘动齿轮一周，将铅丝取下，用外径千分尺测量铅丝两端及中间的厚度，若三点厚度一致，则证明大小齿轮啮合均匀，若三点厚度不一致，则证明前期在调整大小齿轮平行度与高低值时有偏差，需要重新测量调整。

　　汽轮机轴承的安装以及大小齿轮调整的好坏直接影响汽轮发电机组运行的安全和发电厂的经济效益。因为汽轮机轴承是能够保证机组安全运行最关键环节。不论在生产运行中，还是在设备安装过程中，必须对其进行严格的工序控制和质量监督，做到防患于未然，为以后的生产运行打好基础，从而提高发电厂的经济效能，有利于发电厂的长期稳定、经济运行。