1、设备概述
某厂循环气机组由汽轮机拖动压缩机，其中汽轮机型号为KT-43101背压式汽轮机，该机组额定转速为7420rpm,额定功率3620KW,进汽压力为3.6MPaA，排气压力为1.8 Mpa（A），轴振动报警值为30μm，联锁停机为50μm，一阶临界转速为6946rpm。
图1 总貌图
2、故障现象
机组稳定运行时，汽轮机4个振动通道振值均保持在20μm以下，在2019年2月16日停机，在停机过程中，随着转速下降汽轮机非联端振值出现上涨趋势，达到60μm左右。机组于2月23日重新启机，第一次启机时，汽轮机分别在1000rpm和2500rpm暖机，各通道振动趋势平稳，从2500rpm之后的提速过程中，汽轮机振值随转速出现同步上涨，当转速达到6110rpm（未达到一阶临街转速）时，振动值最高达54μm，机组因振动联锁停车。随后现场又尝试开车两次，均因汽轮机振值超标而启机失败。
图2 汽轮机第一次启机过程振动趋势图
图3 汽轮机第2次&第3次启机过程振动趋势图
3、故障分析
查看振值出现上涨时汽轮机各通道的波形频谱图，在三次振动出现上涨及跳车时刻，汽轮机四个通道内均以工频为主，其他倍频成分所占比例相对较小，波形接近正弦波，工频相位稳定。
图4 汽轮机联端波形频谱图
图5 汽轮机非联端波形频谱图
从汽轮机启机过程的Bode图上看，在联锁停机后，各通道1X幅值仍保持在较高的振动水平上，且在降速过程中同转速下振动均比升速时幅值要高很多。从瀑布图中也可以看出，振动异常上涨时刻主要是以1X幅值变化为主。
图6 汽轮机2月23日启机bode图
图7 汽轮机启机过程瀑布图
诊断结论：
通过图谱观察，分析汽轮机在启机过程中存在振动快速上涨问题，系由于转子存在临时热弯曲造成的，判断此与机组热膨胀有关。建议现场在2500rpm左右增加暖机时间，消除转子的临时热弯曲，加强疏水，确保进汽参数符合机组开车要求，加载负荷时要缓慢进行。
4、故障处理
用户在第三次停机后，重新对组进行了较长时间的盘车。然后在第四次启机时，在2500rpm将暖机时间增加至20分钟左右，机组启机成功！稳定运行后，汽轮机各通道振值仍保持在15μm以下。
图8 2月23日第四次时汽轮机再次开车振动趋势图
转子临时性弯曲多数情况下跟温度有关，所以也称热弯曲。是指转子上有较大预负荷、开机运行时的暖机操作不当、升速过快、转轴热变形不均匀等原因造成。转子热弯曲在振动图谱上的特征主要表现为：（1）在开机一段时间温度逐渐升高后会问题会逐渐显现出来，或者随着负荷的增加，振动明显增大。（2）振动频率以工频为主，时域波形近似正弦波形，轴心轨迹接近椭圆形；（3）转子发生热弯曲后，停机惰走时，在低转速下转子的工频振动幅值比在开车时相同转速下的振动值要大很多，而且在相同转速下，其工频振动的相位也可能不重合。这一特点在Bode图上观测最为明显。
不管是汽轮机、膨胀机还是压缩机，凡是挠性转子的设备一定要缓慢升速，缓慢升温。停车一定要等设备温度降到室温后再停止盘车，不要怕麻烦！停车期间24小时盘车180度，并持续盘到下一次开车。有些转子动平衡已到临界点附近了，正常运行时挺平稳的，在开、停车时稍微不注意就有可能出现振动增大的问题。
