工业汽轮机转子动平衡配重块失效原因及处理

工业汽轮机转子动平衡配重块失效原因及处理

高德臻

（天津市万全设备安装有限公司  天津 300270）

【摘要】：通过对工业汽轮机转子动平衡配重块失效的研究和分析，结合工业汽轮机转子检修工作的实际情况，总结出一种工业汽轮机转子动平衡配重块在检修现场修复的方法，解决了工业汽轮机转子运行中因动平衡精度低造成振动幅值增高的问题，满足了工业汽轮机长周期平稳运转的要求，达到了确保炼化企业生产装置安、全、长、满、优运行的目的。

【关键词】：工业汽轮机  转子动平衡配重块失效

1引言

工业汽轮机是炼油、化工行业的重点关键设备。它的稳定运转与否直接影响着生产装置的安稳长、满、优运行。经研究表明，运行中的工业汽轮机转子动平衡精度低下，会造成转子振动幅值增大，使工业汽轮机处于带病运行的不利局面，使生产装置存在随时停车的风险。需要强调的是，工业汽轮机转子振动幅值严重超差，轻则会损坏工业汽轮机轴瓦等零部件，重则会造成工业汽轮机连锁停车从而引发装置大面积停车。

2 工业汽轮机转子动平衡精度低的原因

   工业汽轮机转子动平衡精度检测和校正工作是工业汽轮机检修工作的重要组成部分，转子动平衡精度高低直接关系到汽轮机运行的平稳性。造成转子动平衡精度低的原因是转子原有的动平衡精度遭到破坏，破坏转子动平衡精度原因分为转子运行状态中动平衡精度破坏和转子非运行状态动平衡精度破坏。

2.1 工业汽轮机转子运行状态下动平衡精度破坏

⑴工业汽轮机转子在运转时，叶轮材质局部脱落、叶片断裂、叶片裙带缺失、铆钉缺失等。

⑵工业汽轮机转子在运转时，动静部件剧烈摩擦引起局部高温造成转子局部变形。

⑶工业汽轮机暖机和停机过程中误操作，转子产生永久性弯曲变形。

⑷由于蒸汽品质不良，工业汽轮机转子运行一段时间后在转子中段结垢。

⑸工业汽轮机转子的叶轮按照要求必须过盈装配，由于材料缺陷使过盈消失，但是这种情况极为少见。

2.2 工业汽轮机转子非运行状态下动平衡精度破坏

⑴工业汽轮机转子保管不善。工业汽轮机备用转子没有按照规定竖立放置造成转子弯曲。

⑵工业汽轮机转子长时间放置，转子重要部位径向跳动和轴向跳动超差。

3 工业汽轮机转子动平衡校正的常用方法

工业汽轮机转子动平衡校正通常在速度级和末级两个校正面完成。工业汽轮机转子动平衡的校正方法包括材料去重法和材料加重法。

3.1 工业汽轮机转子动平衡材料去重法校正

    在工业汽轮机转子速度级和末级叶轮设计有周向环状凸起，称为去重带，转子动平衡精度低时在该去重带处去除材料，直至工业汽轮机转子动平衡校正合格。由于设计和结构的原因没有去重带的则直接在叶轮外侧靠近叶片处去重。

3.2 工业汽轮机转子动平衡材料加重法校正

工业汽轮机转子速度级和末级叶轮设计有均布的螺钉孔或环状的燕尾平衡槽，通过在均布的螺钉孔旋入螺钉、在环状的燕尾平衡槽内加装配重块完成工业汽轮机转子动平衡的校正工作，动平衡合格后螺钉和转子配重块做防止松脱处理。

材料加重法和材料去重法各有优缺点，材料去重法工作效率低，需要多次调整，但是没有零部件脱落的潜在风险。处理加重法工作效率高，操作简单，但是存在转子配重块脱落潜在风险。

4 工业汽轮机转子动平衡配重块失效原因及处理

4.1工业汽轮机转子配重块失效原因分析

对于凝汽式汽轮机，转子末级处的压力是-0.05Mpa到-0.08Mpa之间，压力是负值，汽轮机转子末级处的蒸汽是湿饱和蒸汽，蒸汽的湿度极大，部分蒸汽在转子末级处便开始凝结成水。大量的凝结水被末级蒸汽携带并且不停的冲击转子配重块，随着时间的推移最终形成水冲刷腐蚀，转子配重块冲刷腐蚀成蜂窝状最终失效。

4.2工业汽轮机转子配重块失效的处理

工业汽轮机转子动平衡的校正工作要在工业汽轮机大检修前完成，并由具有高校正水平的专业厂商完成。因此配重块失效一般都是转子动平衡校正厂商完成。在特殊情况下，可采用维修人员现场手工修配转子配重块的方法来处理配重块失效问题。方法包括：配重块材料的选取、配重块重量的确定、配重块加工、配重块装配。

举例说明：2018年8月，中石油某炼化企业的某台工业汽轮机大检修。该汽轮机年初开始转子振幅由原来8um逐渐增高到24um。状态监测显示1倍频幅值明显增高，工业汽轮机解体后对转子外观进行初步视检，发现转子末级叶轮配重块发生水冲刷腐蚀，工业汽轮机转子动平衡被破坏后引起1倍频幅值明显增高。

通过对备用转子检查，发现汽轮机调速系统的测速盘传动轴圆跳动值竟然高达0.12mm，经过鉴定该备用转子无法使用。

根据检修工期的实际情况，决定继续使用原配重块失效的转子，处理转子配重块失效需要解决如下几个问题：

1、新的动平衡调整块材料怎样选择。

2、新的动平衡调整块重量怎样确定并保证。

3、新的动平衡调整块是异形件，徒手加工难度高。

通过查阅相关技术资料得知，叶片的材质通常选用1Gr13、2Gr13、3Gr13、20CrMo等，参考汽轮机末级温度、转数等因素、还有材料获得的难易程度和加工难易程度我们确定以了20CrMo为参照点，汽轮机应用螺栓大部分是高强螺栓，20锰钛硼钢、35CrMoA，最终选用了汽轮机中分面螺母25Cr2Mo进行手工加工。

参考原配重块7.7克的重量、转子振动辐值、及转子动平衡精度要求，将新加工的配重块重量确定为8.8克。转子配重块的重量靠高精度的电子秤来保证。

转子配重块加工难度极高。首先，配重块体积只有10mm大小，加工时不易装夹。其次，中分面螺母硬度高不易加工。再次，用锉刀去除转子配重块材料的时候是以“克”为计算单位，并且加工工序也有严格要求，要先钻孔攻丝后锉削两个斜面，最后加工上下两个平面。转子配重块重量的控制是通过加工上下两个平面来完成，整个加工过程候稍一不慎就前功尽弃。经过一个晚上的奋战，最终将转子配重块加工完成后进行装配并做防松处理。

该工业汽轮机单机试运的时，转子振动幅值由24um降低到12um，检修现场用手工锉配转子配重块的方法解决了配重块失效问题。

5结论

在工业汽轮机的检维修工作中，只有掌握和采用正确的转子动平衡校正方法 ，才能优质高效的完成工业汽轮机的检修任务，才能确保工业汽轮机安全、平稳、长周期的运行。

【参考文献】

[1]李和春.化工维修钳工,化学工业出版社.2009，8.

[2]江苏省石油化学工业厅.化工机械检修技术. 化学工业出版社.1997，7.