汽轮机顶轴油系统振动分析及处理

汽轮机顶轴油系统振动分析及处理

仲勇新

华电江苏能源有限公司句容发电分公司  江苏省镇江市 212411

摘要：处于高速运行状态的大型汽轮机组可以构建润滑油膜，反之，如果是低速运转状态时，考虑到转子重量重、轴承比较大等问题，则难以形成可靠的润滑油膜。为了避免处于低转速状态的转子出现轴承碾瓦事故，因此，大型汽轮机在进行设计时，出于需建立轴承润滑油膜的考虑，务必要保证其拥有适宜容量与压力的顶轴油系统。

关键词：汽轮机；顶轴油系统；研究

汽轮机内处于高速运转状态的转子，与轴承之间会形成一层较厚润滑油膜、拥有较多用于冷却温度的油量等，因此，通常不会出现轴承损坏等情况。但是，伴随着汽轮机组的不断扩容，转子的重量会不断增加，所承载的轴承荷载与比压也会同比增大，此举却会使润滑油膜变薄，冷却油量减少。一旦大型汽轮机组处于低转速运转状态，也可能导致轴颈与轴承之间出现干摩擦或是碾瓦现象等，难以实现正常运转。因此，务必要设计一套可以保证机组平稳运行的顶轴油系统，以保证处于静止或低转速情况的转子，仍能形成润滑油膜，从而确保机组的平稳运转。

1顶轴油系统功能

顶轴油系统的主要功能在于，帮助处于静止以及低转速状态的转子，可以不受速度的影响，仍能形成润滑油膜，以此规避低转速运行时易出现干摩擦状态。该系统主要的功能表现在于：润滑油经由高压顶轴油泵进行增压后，流经轴承下瓦的油囊，直接与轴径、轴瓦相接触，在压力的作用下，顶起汽轮机的转子，此时，由于在轴颈与轴承中间形成了润滑油膜，可以避免二者在干摩擦状态下产生碾瓦事故；在该系统的作用下，流经轴颈与轴承滑动面之间的冷却油量在不断增加，以此可以及时消耗由轴承摩擦所产生的热量，避免了在低转速状态下的轴瓦温度过高；该系统可以在机组投盘车时，减少盘车的启动转矩，并在盘车维持正常运转状态时，减轻所需动力；由于该系统的使用，会带来润滑油膜的出现，因此厂家对于盘车转速的选择变得更为多样化，出于多种因素考虑，其通常会选择低盘车转速；当形成的润滑油膜具有一定厚度后，可以使尺寸较小的杂质顺利通过，以此减轻细小杂质对于轴承和轴颈的磨损程度；除此以外，采用该系统还可以使盘车装置加配液压马达，并为之提供动力所需。

2顶轴油系统管道发生振动的危害

（1）顶轴油管道振动会对顶轴油系统和相邻系统的管道造成金属疲劳现象，严重时会造成管道的焊缝以及管道弯头处破裂漏油。若在机组正常运行中发生顶轴油管道破裂漏油现象，严重时会造成轴瓦烧损事故。（2）顶轴油管道振动严重时引起保护误动作，甚至损坏设备，也会影响精密仪器和仪表的正常运行，影响仪表刻度阅读的准确性和阅读速度，甚至无法读数，如果振动过大，会直接影响仪表的使用寿命，也会造成相邻精密仪器的损坏。（3）顶轴油管道振动会干扰人体的视觉，降低人员工作效率，进而造成人体疲劳，容易对值班人员的身体造成较大伤害。若振动强烈，也会对周围建筑物的建筑结构造成损害。（4）顶轴油管道振动严重时，会造成顶轴油管道的坚固件松动和脱落，更加容易引起管道振动。

3顶轴油系统中存在的问题

在实际应用中，顶轴油系统存在着诸多不足，例如油压过低、油泵动力不足、噪音过大等问题。甚至在某些极端条件下，会导致油管爆裂等危害事故的发生，此举不仅会影响汽轮机的正常运行还会对人民的生命与财产安全造成极大威胁。

