摘 要：450高爐汽輪機鼓風系統運行中出現陣發性倍頻振動，通過試驗分析，確診為軸系對中不良及聯軸器不平衡所致。檢修中聯軸器對輪重新鉸孔、調整軸系中心及高速動平衡后，解決了振動問題。
關鍵詞：瀑布圖；鼓風機組；頻譜；治理
中圖分類號：TK26 文獻標識碼：B
石橫特鋼集團有限公司450高爐汽輪機鼓風系統為N50-90-1型單缸、單軸、單排汽凝汽式汽輪機，汽輪機轉速為6 060r/min，基頻100Hz。其轉子通過半撓性波形聯軸器與風機轉子連接，軸繫結構如圖1所示。
某次開機過臨界轉速時，1#瓦通頻振動值為160μm，升速到2 970r/min時，汽輪機突然發生低頻振動，緊急停機時1#、2#瓦振動接近400μm，揭缸發現壓力第10、11級葉片變形。作高速動平衡后開機一段時間振動依然很大。
一、頻譜分析
用振通903振動數據採集器測量，從幅值譜上分析：(1)水平振動一倍頻的速度值為7.3mm/s，超ISO2372標準值；(2)垂直振動以一倍頻為主，速度值為3.14mm/s；(3)軸向振動有一倍頻存在，速度值為3.17mm/s。
以上幅值譜分析說明此轉子存在不平衡。開箱檢查，發現轉子平衡塊鬆動，做完動平衡后振動消除。帶上聯軸器后試車，振動仍然很大。再次揭缸檢查，發現聯軸器波形節後端晃度高達0.32mm、飄偏0.03mm。將端面車去0.10mm，調整飄偏值到0.02mm以內，波形節晃度同時減小，且在復裝時調整了2#、3#瓦的負荷分配。經上述處理后，機組運行並參加調峰時，各瓦振動值均在合格範圍內，未出現低頻振動。
二、停機進行如下調整
轉子前軸封直徑加大3mm，軸頸尺寸未改；1#瓦直徑300mm、長度240mm；2#瓦直徑325mm、長度280mm。1~6級隔板汽封加大l0mm，轉子重量15.81t；負荷分配：1#瓦6.5t、2#瓦9.30t；轉子臨界轉速設計值2 850r/min；在復速級、第16級、末級和聯軸器上共有四個加重面。新轉子聯軸器晃度0.03mm、飄偏0.025mm；波形節連接后晃度：前端0.03mm、後端0.05 mm；最後五級葉輪套裝緊力在製造廠要求範圍內；轉子揚度：1#瓦往車頭側0.54mm、2#瓦往車頭側0.04mm；軸瓦頂部間隙1#瓦0.42mm，2#瓦0.57mm；冷態中心圓周偏差0.015mm、張口0.007 5mm。
三、調整後轉子冷態開機振動特徵
1．升速特性。調整后開機過臨界轉速時軸承振動只有60μm，完成了超速試驗。但當送風閥開至30％時出現較大振動，採用降負荷來消除。負荷最高為25％時，解列空轉振動較好，隨後在熱態的開、停機過程中，當轉速到達2 887r/min時，汽輪機突然出現油膜渦動，1#、2#瓦通頻振動值分別為122μm和143μm。
用振動在線監測及分析系統，採集到開機時1#、2#瓦升速波特圖、層疊圖如圖2、圖3所示，可以很清楚地看出1/2X分量出現的過程。
由於振動過大被迫降速至2 760r/min，半頻分量消失，再次升速到2 887r/min又出現油膜渦動，降速到2 760r/min時半頻分量消失。停機過臨界轉速時1#、2#、3#瓦振動大，其中2#瓦垂直方向振動為通頻103μm、基頻98μm∠292°；1#瓦垂直振動為通頻82.5μm、基頻為79μm∠293°；3#、4#瓦也在50μm以上。停機后測量大軸晃度為0.06mm。
超速試驗過程中，當轉速升至3 120~3 140r/min時，機組出現強烈振動。
2．機組帶負荷運行時，汽輪機經常出現突發性半頻振動。1#、2#瓦振動從50μm以內增加到l00μm以上，必須降負荷運行，降低潤滑油溫或提高潤滑油壓也未能消除振動。
四、檢查和處理過程
1．停機后揭開1#、2#瓦檢查，發現磨損痕迹，本著先易后難的原則，2#瓦頂部間隙從0.58mm調整到0.45mm，並抬高2#瓦0.085mm以增載入荷，提高軸承的穩定性，處理后，半頻振動依然存在。
2．結合該機歷史情況綜合分析，認為靠近3#瓦附近的波形節與汽輪機聯軸器安裝鉸孔時，存在不同心和不對中的可能。核查聯軸器數據時發現，汽輪機轉子和風機轉子未緊螺栓時，圓周方向不同心度為0.08mm、晃度0.10mm，風機端高出0.05~0.07mm、晃度0.02mm、左右差0.07mm。將2#瓦抽出，下加墊鐵0.07mm，左右補0.075mm差值之後，測得圓周差小於0.02mm，聯軸器下張口0.03mm、晃度0.02mm，符合技術要求；緊聯軸節螺絲后，中心偏差0.15mm、晃度0.30mm，顯然大大超標。通過重新鉸孔，晃度偏差減小到0.09mm（標準<0.03mm )，聯軸器螺絲全部更換。
3．復裝后開機過程中，又進行了發電機轉子的現場高速動平衡，以此降低轉子擾動力，減輕對軸承油膜的干擾，動平衡后在工作轉速時各瓦振動數據如表1所示。
表1 動平衡后各瓦振動數據
通過上述措施，機組1#~6#瓦振動明顯下降，並順利完成超速試驗。
4．熱態開機過臨界轉速時2#軸承振動為60μm，3 000r/min時3#瓦軸向振動為79.2μm∠205°，幾分鐘后升至121μm∠225°，並仍有上升趨勢。測量發現3#瓦軸承座的差別振動較大，停機擰緊各連接螺絲，開機后測得振動數據如表2所示。
表2 開機后振動數據
可以看出3 000r/min時3#瓦軸向振動有所好轉，但併網后逐漸增大到80μm，差別振動仍未徹底消除。
5．帶負荷后除3#瓦軸向振動為57~87μm ，4#瓦水平振動54μm外，過去開機定速難、併網帶負荷后常常出現半頻振動的問題已徹底解決，該機參加調峰至今沒有出現過油膜振動。3 000r/min3#瓦軸向振動、4# 瓦水平振動偏大，其原因可能是軸承座地腳螺栓連接不良和墊鐵鬆動所致。
6．圖4為2#瓦水平振動速度瀑布圖，可以看出可能是因長軸聯軸器不平衡，過臨近轉速時振動突然增大，但不超標，帶負載能力不強，安裝后出頻振動主要是由於波形節及對輪存在不對中現象，使軸系出現油膜振動。當波形節晃度較大時，相當於汽輪機轉子外伸端存在一個很大的不平衡，這個不平衡干擾力嚴重破壞了軸承油膜的形成，導致機組出現強烈的半頻振動。
7．根據檢查結果，重新做聯軸器平衡及鉸孔消除軸系對中不良、減小軸瓦頂部間隙，以提高軸瓦穩定性和降低軸系擾動力。採取上述措施后，振動間題得到解決。
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