2020年1月7日，某鋼廠高爐TRT機(jī)組檢修更換前軸軸瓦和蜂窩密封后，TRT機(jī)組具備升速條件后啟機(jī)，19∶56開始升轉(zhuǎn)速至500r/mm進(jìn)行熱機(jī)運(yùn)行，此時(shí)TRT運(yùn)行參數(shù)正常，定速運(yùn)行到20∶20時(shí)，TRT機(jī)組前軸瓦溫度1出現(xiàn)急劇跳變至104℃，20∶43溫度恢復(fù)至49℃；因此需要分析TRT機(jī)組前軸瓦溫度異常原因，提出相應(yīng)的處理措施，解決機(jī)組前軸瓦異常問題，確保TRT機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1　高爐TRT機(jī)組檢修概述

1.1　高爐TRT機(jī)組簡(jiǎn)介

圖1是高爐TRT機(jī)組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，透平機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子剛性對(duì)輪連接，前軸承在前箱內(nèi)，后軸承坐落在排汽缸上，3#、4#、5#都是落地式軸承箱，發(fā)電機(jī)尾部的接長(zhǎng)短軸支承在5#穩(wěn)定軸承。TRT機(jī)組型號(hào)是MPG19.2-295.6/180，工作轉(zhuǎn)速3000r/min，額定容量18MW，進(jìn)口溫度180℃，進(jìn)口壓力0.29MPa，出口壓力0.011MPa。

1.2　TRT機(jī)組檢修更換軸瓦和蜂窩密封情況

1.2.1　TRT檢修內(nèi)容

高爐TRT機(jī)組前軸瓦在運(yùn)行期間出現(xiàn)振動(dòng)波動(dòng)，因此更換為新軸瓦，后軸瓦計(jì)劃進(jìn)行解體檢查調(diào)整、不做更換，蜂窩密封全部更換。

1.2.2　前、后軸瓦檢修技術(shù)要求與檢修結(jié)果

前、后軸瓦安裝技術(shù)要求與檢修結(jié)果內(nèi)容列于表1，結(jié)果符合軸瓦安裝技術(shù)要求。

1.2.3　TRT蜂窩式密封安裝情況

蜂窩密封間隙標(biāo)準(zhǔn)范圍要求：第1列到第8列進(jìn)、排氣側(cè)外的間隙標(biāo)準(zhǔn)是0.25～0.35mm，第9列到第13列進(jìn)、排氣側(cè)外的間隙標(biāo)準(zhǔn)是0.35～0.45mm。安裝技術(shù)措施：①確保機(jī)組轉(zhuǎn)子中心、對(duì)TRT氣封體進(jìn)行更換，為不影響氣封的安裝調(diào)試，保持密封套洼窩、缸體不會(huì)再動(dòng)；②先對(duì)下氣封蜂窩片及氣封體進(jìn)行安裝調(diào)試，再對(duì)上氣封蜂窩片及氣封體安裝調(diào)試；③為避免因上下機(jī)殼存在間隙（0.2mm）對(duì)氣封體造成損壞，上下氣封體扣大蓋試裝。檢修通過調(diào)整蜂窩汽封背弧，調(diào)整至間隙標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。

2　TRT啟機(jī)到額定轉(zhuǎn)速相關(guān)參數(shù)的記錄與軸瓦異常情況分析

圖2顯示1月7日19∶56開始升轉(zhuǎn)速至500r/mm后，定速運(yùn)行到20∶21時(shí)，前軸承溫度1出現(xiàn)急劇跳變至104℃；20∶43溫度恢復(fù)至49℃，明顯異常，其它溫度參數(shù)無明顯異常。高爐TRT后續(xù)因啟機(jī)期間振動(dòng)幅值偏高（60μm以下）及機(jī)殼溫度較低，將TRT進(jìn)行盤車熱機(jī)。后于1月8日4∶20沖臨界轉(zhuǎn)速，此時(shí)前軸承振動(dòng)測(cè)點(diǎn)2達(dá)到Z大幅值132μm，后軸承振動(dòng)測(cè)點(diǎn)2達(dá)到Z大幅值110μm，啟機(jī)后并網(wǎng)運(yùn)行，并帶滿負(fù)荷。

TRT運(yùn)行至1月8日10∶00左右，圖3顯示TRT前軸承振動(dòng)開始向上爬升，振動(dòng)在20~70μm之間進(jìn)行波動(dòng)，后軸承振動(dòng)相對(duì)平穩(wěn)。

圖4顯示期間前軸軸承溫度幅值達(dá)到110℃，溫度在77~90℃波動(dòng)，后軸承溫度幅值相對(duì)平穩(wěn)。為了避免TRT停機(jī)影響高爐頂壓，高爐減壓閥組控制頂壓，TRT轉(zhuǎn)為恒功率運(yùn)行。通過運(yùn)行過程的相關(guān)分析認(rèn)為前軸承存在明顯異常情況，后軸瓦參數(shù)無明顯異常。決定用便攜式應(yīng)力波系統(tǒng)對(duì)TRT進(jìn)行監(jiān)測(cè)，精密診斷故障分析，現(xiàn)場(chǎng)采用夾持固定的方式分別在前軸瓦、后軸瓦軸承座端蓋螺栓處安裝應(yīng)力波傳感器于測(cè)點(diǎn)各一個(gè)，1月8日20∶30開始采集數(shù)據(jù)，時(shí)間為100min。