以前，相关人员在针对顶轴油系统进行设计时，并未考虑为其加装过滤装置，然而在实际工作中，难免会有一些尺寸过大的杂质进入其中，从而影响轴承的正常运行。所以，为了保证油质的纯净与系统的安全运转，应当加装过滤装置。除外，为了改善机组在运转过程中产生的噪音过大和振动频繁的问题，设计人员可以在系统内安装稳压蓄能器。

在实际运行过程中，可以发现该系统经常出现的问题主要有以下几点：1.集管压力难以达到实际所需。2.顶轴压力值偏低。3.轴承磨损程度较大。4.电机产生的电流量过大以及盘车装置损耗过多。

4解决顶轴油系统中存在问题的对策

参照上文中所述的几点问题，可从以下几方面进行优化：1.为了明晰集管压力较低的原因所在，相关工作人员应当对系统管路进行仔细检查，及时发现泄漏问题。除此以外，应当连带系统管路的节流阀与安全阀进行全面检查，综合分析集管压力是否可以满足实际运行所需。2.针对顶轴压力偏低的状况，工作人员在调试顶轴油系统之前，可采取相关手段检查补油压力状况，以确保油泵的正常使用。3.为了缓解轴承磨损程度过大的现象，笔者认为，应当为顶轴油系统加装过滤装置，以期可以将尺寸较大的杂质过滤出去，保证油质的纯净度与系统的安全运转，避免对轴承的正常运行造成磨损。4.为了应对电机产生的电流量过大以及盘车装置损耗过多的问题，相关人员应以解决以上问题为基础，其后再对盘车装置以及汽轮发电机的转子运行情况进行检测。通常而言，造成电机电流过大的原因在于，大轴所顶起的高度较低。所以，工作人员在进行检测前，应确保大轴所顶起的高度可以满足系统的正常运行所需，从而规避该因素所带来的干扰。

5顶轴油系统相关问题

汽轮机配备顶轴油系统后，虽然可以减少发生轴承碾瓦情况的次数，但却无法完全根除该事故，原因在于系统内存在很多设备，每一个设备的不恰当使用，都会导致故障的再度出现。造成碾瓦问题的原因多样，不仅与顶轴油系统的配置情况、润滑油黏度有关，还受轴承自位问题等因素的影响。本文以顶轴油管与连接问题为例，进行说明。

以某电厂5号机组为例，该机组属于600MW亚临界机组，进行运转调试时，发电机的前轴承出现了较大幅度的轴振，当时并未予以重视。直至某次运行时，该轴承因为出现漏油情况，而导致机组被迫停机。轴承瓦温在惰走时不断下降，当转速低至2500r/min时，顶轴油泵启动，转速为360r/min-80r/min阶段时，瓦温也由60℃升至最高温95.6℃。进行停机检查后，发现轴承箱体内的顶轴油钢管的焊缝处已经断裂，失去了与箱体的接触，乌金填没了顶轴油囊，下瓦也已出现碾瓦现象。出现这种情况的原因在于，顶轴油管道的安装质量较低，加之轴承产生的较大振动传送给油管后，加速了焊缝处的磨损程度，最终造成了焊缝断裂，致使前轴承失去了顶轴油，润滑油膜也不复存在，从而影响了系统的正常运转。

位于轴承箱内的顶轴油管道可分为两种质地：金属钢管与高压软管。应用此二者时，应根据实际情况进行选择：因为轴承箱内的空间有限，钢管缺乏柔韧度，所以，若将其与轴承下瓦相连接，则会不利于轴承应用自位能力，反之，在运行过程中，轴承所发生的振动也会对钢管造成负面影响，加速焊缝破裂。在此情况下，通常会选择使用高压软管进行连接。不过，根据以往经验来看，有许多机组都发生过因为软管或接头质量不佳而引起的碾瓦或盘车问题，因此，应选择质量上乘的软管及接头。

6结语

本文通过对某公司汽轮机顶轴油系统管道振动的原因进行分析，重点处理了可能引起顶轴油系统管道振动的设备缺陷，对系统设备的运行方式进行了优化，顶轴油系统投入运行后没有再发生管道振动现象，提高了该机组顶轴油系统设备运行的安全性和稳定性。

参考文献

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