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利泰VM9000系列振动在线监测系统应用于某厂尿素车间汽轮机振动故障分析

一、设备概述


该氨压缩机组由汽轮机拖动压缩机,其中汽轮机为杭州汽轮机厂生产的NK25/28/25凝汽式汽轮机,该机组额定转速为10600r/min,额定功率为3166KW,进汽压力为3.43MPa(A),排汽压力为0.012MPa(A),轴振动报警值44μm,联锁停机值为65μm;工作机为重庆通用公司生产的KLDALH-C型压缩机,和汽轮机之间采用挠性叠片式联轴器联接,该装置于2008年投入运行。机组总貌图如下:



二、故障现象


机组稳定运行时,汽轮机4个通道振动值低于25μm。据用户反馈,该机组自2014年8月份开始,轴两端的4个通道每隔3-7天会出现一次较大幅度的振动波动现象。一般检修后运行初期会比较稳定,但随后周期性波动的问题会再次出现,且波动的幅值有逐步升高的迹象,从蕞初的35μm至2017年3月份大修时蕞大幅值接近80μm,已超过机组的联锁停机值。为确保生产,现场临时将振动联锁门限取消。


三、故障分析


该用户自2016年12月份安装VM9000系列在线监测系统,至2017年1月13日共发生5次较大幅度的波动(图2)。从驱动端两通道的1X趋势图上可以看出,振值波动的主要特征频率为1X,同时伴随着1X相位的同步变化,但波动恢复后,相位基本可回到原数值(图3);波形频谱图内,在负峰处有轻微的削波现象,且负峰的幅值明显低于正峰的幅值(图4);振动出现波动的时间段内,轴心轨迹图呈现单边被“削平”直线过渡的现象,且呈反进动(图5),振动大幅波动的同时,径向支撑轴承温度也随之同步变化。









四、分析与建议


结合机组历史运行状况及相关图谱分析,汽轮机内部出现了动静件的摩擦故障,发生碰磨的部位极有可能出现在转子与轴封、油封或轴承之间。结合现场实际情况,由于该机组之前未投用轴端密封汽系统,轴承箱内呈负压状态,空气中的灰尘、污垢、保温棉等各种杂质可能会被带入油挡内。同时,高温润滑油烟沿轴向流动在油封处与杂质聚集,经过一段时间后,会在密封齿间形成积垢、碳化。当垢层达到一定厚度时,其与转子的接触面积会越来越大,导致转子的涡动不稳定,出现摩擦现象。而摩擦生热,使转子出现临时性的热弯曲,转子的挠曲变形变大,进一步加剧了动静件间的摩擦,从而导致机组振动的恶化。


建议有机会停机检修时,重点检查汽轮机轴端密封及油封位置处是否存在结焦现象,并进行清理;检修后投用轴端密封汽和排烟设施,避免润滑油烟进入至汽轮机内腔。


五、故障处理过程


机组于2017年1月13日-15日期间停机抢修,由于时间较短和现场的客观条件限制等因素,仅对非驱动端的油封和轴承进行了检查,发现油封的密封齿处均较为严重的焦垢层质地非常坚硬,且油封处有比较明显的摩擦痕迹,同时在轴承的下瓦处出现了较为严重的偏磨现象。





此次检修,在非驱动端加装了轴端密封汽系统和排油烟设施,并更换了新的轴瓦。



机组重新启机运行约15天后,汽轮机两端各通道再次出现振动周期性大幅波动的现象,且幅值与之前比较有所增加。






2017年4月厂内大修期间,对汽轮机的驱动端进行了拆解,发现该侧油封齿槽内同样存在较为严重的结焦现象,并有很明显的摩擦痕迹。同时,该侧下瓦也有较为严重的偏磨现象。


而之前已经做过相应处理的非驱动端油封齿槽内非常干净,未出现结焦的现象。但下瓦处仍有轻微偏磨的迹象,分析原因为驱动端轴封在焦垢层达到一定厚度时与转子接触,造成转子涡动的不稳定,非驱动端转子下沉与轴承发生碰磨。







利用大型旋转机械在线监测VM9000系统的相关图谱,分析出造成振动异常的原因为动静件间的摩擦。结合现场实际情况,深度分析发生摩擦的原因为高温润滑油烟在油封处形成积垢、碳化所致。在该机组异常故障多年存在,但是始终未能找到原因的情况下,诊断工程师利用专业的理论只是和丰富的经验,准确地定位了振动异常的故障点,并提出切实有效的解决方案,确保在较短的时间内消除故障,避免了机组的盲目检修。保证了工厂的稳定生产,使企业的经济效益达到了蕞大化。





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