关于TRT机组轴瓦振动故障分析与处理的探讨

蔡汝林 曾林欢

阳春新钢铁有限责任公司 529600

摘要：高炉煤气余压透平发电机组（简称TRT）在钢铁企业具有十分重要的节能创效作用，机组在运行过程中可能出现振动、噪音等多种问题，针对TRT机组轴瓦出现的振动大问题进行探讨、分析，并制定具体的处理措施。

关键词：高炉煤气；透平；TRT；轴瓦；振动

高炉煤气余压透平发电机组（简称TRT）是钢铁企业自发电系统的重要设备之一，机组利用高炉冶炼过程中产生的具有压力能和热能的煤气,使煤气通过透平机膨胀做功,将其转化为机械能，再将机械能转化为电能。TRT机组由透平机、发电机、励磁机三个主要部件连接组成。由于机组的轴系较长，伴随着投运时间的增长，受到设备部件老化、磨损等因素影响，机组容易发生轴瓦振动大的故障，有时候甚至被迫停机检修。机组轴瓦振动大，不仅影响着机组的正常生产运行，严重时将直接影响到整个机组的运行安全。可能引起TRT机组轴瓦振动故障的原因有多种，针对不同的情况需要具体分析并采取相应的整改措施，确保机组安全、稳定运行。^[1]

一、TRT机组的参数配置

大多数TRT机组的发电机与透平机采用刚性联轴器连接，此连接方式在结构方面简单，稳定可靠且属于常规设计；TRT机组的三大本体在结构形式上和其它类型的机组也存在相似性。以某钢铁厂的2#TRT机组为例，该发电机为箱式结构，与一般的发电机组结构相类似，其中电机型号为QFW-7.5-2，转子的质量为6000kg，在处于三倍频运行时能达到150HZ。发电机的参数配置如表1所示。

表1 TRT发电机的参数配置表

项目	参数值
TRT电机型号	QFW-7.5-2
转子长度（mm）	3972
转子二倍频（HZ）	f2=2f=100
一阶临界转速/( r/min	2000
转子质量/kg	6000
发电机组主轴频率/Hz	f=3000/60=50
转子三倍频/ Hz	f3=3f=150
二阶临界转速/(r/min)	6650

二、TRT机组轴瓦振动故障诊断

2.1 TRT机组的结构简图及测点布置情况

TRT机组的内部结构比较复杂，发电机通过刚性联轴器与TRT透平机连接在一起连同励磁机形成一条轴系。为了便于分析，可以将TRT机组的主体结构简化，形成如图1所示的比较清晰的TRT机组结构简图，各轴瓦位置都布置有一个以上的振动、温度测量点，目的是对设备运行的监控和方便进行设备劣化趋势分析。以图中为例，通过对测点1、2、3、4的振动、温度等数据采集、显示、分析，可以对机组整个轴系的运行情况进行观测与分析。^[2]

图1 TRT发电机组简图及测点布置

2.2 机组诊断分析与处理

2.2.1机组振动检测分析

（1）转子临时弯曲故障

在TRT机组第一次安装后，需要进行测试，发现在试车阶时各瓦振动都偏大，通过利用专业测振仪器对各轴瓦的运行状况进行频谱分析检查，测量数据反映出发电机转子存在临时弯曲现象，为消除转子的临时弯曲，在机组低速暖机阶段尽量延长暖机时间，并持续对各轴瓦振动进行实时监测。机组低速暖机9小时后，将机组转速快速提升到3000r/min，全过程确保各轴瓦振动值不超标并对转子的振动数据进行采集，从检测数据判断转子弯曲已被校直。但测试时，发现转子的机组轴瓦的振动还是较大，从测试的频谱图上分析，产生这种情况的原因可能是发电机和透平轴系对中不良而造成的。从轴瓦振动信号分频的现象十分明显，说明发电机的转子与轴瓦之间存在轻微摩擦。为了判断轴瓦接触摩擦的情况，需要停机对机组轴系对中情况检查，还需要对轴瓦与轴系之间的接触情况进行分析，检查结果是轴系对中出现变化，导致转子出现弯曲的现象，这种临时性弯曲导致转子与轴瓦出现摩擦的情况，而数据变化是因转子临时性弯曲而导致出现振动。

