汽轮发电机组故障分析及对策

摘要：针对汽轮机组存在的故障进行分析，并根据分析得出的原因采取相应措施，确保机组正常平稳运行。

关键词：汽轮发电机组；轴瓦；振动；油；滤网

引言：我厂汽轮发电机组为国产型12MW机组，由南京汽轮电机（集团）有限责任公司制造，汽轮机型号为CB12-4.9/1.09/0.59。机组共有4个轴承，1#、2#轴承支撑汽轮机转子，3#、4#轴承支撑发电机转子与励磁机。

1. 故障现象

该机组因在运行中监测数据出现异常超标：2#瓦水平振动最高达50um以上，4#瓦温度达到87.7℃，停机拆解检查发现：

1.1.1#上、下瓦损坏，3#上、下瓦损坏

1.2.汽封基本上都有不同程度磨损

1.3.推力轴承油封环磨损

1.4.3#轴承座瓦枕左、右垫铁处有磨损痕迹

1.5.滤油器滤网、轴瓦油进口滤网及油箱滤网较脏

2. 故障分析

2.1.在拆机检查过程中，发现3#轴承座瓦枕两侧垫铁处有明显的磨损痕迹。3#瓦右侧瓦枕垫铁存在接触不良且有部分腾空现象。该现象在运行中将表现为瓦枕无紧力或紧力不够，对轴承支持刚度不足，使轴振扩大，特别是水平振动的扩大。该现象造成的振动随运行时间增加而加大，这与机组检修前监测的运行状况、参数相符。这是造成轴瓦损坏的主要原因。

2.2.在检查过程中，发现滤油机滤网、油箱滤网及各轴瓦油进口滤网较脏，存在油泥及杂质。滤网较脏直接说明汽轮机油油质不好。根据汽轮机油现场情况看，汽轮机油品不好主要表现为汽轮机油含有部分水份及杂质。汽轮机油品不好是造成1#、3#瓦损坏的次要原因。

①汽轮机油水份超标的主要原因：1#瓦和3#瓦的损坏导致汽轮机转子由轻度前扬变为后扬，造成汽机前端汽封、油封下部分磨损以及汽机后端汽封、油封上部分磨损，使汽轮机轴与汽封、油封之间间隙加大。汽封的磨损造成气缸内蒸汽泄漏量大于允许值。同时汽轮机组在电动主汽门进口处及调节主汽门左侧进口处也存在漏点，有部分蒸汽外漏。因为汽轮机主油箱是封闭式的组合油箱，在油箱顶部安装有排烟风机，以便将油箱中的油烟排出。并且依靠排烟风机的抽吸维持油箱内以及回油系统内有一定的负压，便于油的回流。所以汽轮机轴承油档及油封处运行是为微负压状态，这些外漏蒸汽通过汽轮机轴承油档及油封进入供油系统，造成汽轮机油水份超标。

②汽轮机油含机械杂质的主要原因：首先是1#瓦和3#瓦的损坏时形成大量金属颗粒。这些金属颗粒中较大的落于轴承箱中，较小的则随回油落入主油箱中被油箱中滤网（80目）滤除；再细小的则被滤油器滤网（100目）滤除。其次是由于汽轮机内含有部分水份，这些水份对主油箱、轴承座内的碳钢附件造成腐蚀，使主油箱、轴承座内的碳钢附件产生大量浮锈。

这些浮绣会不断掉落在油内对油品造成污染。同时，机组安装、检修时采用的面团及白布也会才生少量杂物及絮状物粘附在油箱及轴承箱内，这些浮锈、杂物及絮状物长时间在油内循环就形成油泥。

