吴兴明索绪洲
摘要通过对攀钢热电厂2#轮鼓风机组超速时剧烈振动的测试分析，找出振动原因。说明在设备诊断过程中考虑挠性转子的临界转速和机组振动的影响是很重要的。
攀钢热电厂2#～5#汽轮鼓风机是攀钢炼铁厂1#～3#高炉送风系统的重要组成部分。风机运转正常与否直接影响高炉的正常生产，从而直接影响攀钢生铁产量。
一般说来，对于汽轮鼓风机组这样的大型关键设备都设有速度保安系统，以保证机组速度突然升高时能自动启动速度AN节器，通过调整主气门来调整机组转速，使机组重新在安全转速下运行二汽轮机在大修后，由于叶片调整、做动平衡等，可能会改变机组原先设定的安全转速值，必须通过做超速试验重新课整。2004年4月15日2#汽轮机在大修后做超速试验时，在引到4310r/min时，机组振动突然升高，被迫停机。为此，对机组折动进行了诊断分析。
一、汽轮鼓风机组构成及技术参数
汽轮鼓风机组由汽轮机和鼓风机构成（图1），中间由挠性连轴转子连接。由于该机在一临界转速以上工作，故转子为挠性转子。
汽轮机型号为G12－35型，单缸冲动，凝汽式，共有7个压力级和一个双列速读级。其技术参数如下：功率为12000kW，工作转速3700～4200r/min，一阶临界转速2502r/min，进汽压力3.5Mpa。
鼓风机为23650一5型轴流式风机，一阶临界转速7310r/min，排风量3650m3/min。
二、超速试验
为了确定汽轮鼓风机组大修后的运转情况和保安系统的可靠性，对机组做超速试验是非常必要的。超速试验就是让机组在工作转速之上持续运行直到事先设定的安全值（本机设定为4880r/min)，以检验在超速时机组运行的稳定性和保安系统的可靠性。为了防止突发事故影响生产，通常只对汽轮机单机（断开鼓风机）进行试验。
该机经过9.15r/min盘车转速充分预热后，在30r/min冲轩盘车机构自动脱开，转速逐渐升高。为减少连续升速对机组产生扭转振动，当升到1200r/min时，每升高100r/min运行5min，稳定后，再以100r/min为间隔升速。图2为测点1垂直方向在1200r/min时的频谱图。由图可见，有许多基频及其谐波成分。其他各瓦也有类似的情况。这说明在低转速时，各瓦油膜形成不是很好。根据雷诺方程可知，油膜压力与转速成正比，故在但转速下，油膜承压能力低，机组存右轻微的擦瓦现象图3为1瓦垂直方向随转速升高时的振动趋势图。由图可知，测点1垂直方向振动值在2500r/min达到较大值。这是过一阶临界转速一引起的共振。为避开升速时一阶临界转速对机组振动的影响，在2300～2800r/min时快速升高，当升到3000r/min时，振动趋于稳定。以后继续升速直到工作转速4200r/min。根据图3可见，振动幅值是逐渐线性上升的，这是由转子存在轻微不平衡造成的，图4为4200r/min时的频谱图，可明显看到只有基频成分，其谐波及其次谐波很少。说明油膜形成良好，机组运行稳定。当升到4310r/min时，振动突然升高，机组表现为剧烈振动。其中1瓦垂直最大振幅达到18mm/s。超过正常值的10倍之多，机组被迫停机，超速试验中断。
三、振动原因分析
图5为4310r/min时的1瓦垂直方向频谱图。由图可见，整个谱面以基频为主，说明振动原因由转频引起的。怀疑振动原因可能与转子平衡有关，但根据热电厂做平衡时的记录来看，不平衡量在允许范围之内。由前面升速时的情况来看，在工作转速时，机组运行稳定，振动值不大。因此可排除转子不平衡的影响。考虑到在4310r/min时，机组振动是突然升高的，根据振动理论和以往的经验判断为共振现象。由于转子在一阶临界转速之上运行，引起共振的原因应该与转子的二阶临界转速和机组共振频率有关。根据汽轮机厂家提供的资料来看，只能查到汽轮机和鼓风机的一阶临界转速，而没有提供汽轮机单机的二阶临界转速。从以往做超速的情况来看，其他几台机组在超到4300r/min左右时，机组振动并没有突然升高的现象，并且几台机组汽轮机的转子具有互换性，而根据临界转速雷利公式，临界转速只与转子结构、材质有关，因此振动原因不是二阶临转引起的，故推断振动是由机组共振引起的。共振原因与机座支撑刚度不够有关。
四、对策
根据以上振动原因分析，要降低超速时的振动可通过增强机座支撑的刚度或降低转子运动时惯性力对机座轴承的作用。由于机组支撑结构复杂，改动机座的工程庞大，因此较简便易行的方法是通过转移转子重心来降低转子惯性力对机座的冲击振动，只须连接上联轴节，让转子重心向鼓风机端转移即可。
五、结论
在安装上联轴节再次做超速试验时，机组振动平稳，在4300r/min。左右时，各瓦振动幅值较小，图6为该转速下1瓦垂直方向的频谱图。在谱图中1倍频占主要成分，且其幅值仅为0.9mms，说明在改变转子重心位置后，达到了降低振动的目的。在随后的升速过程中，机组运行稳定，当升到4880r/min，速度保安器被启动，机组转速随之下降，直至降到工作转速时稳定下来说明韶谏试睑取得圆满成功为机组可靠运行提供了保证。