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利泰VM9000系列振動在線監測系統應用于某廠尿素車間汽輪機振動故障分析

一、設備概述


該氨壓縮機組由汽輪機拖動壓縮機,其中汽輪機為杭州汽輪機廠生產的NK25/28/25凝汽式汽輪機,該機組額定轉速為10600r/min,額定功率為3166KW,進汽壓力為3.43MPa(A),排汽壓力為0.012MPa(A),軸振動報警值44μm,聯鎖停機值為65μm;工作機為重慶通用公司生產的KLDALH-C型壓縮機,和汽輪機之間采用撓性疊片式聯軸器聯接,該裝置于2008年投入運行。機組總貌圖如下:



二、故障現象


機組穩定運行時,汽輪機4個通道振動值低于25μm。據用戶反饋,該機組自2014年8月份開始,軸兩端的4個通道每隔3-7天會出現一次較大幅度的振動波動現象。一般檢修后運行初期會比較穩定,但隨后周期性波動的問題會再次出現,且波動的幅值有逐步升高的跡象,從*初的35μm至2017年3月份大修時*大幅值接近80μm,已超過機組的聯鎖停機值。為確保生產,現場臨時將振動聯鎖門限取消。


三、故障分析


該用戶自2016年12月份安裝VM9000系列在線監測系統,至2017年1月13日共發生5次較大幅度的波動(圖2)。從驅動端兩通道的1X趨勢圖上可以看出,振值波動的主要特征頻率為1X,同時伴隨著1X相位的同步變化,但波動恢復后,相位基本可回到原數值(圖3);波形頻譜圖內,在負峰處有輕微的削波現象,且負峰的幅值明顯低于正峰的幅值(圖4);振動出現波動的時間段內,軸心軌跡圖呈現單邊被“削平”直線過渡的現象,且呈反進動(圖5),振動大幅波動的同時,徑向支撐軸承溫度也隨之同步變化。









四、分析與建議


結合機組歷史運行狀況及相關圖譜分析,汽輪機內部出現了動靜件的摩擦故障,發生碰磨的部位極有可能出現在轉子與軸封、油封或軸承之間。結合現場實際情況,由于該機組之前未投用軸端密封汽系統,軸承箱內呈負壓狀態,空氣中的灰塵、污垢、保溫棉等各種雜質可能會被帶入油擋內。同時,高溫潤滑油煙沿軸向流動在油封處與雜質聚集,經過一段時間后,會在密封齒間形成積垢、碳化。當垢層達到一定厚度時,其與轉子的接觸面積會越來越大,導致轉子的渦動不穩定,出現摩擦現象。而摩擦生熱,使轉子出現臨時性的熱彎曲,轉子的撓曲變形變大,進一步加劇了動靜件間的摩擦,從而導致機組振動的惡化。


建議有機會停機檢修時,重點檢查汽輪機軸端密封及油封位置處是否存在結焦現象,并進行清理;檢修后投用軸端密封汽和排煙設施,避免潤滑油煙進入至汽輪機內腔。


五、故障處理過程


機組于2017年1月13日-15日期間停機搶修,由于時間較短和現場的客觀條件限制等因素,僅對非驅動端的油封和軸承進行了檢查,發現油封的密封齒處均較為嚴重的焦垢層質地非常堅硬,且油封處有比較明顯的摩擦痕跡,同時在軸承的下瓦處出現了較為嚴重的偏磨現象。





此次檢修,在非驅動端加裝了軸端密封汽系統和排油煙設施,并更換了新的軸瓦。



機組重新啟機運行約15天后,汽輪機兩端各通道再次出現振動周期性大幅波動的現象,且幅值與之前比較有所增加。






2017年4月廠內大修期間,對汽輪機的驅動端進行了拆解,發現該側油封齒槽內同樣存在較為嚴重的結焦現象,并有很明顯的摩擦痕跡。同時,該側下瓦也有較為嚴重的偏磨現象。


而之前已經做過相應處理的非驅動端油封齒槽內非常干凈,未出現結焦的現象。但下瓦處仍有輕微偏磨的跡象,分析原因為驅動端軸封在焦垢層達到一定厚度時與轉子接觸,造成轉子渦動的不穩定,非驅動端轉子下沉與軸承發生碰磨。







利用大型旋轉機械在線監測VM9000系統的相關圖譜,分析出造成振動異常的原因為動靜件間的摩擦。結合現場實際情況,深度分析發生摩擦的原因為高溫潤滑油煙在油封處形成積垢、碳化所致。在該機組異常故障多年存在,但是始終未能找到原因的情況下,診斷工程師利用專業的理論只是和豐富的經驗,準確地定位了振動異常的故障點,并提出切實有效的解決方案,確保在較短的時間內消除故障,避免了機組的盲目檢修。保證了工廠的穩定生產,使企業的經濟效益達到了*大化。





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