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摘要：本文针对进口俄罗斯165MW机组电动给水泵改造为汽动给水泵工程试运行、抽真空阶段，小汽轮机前后轴承产生振动缺陷概况，并从设计、设备厂家及安装等多个方面进行缺陷原因分析。针对可能缺陷原因，通过排汽管应力核算、汽机揭缸检查及更换金属补偿器来逐一排除可能性，最终消缺。
关键词：电动给水泵改汽动给水泵轴承振动排汽管金属补偿器
项目概况
洛阳双源公司#1、#2机组为进口俄罗斯乌拉尔汽轮机厂生产的ⅡT-140/165-130/15-2型供热机组，各设有一段生产调整抽汽和两段采暖调整抽汽，配套发电机为TBM-160型。#3后置机为东方汽轮机厂生产的余热发电75MW中温低压凝汽式汽轮机，主蒸汽来自#1、#2机组的供热抽汽母管。双源公司三台汽轮机与四台E-420-13.7-560KT型锅炉共同组成四炉三机的发电供热单元，在发电的同时具有一定的生产抽汽和采暖供热能力。
双源公司自投产以来，就存在着厂用电率偏高的问题，其中电动给水泵耗电率占比最大。根据2013年统计数据，综合厂用电率为12.87%，其中电动给水泵耗用厂用电量达3.71%。为了降低厂用电率，提高机组净供电能力，进一步提高电厂经济效益，双源公司将锅炉给水泵的驱动形式由电动机驱动改为工业汽轮机驱动。
1事故经过：
2016年7月31日，在2号小机试转过程中，前后轴封均有异响，且前轴承振动偏大，约170μm。
经排查，发现右侧排汽缸与台板产生间隙大约0.75mm,猫爪与前支撑间隙大约0.75mm；发现上述问题后，对小机真空进行了破坏，关闭了轴封进汽，大约20分钟后，右侧排汽缸与台板产生间隙缩小到0.15mm，猫爪与前支撑间隙缩小到0.05mm；由此可以初步判断是管系真空对小汽轮机汽缸抬升，造成汽缸与台板间隙增大，进而产生振动。
2项目设计背景：
2.1蒸汽管系设计：
2.1.1给水泵汽轮机进汽管道
本工程小汽轮机采用机组生产抽汽作为驱动汽源，系统中共设有2台小汽轮机驱动的主给水泵，及前置给水泵。
汽轮机进汽压力为1.18-2.06Mpa.a，温度273.8℃（260~295℃）。
生产抽汽为可调整抽汽，小汽机进汽管道的设计压力及设计温度分别取用生产抽汽的最高压力和温度。
小汽机进汽管道的材料选用20号钢。
小汽机进汽管道上设逆止阀及电动关断阀。
2.1.2给水泵汽轮机排汽管道
小汽轮机排汽至主机凝汽器。
排汽管道设计压力为0.1MPa。
排汽管道设计温度57℃。
排汽管道的材料选用Q235B。
排汽管道上设电动真空蝶阀，设有2台大拉杆横向型补偿器。排汽管道的疏水排至凝汽器。
2.2小汽轮机选型：
参数如下：
3原因分析：
3.1管道设计不合理
设计方案中，在小汽轮机排汽出口上方弯头后和凝汽器接口前设置两个通用大拉杆型补偿器，5号支架为限位支架。若小汽机排汽管道的布置走向、支吊架设计不合理，或者金属补偿器选型不合理，管道在热态调试时，由于管道应力无法合理消除，均有可能对小汽轮机汽缸产生巨大提升力。
3.2设备缺陷：
3.2.1小汽机设计制造缺陷：
汽轮机中的转子属于一个高速旋转的机械部件，若是转子的质心不能与旋转中心很好重合的话，会对轴承产生激振，进而引起汽轮机振动，当离心力达到一定程度时，机组便会出现振动异常。导致这一情况的主要原因是汽轮机设计制造过程中机械加工精度不足，也有一部分是由于转子装配质量不合格引起的。
3.2.2管系金属补偿器缺陷：
从小汽轮机排汽口至机组凝汽器的接口排汽管道上一共设计了2个金属波纹补偿器，用来消除管道热态下的推力和位移。在凝汽器侧的补偿器，由于凝汽器自重很大，所以管道的推力可忽略不计，在小汽轮机排汽出口侧的波纹补偿器，如果未按设计补偿值进生产，则会导致推力作用在汽缸上，抬升汽缸，产生振动。
3.3现场安装检修原因：
3.3.1汽轮机安装精度不够：
汽轮机的安装过程会对机组造成非常大的影响，汽机两端主要是依靠轴承来予以支撑的，当两端轴承的标高不在同一范围内时，便会导致轴承的负荷分配出现不合理的情况，此时很容易引起汽轮机振动。当间隙超过一定范围时，便会导致汽轮机的内效率降低，而如果间隙太小，又会引起动静摩擦，最终造成振动超标。
3.3.2波纹金属补偿器安装质量问题：
如果现场施工人员在安装金属补偿器的时候，为便于安装将拉杆焊死，在安装完成后未解除限制，补偿器在热态运行时无法通过自由位移吸收管道膨胀量，仍然将推理传递到管系末端的小汽轮机汽缸上。
4解决方案：
4.1设计校核:
经过核算排汽管道应力计算书，发现应力值在厂家允许范围内，设计方案无问题，排除设计缺陷导致汽机振动；
4.2汽轮机本体缺陷排查：
首先小汽轮机在车间生产完成出厂装车前所做试车试验均合格，经过现场测量，前汽封下部间隙及左侧后汽缸底板与台板间隙均偏大，超过厂家允许范围，需进行调整。
4.3现场安装质量问题排除：
经核实，小汽轮机在安装过程中厂家技术人员均在现场指导，包括轴承标高、隔板汽封及端部汽封的间隙都进行了调整，并在安装完成后各项指标符合要求进行联合验收。排汽管金属波纹补偿器的安装也均按照厂家指导进行，现场验收合格，排除现场安装原因导致汽轮机振动。
4.4金属波纹补偿器：
设计院规范书中要求安装的波纹补偿器为大拉杆横向金属补偿器，相关要求如下：
工作介质：湿蒸汽
工作温度：36.5/41.3℃(对应泵的额定/最大功率)
介质流量：29.6/39.6t/h(对应泵的额定/最大功率)
设计压力：0.25MPa(a)/全真空
设计补偿量：轴向（x）15mm;横向（y）15mm
设计长度：长度1500mm;
而经现场核实，安装的补偿器为单波，补偿位移量为0.50-8mm，不满足技术规范书要求，后经与厂家沟通，更换为双波补偿器，补偿位移量为1.5-37mm，满足技术规范书要求。
5结论
一般地，汽轮机进出口管道的配管，在满足热补偿和允许受力的条件下，应尽量减小弯头数量以减少压降。管道设计时应首先按自然补偿的方式考虑，当自然补偿无法减少对汽机本体的受力时可在管道上设置补偿器。选择合适类型的波纹补偿器能降低管线的热应力，提高管系的安全运行效率。
参考文献：
【1】刘宁.热电厂汽轮机振动原因分析及对策【J】应用技术2012（10）
【2】洪建凡.火电厂汽轮机排汽管系统研究与设计【D】南京理工大学2006