2.3.各轴瓦油进口滤网较脏。

该机组油系统为封闭循环系统，在油路中有三处滤网，分别是：主油箱滤网（80目）、滤油器滤网（100目）、轴承油进口滤网（80目）。油循环流程为轴承箱出口回油管主油箱滤网主油箱油泵滤油器滤网冷油器轴承油进口滤网轴承箱进口，从而形成封闭循环系统。滤油器滤网为主滤网，可以在运行中进行切换清理，正常情况下轴承油进口滤网是不会出现油泥和杂质的。从滤油器解剖图中我们可以看到，在滤油器中有一个过压阀弹簧。滤油器正常运行时，滤油器滤网两侧油压差在0.027Mpa，当两侧油压差达到0.04Mpa时，过压阀弹簧将打开，此时汽轮机油不经过滤网而直接流出滤油器。这样，轴承油进口滤网就成为主滤网，从而产生部分油泥及异物。

3. 处理措施

3.1.加强设备安装及检修过程中的规范管理及质量验收。该机组3#瓦右侧瓦枕垫铁存在接触不良且有部分腾空现象和机组安装时的施工质量有直接关系，这一隐患在机组安装试运、前期使用都存在，在前期机组小修检查时也没有检查出来，最终造成1#、3#瓦的损坏。今后在机组检修过程中，将严格根据厂家的技术要求及《石油化工检维修规程》的规定对汽轮机轴系找中、各间隙配合、紧力调整、油系统循环等工序全程监管及验收，以确保设备的安装及检修质量。

3.2.严格监视汽轮机组运行时的各项参数，特别是各轴承的振动、瓦温、油温，对运行中的任何异常现进行检查、排除，并根据规程果断处理。该机组在检修前各轴瓦垂直振动都很小，最大只有19um，远低于30um的规定值，并保持稳定。而水平振动则在该机组正常运行7个月后由运行时的15um缓慢增大，并不停在2～4#瓦之间波动， 2#瓦水平振动最大幅值达到51um，随负荷降低后达到38～46um；3#瓦水平振动为26～32um；4#瓦水平振动为14～26um。1#～3#瓦瓦温运行中为40～60℃，4#瓦瓦温运行时最高达到79℃，机组位移、油压等运行参数均正常。运行参数出现异常变化后我们也咨询了相关专业厂家，他们认为：如果垂直振动正常，小型机组水平振动一般只做为参考项，60 um以下对机组安全运行都不会带来影响，但在实际上我们的1#、3#瓦已经损坏。今后在运行中，一定认真执行规范要求，严格监视汽轮机组运行时的各项参数，特别是各轴承的振动、瓦温、油温，对运行中的任何异常现进行检查、排除，并根据规程果断处理。

3.3.切实做好油系统管理，以确保油品品质合格。一是及时消除机组漏气，保证汽机厂房干燥，根据运行情况尽量减小排烟风机负压，避免汽水及潮湿空气进入油系统使油乳化变质，造成系统内浮锈；保证冷油器中水压小于油压，杜绝因换热器穿孔导致循环冷却水窜入油系统使油乳化变质；同时做好油滤水工作，降低油含水量，避免油乳化。二是在滤油器上安装差压变送器，并经信号送入DCS系统，以便进行实时在线监控，从而保证滤油器滤网压差小于0.03Mpa，杜绝因滤油器压阀弹簧动作使汽轮机油不经过滤网而直接流出滤油器；定期清理油过滤网，以确保油内机械杂质含量达标。三是按规程规定加强汽轮机油品化验监测工作，并在保持油品采样由以前滤油器出口采样，新增回油管出口采样，以便于油品的全过程监控。同时根据油品品质加强真空滤油机系统外循环，以确保油品品质合格。四是保证高压油泵、低压油泵、直流油泵性能完好及联动装置的可靠性，确保各种情况下油系统的有效循环，杜绝因断油对机组带来损坏。

参考文献：

[1] 董晓峰，顾煜炯，杨昆，朝格图胡日都.汽轮机通流部分故障诊断方法研究[J].中国电机工程学报.2010（35）.

[2] 陶勇剑，董德存，任鹏.采用故障树分析诊断系统故障的改进方法[J].哈尔滨工业大学学报.2010（01）.

[3] 周东华，胡艳艳.动态系统的故障诊断技术[J].自动化学报. 2009（06）.