干熄焦發(fā)電機(jī)軸承座振動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制措施

紀(jì)田宇

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東萊蕪 271104）

1 問題

2018 年3 月10 日，萊鋼焦化廠1#干熄焦發(fā)電機(jī)因2#干熄焦鍋爐滿水事故受到水沖擊后，機(jī)組結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重影響，結(jié)構(gòu)剛度發(fā)生變化，機(jī)組2#、3#軸振不斷趨高，在工作轉(zhuǎn)速3000 r/min 下振動(dòng)速度達(dá)到16 mm/s（正常值＜4.5 mm/s）、位移值最高＞280 μm，振動(dòng)超標(biāo)10.4 倍，是臨界轉(zhuǎn)速值的1.7 倍。

2 故障分析

鑒于前期基礎(chǔ)剛度有所下降，在進(jìn)行檢查消缺時(shí)，萊鋼機(jī)械振動(dòng)診斷中心建議對(duì)機(jī)組中間軸承座臺(tái)板基礎(chǔ)螺栓進(jìn)行防松檢查，發(fā)現(xiàn)該軸承座臺(tái)板地腳螺栓（M45）有不同程度的松動(dòng)現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)反饋緊動(dòng)了約30°，折合高度差≥100 μm。緊固后對(duì)機(jī)組軸系中心重新調(diào)整。

檢修完成后恢復(fù)運(yùn)行，萊鋼機(jī)械振動(dòng)診斷中心對(duì)機(jī)組振動(dòng)進(jìn)行了系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)并連續(xù)跟蹤。通過狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)對(duì)開機(jī)前后歷史趨勢(shì)的跟蹤分析，發(fā)現(xiàn)該軸承座振動(dòng)增大（尤其是軸向振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)），并隨負(fù)荷變化明顯波動(dòng)且有增大的趨勢(shì)。軸向振動(dòng)速度達(dá)到16 mm/s，位移值最高＞260 μm，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1#干熄焦發(fā)電機(jī)組在工作轉(zhuǎn)速3000 r/min 下振動(dòng)超標(biāo)10.4 倍（機(jī)組技術(shù)說明書標(biāo)注額定轉(zhuǎn)速下振動(dòng)值＜0.025 mm），是臨界轉(zhuǎn)速值的1.7 倍（臨界轉(zhuǎn)速振動(dòng)值＜0.15 mm），該機(jī)組故障不能停機(jī)處理，因?yàn)橥C(jī)時(shí)經(jīng)過臨界轉(zhuǎn)速，引起機(jī)組共振可能會(huì)造成飛車事故。

通過技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)，問題的主要原因是水沖擊造成的軸向推力導(dǎo)致機(jī)組汽輪機(jī)整體后坐。由于中間軸承座為落地結(jié)構(gòu)，其中有汽輪機(jī)后軸承、發(fā)電機(jī)前軸承以及兩軸承之間剛性聯(lián)軸器和盤車裝置等，因2#、3#軸承主要起支撐作用，承受軸向力的能力相對(duì)較弱，在巨大的軸向沖擊作用下，軸承箱下的安裝臺(tái)板出現(xiàn)移位，使基礎(chǔ)剛度受到嚴(yán)重破壞。通過診斷得出下列結(jié)論：

（1）采取必要措施，控制振動(dòng)的發(fā)展趨勢(shì)，避免情況進(jìn)一步惡化。在控制住振動(dòng)的前提下，盡快停機(jī)。

（2）立即安排較長(zhǎng)時(shí)間的大修，汽輪機(jī)揭缸吊轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)抽轉(zhuǎn)子，拆除軸承座，對(duì)墊鐵層進(jìn)行檢查清理，重新安裝。排除事故隱患，確保機(jī)組安全。

（3）停機(jī)前注意負(fù)荷調(diào)整，不易高負(fù)荷運(yùn)行。

3 故障處理及效果檢驗(yàn)

通過生產(chǎn)工藝分析，4，5 月份不具備檢修條件，如長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)會(huì)打亂整個(gè)萊鋼的生產(chǎn)節(jié)奏，造成焦?fàn)t煤氣的調(diào)配困難，產(chǎn)生能源浪費(fèi)，影響熱線生產(chǎn)。建議如能控制，盡量調(diào)整到生產(chǎn)淡季實(shí)施。

通過振動(dòng)分析找到關(guān)鍵點(diǎn)，2#軸承處的松動(dòng)問題最大。由于空間結(jié)構(gòu)問題，通過緊固臺(tái)板底部的6 個(gè)穿過基礎(chǔ)的螺栓已不能控制振動(dòng)的發(fā)展。由于臺(tái)板下已出現(xiàn)間隙，如繼續(xù)向下緊，會(huì)造成2#軸承座的標(biāo)高嚴(yán)重降低，引起對(duì)中問題加劇振動(dòng)裂化。因此，在確保軸承箱與臺(tái)板沒有發(fā)生松動(dòng)的前提下，以汽輪機(jī)組排汽缸為支點(diǎn)，增加輔助支撐向上頂起軸承箱，并在軸向加支撐點(diǎn)控制軸向振動(dòng)，使軸承箱體不能延軸向擺動(dòng)。利用振動(dòng)分析儀實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，逐步增加千斤頂力度并觀察振動(dòng)變化趨勢(shì)。

如圖1 所示，在箭頭所指部位增設(shè)支撐點(diǎn)，在排氣缸加設(shè)千斤頂，利用汽缸質(zhì)量大、剛度相對(duì)較好的條件，限制軸承座的軸向振動(dòng)，使機(jī)組振動(dòng)得到了較好地控制，負(fù)荷可以帶到2.4 萬kW·h。利用排氣缸將軸承箱向上頂，進(jìn)一步降低2#軸承垂直振動(dòng)。因機(jī)組中心有所變化，軸向振動(dòng)不用刻意降低。穩(wěn)定住振動(dòng)后，進(jìn)行細(xì)微調(diào)整逐步控制振動(dòng)。處理前后各軸承振值見表1、表2。

4 效益計(jì)算

機(jī)組經(jīng)過故障處理后，1#干熄焦發(fā)電機(jī)2#、3#軸承座振動(dòng)得到良好控制，機(jī)組整體振動(dòng)均在可控范圍內(nèi)，避免了高節(jié)奏生產(chǎn)時(shí)的能源浪費(fèi)和對(duì)生產(chǎn)的影響，避免了長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)檢修。保證了公司的自有發(fā)電量，節(jié)省了維修費(fèi)用。

圖1 增設(shè)支撐點(diǎn)

表1 處理前各軸承振值 μm

表2 處理后各軸承振值

按照避免一次非計(jì)劃停機(jī)檢修的經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算：避免一次在高生產(chǎn)節(jié)奏時(shí)間段的28 d 的非計(jì)劃?rùn)z修。機(jī)組28 d 的發(fā)電量1680 萬kW·h，發(fā)電收益按0.44 元/kW·h 計(jì)算，產(chǎn)生效益739.2 萬元。同時(shí)減少一次大修節(jié)省費(fèi)用30 萬元，兩項(xiàng)共計(jì)769.2 萬元。

自2018 年4 月以來，機(jī)組一直保持安全平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)，診斷中心持續(xù)關(guān)注該機(jī)組的運(yùn)行振動(dòng)情況，及時(shí)通知車間對(duì)千斤頂?shù)木o力進(jìn)行調(diào)整，使機(jī)組處于高效滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，確保了生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。