背压式汽轮机故障分析及其效率改造研究
耿智杰
（包头华资实业股份有限公司热电分厂，内蒙古包头014045）
［摘要］本文笔者结合多年的实践经验，理论联系实际，分析和总结了背压式汽轮机故障，首先是轴承振动及原因分析，其次是推力盘和
轴承磨损的原因分析，然后从汽轮机轴封结构改造，汽轮机调节级结构改造以及其他技术的改造探讨了背压式汽轮机效率改造。［关键词］背压汽轮机；轴承振动；轴承磨损；故障分析；效率改造背压汽轮机是一种排汽压力大于大气压力的汽轮机，在一些热电厂或企业自备电站中，背压式汽轮机有些因无热负荷或热负荷过少而无法运行。由于供热背压式机组的发电量决定于热负荷大小，宜用于热负荷相对稳定的场合。背压式汽轮机排汽所含的热量绝大部分被热用户所利用，不存在冷源损失，通常后置式汽轮机的额定流量比背压式汽轮机的额定流量少，因此造成两台汽轮机的蒸汽量不匹配。如果按背压机的理想工况运行，这时效率较高，发出功率较多，同时扩大主汽阀和调节汽阀的阀碟和阀座尺寸，增加其进汽量。但后置机由于进汽量过大，各阀门受通流能力的限制，流动损失大大增加，效率大幅度降低，功率也大为减少，以致流量的增加不抵损失的增加，功率反而降低。从这些细节问题可以看出，研究背压汽轮机运行故障情况及其效率有十分重要的意义。
1背压式汽轮机故障分析1.1轴承振动及原因分析
以2009年5月解体大修的某机组为例，解体大修目的是处理出力效能下降的问题，解体后发现约有连续1/3的二级叶片的出口存在不同程度的内凹，考虑到大修一次工作量较大，顺便更换了部分气封和油封，暂不更换受损叶片，但确认内凹为颗粒高速撞击产生的。随着转速的升高，轴承的水平、垂直方向振动值不断增加，当达到额定转速时，轴承水平方向振动值达到125μm ，因此，停机查找原因。对有可能造成机组轴承振动值超标的原因逐一进行了分析。第一，半速涡动与油膜振荡，但润滑油温度和粘度对油膜振荡影响很大，可通过改变润滑油温度和粘度试图降低轴承的振动值，但结果收效甚微，此原因可能性小；第二，转子结构设计不合理，存在动不平衡，转子的径向跳动超标；第三，现场测振仪表故障，轴承的振动值都随转速的增加明显上升；第四，轴瓦间隙、润滑油温度等参数控制不当，操作记录、润滑油化验记录，润滑油的温度、粘度与过去多次开工时一致，查看检修记录，轴瓦间隙、瓦背紧力也符合《安装使用说明书》的要求，此原因可以排除；第五，汽轮机转子与定子同心度允差超标，发生碰磨, 并引起轴承振动；第六，汽轮机转子与发电机转子对中不好，但从记录上看，联轴器找正值全部在允差范围内，并没有超标，此原因也可以排除。
1.2推力盘和轴承磨损的原因分析
开机后，推力轴承温度慢慢升高，轴承振动值上升到52μm ，推力轴承温度由54℃升到75℃，打开机头和轴承，发现推力盘受力面刮伤，最深处刮痕0.8mm ，推力瓦上部的4块瓦磨损较严重，轴瓦的耐磨涂层烧坏。该机组投用以来第一次出现轴承烧瓦事故，与过去每次小修及开、停工过程进行对比分析是查找原因的一个行这有效的方法。润滑油的牌号、温度、压力相同，轴承结构、转子重量及转速未改变，其粘度变化不大，轴承间隙和紧力也符合安装要求，应该不是油膜厚度问题以及不应出现干摩擦。再对在用润滑油进行取样分析，发现在用润滑油机械杂质超标，原因分析：第一，轴承箱上、下盖之间密封胶涂抹过多，油中的机械颗粒被油带入摩擦副间隙，经挤压部分进入箱内，混入油中，最终导致推力盘、轴径严重刮伤；第二，在敲击、铲刮时有杂物落入轴承箱内，对杂物的处理不彻底；第三，开机前跑油时间较短，机械杂质只达到0.005%即暧机冲转。由于因急于开工投产发电，油箱中的过滤网也来不及清洗，油中因检修带入的杂质过滤不彻底。第四，检
参考文献［］
[1]赵保卫, 原俊斌, 郑贵庆. 某汽轮机效率低原因分析及处理[J].电力学报,
2005.
[2]陈仁来. 空气压缩机振动原因分析及改进措施[J].石油化工设备技术,2004. [3]杨忠, 陈文军, 张玉峰, 管立君, 于尔亮, 赵肃铭. 凝汽式汽轮机改造成背压式的方法及节能效益[J].节能技术,2009.
