某熱電廠汽輪機(jī)振動(dòng)異常故障診斷與處理案例一、故障背景與現(xiàn)象某熱電廠#3汽輪機(jī)為N100-9.8/535型機(jī)組，額定功率100MW，已穩(wěn)定運(yùn)行12年。機(jī)組軸系由高中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子通過剛性聯(lián)軸器串聯(lián)組成，軸承采用五塊可傾瓦滑動(dòng)軸承。2023年X月X日，機(jī)組帶80MW負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，DCS系統(tǒng)突發(fā)報(bào)警：#2軸承（低壓轉(zhuǎn)子前軸承）垂直振動(dòng)值從日常25μm陡升至78μm（報(bào)警閾值80μm），同時(shí)#2軸承金屬溫度從85℃升至98℃，機(jī)組負(fù)荷出現(xiàn)±5MW的波動(dòng)，運(yùn)行穩(wěn)定性明顯下降。二、診斷過程與分析（一）現(xiàn)場初步排查技術(shù)人員首先對#2軸承區(qū)域進(jìn)行目視檢查：軸承座螺栓無松動(dòng)，潤滑油位正常且無乳化、變色，軸封漏汽量在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，基礎(chǔ)混凝土無裂縫、沉降痕跡。初步排除“螺栓松動(dòng)”“油位異?！薄拜S封漏汽”“基礎(chǔ)沉降”等直觀誘因。（二）振動(dòng)信號采集與頻譜分析采用便攜式振動(dòng)分析儀采集#2軸承垂直、水平、軸向三個(gè)方向的振動(dòng)信號，結(jié)合DCS歷史曲線分析：垂直方向：主頻為1倍頻（轉(zhuǎn)頻，對應(yīng)50Hz，因機(jī)組轉(zhuǎn)速3000rpm），幅值占比70%；2倍頻幅值占比25%，同時(shí)存在少量高頻成分（100Hz以上）。水平方向：以1倍頻為主，幅值45μm；軸向振動(dòng)僅15μm，無明顯異常。相鄰軸承：#1軸承（高壓轉(zhuǎn)子后軸承）振動(dòng)穩(wěn)定在20μm，#3軸承（低壓轉(zhuǎn)子后軸承）振動(dòng)升至35μm（未報(bào)警），提示故障源或與低壓轉(zhuǎn)子相關(guān)。（三）軸承溫度與油液分析跟蹤#2軸承溫度趨勢發(fā)現(xiàn)，溫度隨振動(dòng)升高呈“指數(shù)型”上升，且熱成像顯示軸承座局部溫度達(dá)102℃（環(huán)境溫度25℃）。采集潤滑油樣進(jìn)行鐵譜分析：油液中檢出銅、鐵磨粒，磨粒尺寸以10-20μm為主，形態(tài)包含“切削狀”（軸承磨損特征）和“疲勞剝落狀”（滾動(dòng)接觸疲勞特征），表明軸承存在磨損。（四）故障樹邏輯推理結(jié)合振動(dòng)頻譜（1倍頻主導(dǎo)、2倍頻次之）、軸承磨損、相鄰軸承振動(dòng)關(guān)聯(lián)，構(gòu)建故障樹：1.轉(zhuǎn)子不平衡：1倍頻主導(dǎo)是不平衡的典型特征，可能因葉片積灰、磨損或脫落導(dǎo)致。2.聯(lián)軸器不對中：2倍頻幅值較高（占比25%），提示軸系對中存在偏差。3.軸承磨損：油液磨粒、溫度升高驗(yàn)證軸承間隙或油膜穩(wěn)定性下降。4.基礎(chǔ)剛度不足：基礎(chǔ)無沉降，暫不優(yōu)先考慮。三、故障定位與驗(yàn)證（一）轉(zhuǎn)子不平衡驗(yàn)證停機(jī)后對低壓轉(zhuǎn)子進(jìn)行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)末級葉片表面有積灰（約0.5mm厚），且局部葉片邊緣存在“鋸齒狀”磨損。使用動(dòng)平衡儀測試，測得低壓轉(zhuǎn)子不平衡量為150g·mm，相位角120°，超出允許值（≤50g·mm）。（二）聯(lián)軸器對中驗(yàn)證采用百分表法測量高中壓轉(zhuǎn)子與低壓轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器的“張口”和“偏移”：張口：0.05mm/m（設(shè)計(jì)允許≤0.03mm/m）；偏移：0.10mm（設(shè)計(jì)允許≤0.08mm），確認(rèn)對中偏差。（三）軸承磨損驗(yàn)證解體#2軸承后，發(fā)現(xiàn)巴氏合金表面有劃痕、局部剝落，軸承間隙實(shí)測0.35mm（設(shè)計(jì)值0.25-0.30mm），磨損導(dǎo)致油膜剛度下降，進(jìn)一步放大振動(dòng)。四、處理措施與效果（一）轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡校正對低壓轉(zhuǎn)子進(jìn)行現(xiàn)場動(dòng)平衡：在轉(zhuǎn)子平衡槽內(nèi)添加80g平衡塊（相位角120°），復(fù)測不平衡量降至45g·mm，滿足要求。（二）聯(lián)軸器對中調(diào)整通過墊片調(diào)整低壓轉(zhuǎn)子軸承座高度與水平度，重新測量聯(lián)軸器：張口：0.02mm/m；偏移：0.06mm，符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。（三）軸承更換更換#2軸承（同型號巴氏合金軸承），裝配后實(shí)測軸承間隙0.28mm，油膜剛度恢復(fù)。（四）效果驗(yàn)證機(jī)組啟動(dòng)后帶80MW負(fù)荷運(yùn)行：#2軸承垂直振動(dòng)降至22μm，水平振動(dòng)18μm；軸承金屬溫度穩(wěn)定在82℃；機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)消除，連續(xù)運(yùn)行72小時(shí)無異常，故障徹底解決。五、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與建議（一）強(qiáng)化狀態(tài)監(jiān)測體系建議電廠升級在線監(jiān)測系統(tǒng)，增加軸承油膜壓力、轉(zhuǎn)子軸位移、葉片振動(dòng)等監(jiān)測點(diǎn)，結(jié)合“振動(dòng)+溫度+油液”多參數(shù)預(yù)警，提前捕捉故障征兆。（二）診斷方法的“組合拳”應(yīng)用單一手段易誤判，需結(jié)合頻譜分析（振動(dòng)特征）、鐵譜分析（磨損類型）、現(xiàn)場測量（對中/間隙）等方法，通過故障樹逐步縮小范圍。例如：1倍頻主導(dǎo)優(yōu)先排查不平衡，2倍頻突出則重點(diǎn)檢查對中。（三）預(yù)防性維護(hù)策略轉(zhuǎn)子平衡：每年停機(jī)時(shí)對關(guān)鍵轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡復(fù)測，清理葉片積灰；聯(lián)軸器對中：每2年復(fù)測軸系對中，避免熱脹冷縮導(dǎo)致偏差；軸承管理：每3年解體檢查軸承