3　高爐TRT機(jī)組應(yīng)力波測(cè)試技術(shù)分析

應(yīng)力波分析技術(shù)是通過高頻聲波傳感技術(shù)濾除振動(dòng)和可聽噪聲的背景，實(shí)時(shí)測(cè)量運(yùn)行設(shè)備摩擦、沖擊和動(dòng)態(tài)載荷的電子信號(hào)，基于數(shù)據(jù)融合技術(shù)、時(shí)域與頻域特征提取軟件，對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行定量分析和故障預(yù)測(cè)的技術(shù)。

3.1　前軸瓦應(yīng)力波能量趨勢(shì)圖

從1月8日21∶00至22∶48，后軸瓦的應(yīng)力波能量幅值變化不大，比較穩(wěn)定；而前軸瓦的應(yīng)力波能量的幅值波動(dòng)大，且逐漸升高，表明前軸瓦的異常情況逐漸加劇，如圖5所示。

3.2　前軸瓦FFT頻譜

測(cè)試時(shí)間點(diǎn)21∶40，分析前軸瓦FFT頻譜，發(fā)?工頻49.44Hz及其2、3、4、5倍頻，工頻49.44Hz時(shí)幅值為0.066V，根據(jù)頻譜結(jié)構(gòu)及倍頻幅值的相對(duì)大小，認(rèn)為軸與軸瓦之間存在碰摩，見圖6。

時(shí)間點(diǎn)22∶40，如圖7所示前軸瓦FFT頻譜中的49.44Hz軸頻及其倍頻幅值為0.29V，幅值增加了0.29V/0.066V（4.39倍），表明軸與前軸瓦之間碰摩較為嚴(yán)重。

3.3　直方圖

通過檢測(cè)應(yīng)力波脈沖串中每個(gè)脈沖的峰值幅度，并將其分布到對(duì)應(yīng)每一讀數(shù)的電壓刻度，單個(gè)摩擦脈沖的峰值幅值在直方圖X軸上表示，該幅值出現(xiàn)的次數(shù)在直方圖Y軸表示。正常直方圖特征顯正態(tài)分布、窄基、持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的特征；前軸瓦直方圖如圖8所示，直方圖特征顯偏態(tài)、寬基分布、不穩(wěn)定運(yùn)行的特征，表明較多的隨機(jī)高振幅摩擦、沖擊事件發(fā)生，表明前瓦部位存在潤(rùn)滑不良或潤(rùn)滑油污染問題，并且未形成有效的油膜。

4　前軸瓦故障的診斷和處理措施

4.1　前軸瓦故障的診斷

采用應(yīng)力波分析技術(shù)中的能量趨勢(shì)圖、應(yīng)力波頻譜和應(yīng)力波振幅直方圖三種分析工具對(duì)TRT前軸承及后軸承進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)前軸承油膜潤(rùn)滑較差，且TRT前軸承溫度幅值進(jìn)一步升高，達(dá)到100℃左右。三種數(shù)據(jù)分析工具同時(shí)表明隨著時(shí)間推移，前軸與軸瓦之間的碰摩逐漸加劇，導(dǎo)致嚴(yán)重潤(rùn)滑不良。

4.2　前軸瓦異常的處理措施

更換前軸瓦的準(zhǔn)備工作完成后，立即將該設(shè)備停機(jī)，對(duì)TRT前軸承箱蓋進(jìn)行開蓋翻瓦檢查，開箱后發(fā)現(xiàn)軸瓦巴氏合金出現(xiàn)整體碎裂脫落，造成TRT運(yùn)行期間，前軸承軸溫及軸振頻繁波動(dòng)。如圖9所示，四塊前軸瓦嚴(yán)重磨損，脫落的軸瓦巴氏合金顆粒引起潤(rùn)滑油嚴(yán)重污染。在整體更換機(jī)組前軸瓦之后啟機(jī)運(yùn)行，此時(shí)TRT前后軸瓦溫度和振動(dòng)正常；因?yàn)榍拜S瓦故障處理及時(shí)，所以避免了更嚴(yán)重的抱軸事故發(fā)生。

4.3　前軸承損壞的原因分析

檢查現(xiàn)場(chǎng)安裝數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；圖2顯示TRT在升轉(zhuǎn)速至500r/mm定速運(yùn)行，到1月7日20∶21時(shí)，前軸承溫度測(cè)點(diǎn)1出現(xiàn)急劇跳變至104℃，20∶43溫度恢復(fù)至49℃，明顯異常。從圖9顯示現(xiàn)場(chǎng)軸瓦損壞的情況來看，軸瓦均是整體脫落，無燒損痕跡；軸瓦備件存在質(zhì)量問題（巴氏合金與瓦基有脫胎現(xiàn)象），在此期間，瓦面合金開始出現(xiàn)逐步脫落現(xiàn)象，這是此次軸瓦損壞的主要原因。

5　結(jié)語(yǔ)

高爐TRT機(jī)組有質(zhì)量問題的軸瓦備件安裝上線是前軸瓦異常情況出現(xiàn)的主要原因；因此需要編制離線軸瓦質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，要求新瓦上線前必須完成相關(guān)軸瓦質(zhì)量檢測(cè)工作；對(duì)高爐TRT機(jī)組啟機(jī)運(yùn)行的參數(shù)分析能確認(rèn)軸瓦異常情況出現(xiàn)的大致部位是前軸瓦位置；本案例應(yīng)力波分析技術(shù)中的能量趨勢(shì)圖、應(yīng)力波頻譜和應(yīng)力波振幅直方圖三種分析工具，在診斷高爐TRT機(jī)組軸瓦故障上是非常有效的。

摘自：《金屬材料與冶金工程》