修中几次打开轴承箱和机头，导致大量绵纱进入油中。
2背压式汽轮机效率改造2.1对汽轮机轴封结构的改造
汽轮机轴封采用高低齿型迷宫式结构，重新设计套筒表面采用凹凸结构，加工汽轮机主轴上汽封套筒，对原汽封套筒更新，汽封环背面与轴封体之间装一NCr13弹簧片，并利用其弹性使套筒与汽封环上汽封齿碰撞时有退让余地，弹簧片的作用是箍紧轴封环，以达到, 防止轴封损坏的目的。设计汽封环上镶装高低不锈钢汽封齿与汽封套筒上凹槽和凸肩构成高低齿迷宫式汽封，加工全套轴封体、汽封环，为以减少漏汽量，应当调整汽封间隙0.15~0.20mm ，将轴封漏汽量控制在510kg/h以内。通过应用此方案的改造，若汽封环上汽封齿磨损，可在大修时更换汽封环。另外，汽轮机主轴上汽封套筒没有汽封片，对于大修更换汽轮机主轴上汽封片的工作量就可以大大减少了，这样提高工作效率，缩短检修工期。
2.2对汽轮机调节级结构的改造
改造汽轮机调节级结构，可以通过更换调节级转向导叶环全部导叶片，并增加6个导叶汽道来实现，也可以重新设计、加工调节级喷嘴组。使调节级喷嘴增至30个，对原喷嘴组予以更新，喷嘴叶片高度增加2mm ，对应第四个调节汽阀增加3个喷嘴汽道来实现。按上述的改造方案，经热力计算，理论上汽轮机内功率可达到7253kW ，最大进汽量可达到86t/h，下汽轮发电机组的功率可达到6300kW 。通过改造，可改善蒸汽流动性，减少蒸汽做功损失，扩大汽轮机进汽的喉部，增加调节级通流面积进而增加汽轮机进汽量，提高汽轮机的发电量，增加企业的经济效益。
2.3其他技术改造
背压汽轮机可以通过更换压力级隔板及压力级叶轮径向密封叶，调整间隙为0.8~1.2mm ，减少漏汽损失，提高效率，也可以更换转向导叶环与调节级叶轮径向密封叶，调整间隙为0.8~1.2mm ，减少漏汽损失，更可以通过清洗喷沙、压力级隔板静叶片，汽轮机转子动叶片，以提高蒸汽流动性，减少蒸汽做功能量损失，从而提高背压汽轮机的工作效率。
作者简介：耿智杰，男，1973年生，籍贯内蒙古赤峰市宁城县，职称动力机械及应用工程师（中级），现工作于包头华资实业股份有限公司热电分厂。
20109
背压式汽轮机故障分析及其效率改造研究
耿智杰
（包头华资实业股份有限公司热电分厂，内蒙古包头014045）
［摘要］本文笔者结合多年的实践经验，理论联系实际，分析和总结了背压式汽轮机故障，首先是轴承振动及原因分析，其次是推力盘和
轴承磨损的原因分析，然后从汽轮机轴封结构改造，汽轮机调节级结构改造以及其他技术的改造探讨了背压式汽轮机效率改造。［关键词］背压汽轮机；轴承振动；轴承磨损；故障分析；效率改造背压汽轮机是一种排汽压力大于大气压力的汽轮机，在一些热电厂或企业自备电站中，背压式汽轮机有些因无热负荷或热负荷过少而无法运行。由于供热背压式机组的发电量决定于热负荷大小，宜用于热负荷相对稳定的场合。背压式汽轮机排汽所含的热量绝大部分被热用户所利用，不存在冷源损失，通常后置式汽轮机的额定流量比背压式汽轮机的额定流量少，因此造成两台汽轮机的蒸汽量不匹配。如果按背压机的理想工况运行，这时效率较高，发出功率较多，同时扩大主汽阀和调节汽阀的阀碟和阀座尺寸，增加其进汽量。但后置机由于进汽量过大，各阀门受通流能力的限制，流动损失大大增加，效率大幅度降低，功率也大为减少，以致流量的增加不抵损失的增加，功率反而降低。从这些细节问题可以看出，研究背压汽轮机运行故障情况及其效率有十分重要的意义。
1背压式汽轮机故障分析1.1轴承振动及原因分析
以2009年5月解体大修的某机组为例，解体大修目的是处理出力效能下降的问题，解体后发现约有连续1/3的二级叶片的出口存在不同程度的内凹，考虑到大修一次工作量较大，顺便更换了部分气封和油封，暂不更换受损叶片，但确认内凹为颗粒高速撞击产生的。随着转速的升高，轴承的水平、垂直方向振动值不断增加，当达到额定转速时，轴承水平方向振动值达到125μm ，因此，停机查找原因。对有可能造成机组轴承振动值超标的原因逐一进行了分析。第一，半速涡动与油膜振荡，但润滑油温度和粘度对油膜振荡影响很大，可通过改变润滑油温度和粘度试图降低轴承的振动值，但结果收效甚微，此原因可能性小；第二，转子结构设计不合理，存在动不平衡，转子的径向跳动超标；第三，现场测振仪表故障，轴承的振动值都随转速的增加明显上升；第四，轴瓦间隙、润滑油温度等参数控制不当，操作记录、润滑油化验记录，润滑油的温度、粘度与过去多次开工时一致，查看检修记录，轴瓦间隙、瓦背紧力也符合《安装使用说明书》的要求，此原因可以排除；第五，汽轮机转子与定子同心度允差超标，发生碰磨, 并引起轴承振动；第六，汽轮机转子与发电机转子对中不好，但从记录上看，联轴器找正值全部在允差范围内，并没有超标，此原因也可以排除。