（2）联轴器螺栓的问题

发电机端的转子绕组弯曲也会对联轴器螺栓产生影响，使得发电机出现振动大的情况，为了消除联轴器螺栓对中的影响，结合螺孔的位置检查和对比校正，需要对联轴器重新绞孔，并对螺栓称重配好平衡后全部更换，以此方式来消除对联器的影响。从轴瓦检查情况进行分析，轴瓦的侧间隙偏小并发现有轻微的擦瓦痕迹。分析为轴与瓦接触角度不够，造成轴瓦出现倾斜情况，采用重新刮瓦、校正的处理方式。上述措施处理完后，再次试车并采集、记录过程振动数据，具体数据见表2。

表2 测点3和测点4振动实测值对比分析

转子转速	测试次数	测点3振幅值			测点4振幅值
		垂直	水平	轴向	垂直	水平	轴向
2800(r/min)	第一次	5.65	4.37	6.45	2.13	1.15	2.45
	第二次	5.62	4.32	11.8	3.69	1.9	11.9
3000(r/min)	第一次	12.66	6.09	9.03	3.64	1.93	8.21
	第二次	12.63	6.32	9.66	5.81	1.72	8.19

从处理后试车数据对比分析，在2800r/min及3000r/min时在测试点3、4之间的数据在轴向与垂直方向上有着明显增大的现象，而在继续增加转子转速时，当转速2925r/min时，转子的轴向振动的振幅也出现了明显增加的情况（达到了11.8mm/s），通过对测点3、测点4进行测试，可以发现转子的振动变化十分明显，分析对中数据的变化与发电机的连接方式、以及轴承座的刚性对振动有着重要的影响。针对这种情况，让检修人员对发电机机组的轴系对中情况进行复核，重新调整安装精度，以消除不对中与不平衡的故障 。^[3]

2.2.2发电机振动故障处理

检查分析轴承座刚性是否存在不足的问题，轴承底座设置存在问题，很有可能造成轴瓦振动增大，损害发电机设备。对电机地脚螺栓及轴承座进行检查分析，如果轴承座刚性不足，常规方式是更换垫板重新灌浆处理。但是要针对具体情况分析不足的原因方便找出更合适、简便的加固方式，因为发电机设备存在一个固有频率，为了消除共振的情况，底座在设计制造时，需要充分考虑这种因素^[4]。要先分析轴承座的频率是否和发电机转子重叠或者接近继而出现共振现象，若重叠或者接近了要改变轴承座的频率。为了解决这个问题，在对底座进行加固前，就必须对轴承底座的固有频率进行测试，在加固后也需要对底座的固有频率进行测试，以保证发电机运行的安全。在对底座进行加固后，测试数据具体情况如下：在测点3处的固有频率分别是79、93、135、155Hz，在测点4测得的固有频率分别为62、78、96、155Hz，从测试结果看轴承座固有频率来看，经过工作人员对机组轴承座进行加固之后，提高了轴承座的刚度与固有频率，从而解决了轴承座刚性不足的问题。如果发电机在运行中振动频率和机组轴承座的固有频率相同，或者频率在接近的过程中，容易出现设备与底座共振的情况，就很容易对TRT发电机设备造成损坏。^[4]

3 结束语

在对TRT机组的振动处理过程中，得到了一些可参考的经验：第一，转子设备的振动故障比较复杂，是一种综合性的故障，在进行测试，需要采用专业性的工具进行测试，对其中的原因进行深入地分析，逐步排除其中的主要原因。第二，需要采用精密性的诊断工具进行检测，它对TRT发电机设备的故障处理具有重要的影响，对于这种类型的故障，需要准确的找到其中的原因，并及时消除，从而保证TRT发电机正常工作。

参考文献：

[1]谢志江.设备状态监测与故障诊断技术[M].重庆:重庆大学出版社,2018.

[2]李艳梅,王景生.汽轮发电机组故障的复杂性分析[J].汽轮机技术,2019(2):72-74.

[3]杨锐.高炉煤气余压回收透平发电机组振动故障分析处理实践[J].能源研究与管理,2020(1):49-51.

[4]李苏成.TRT发电保护系统的构成分析与改进[J].冶金动力,2021(2):37-39.