1.2推力盘和轴承磨损的原因分析
开机后，推力轴承温度慢慢升高，轴承振动值上升到52μm ，推力轴承温度由54℃升到75℃，打开机头和轴承，发现推力盘受力面刮伤，最深处刮痕0.8mm ，推力瓦上部的4块瓦磨损较严重，轴瓦的耐磨涂层烧坏。该机组投用以来第一次出现轴承烧瓦事故，与过去每次小修及开、停工过程进行对比分析是查找原因的一个行这有效的方法。润滑油的牌号、温度、压力相同，轴承结构、转子重量及转速未改变，其粘度变化不大，轴承间隙和紧力也符合安装要求，应该不是油膜厚度问题以及不应出现干摩擦。再对在用润滑油进行取样分析，发现在用润滑油机械杂质超标，原因分析：第一，轴承箱上、下盖之间密封胶涂抹过多，油中的机械颗粒被油带入摩擦副间隙，经挤压部分进入箱内，混入油中，最终导致推力盘、轴径严重刮伤；第二，在敲击、铲刮时有杂物落入轴承箱内，对杂物的处理不彻底；第三，开机前跑油时间较短，机械杂质只达到0.005%即暧机冲转。由于因急于开工投产发电，油箱中的过滤网也来不及清洗，油中因检修带入的杂质过滤不彻底。第四，检
参考文献［］
[1]赵保卫, 原俊斌, 郑贵庆. 某汽轮机效率低原因分析及处理[J].电力学报,
2005.
[2]陈仁来. 空气压缩机振动原因分析及改进措施[J].石油化工设备技术,2004. [3]杨忠, 陈文军, 张玉峰, 管立君, 于尔亮, 赵肃铭. 凝汽式汽轮机改造成背压式的方法及节能效益[J].节能技术,2009.
修中几次打开轴承箱和机头，导致大量绵纱进入油中。
2背压式汽轮机效率改造2.1对汽轮机轴封结构的改造
汽轮机轴封采用高低齿型迷宫式结构，重新设计套筒表面采用凹凸结构，加工汽轮机主轴上汽封套筒，对原汽封套筒更新，汽封环背面与轴封体之间装一NCr13弹簧片，并利用其弹性使套筒与汽封环上汽封齿碰撞时有退让余地，弹簧片的作用是箍紧轴封环，以达到, 防止轴封损坏的目的。设计汽封环上镶装高低不锈钢汽封齿与汽封套筒上凹槽和凸肩构成高低齿迷宫式汽封，加工全套轴封体、汽封环，为以减少漏汽量，应当调整汽封间隙0.15~0.20mm ，将轴封漏汽量控制在510kg/h以内。通过应用此方案的改造，若汽封环上汽封齿磨损，可在大修时更换汽封环。另外，汽轮机主轴上汽封套筒没有汽封片，对于大修更换汽轮机主轴上汽封片的工作量就可以大大减少了，这样提高工作效率，缩短检修工期。
2.2对汽轮机调节级结构的改造
改造汽轮机调节级结构，可以通过更换调节级转向导叶环全部导叶片，并增加6个导叶汽道来实现，也可以重新设计、加工调节级喷嘴组。使调节级喷嘴增至30个，对原喷嘴组予以更新，喷嘴叶片高度增加2mm ，对应第四个调节汽阀增加3个喷嘴汽道来实现。按上述的改造方案，经热力计算，理论上汽轮机内功率可达到7253kW ，最大进汽量可达到86t/h，下汽轮发电机组的功率可达到6300kW 。通过改造，可改善蒸汽流动性，减少蒸汽做功损失，扩大汽轮机进汽的喉部，增加调节级通流面积进而增加汽轮机进汽量，提高汽轮机的发电量，增加企业的经济效益。
2.3其他技术改造
背压汽轮机可以通过更换压力级隔板及压力级叶轮径向密封叶，调整间隙为0.8~1.2mm ，减少漏汽损失，提高效率，也可以更换转向导叶环与调节级叶轮径向密封叶，调整间隙为0.8~1.2mm ，减少漏汽损失，更可以通过清洗喷沙、压力级隔板静叶片，汽轮机转子动叶片，以提高蒸汽流动性，减少蒸汽做功能量损失，从而提高背压汽轮机的工作效率。
作者简介：耿智杰，男，1973年生，籍贯内蒙古赤峰市宁城县，职称动力机械及应用工程师（中级），现工作于包头华资实业股份有限公司热电分厂。
20109