2020年1月7日，某钢厂高炉TRT机组检修更换前轴轴瓦和蜂窝密封后，TRT机组具备升速条件后启机，19∶56开始升转速至500r/mm进行热机运行，此时TRT运行参数正常，定速运行到20∶20时，TRT机组前轴瓦温度1出现急剧跳变至104℃，20∶43温度恢复至49℃；因此需要分析TRT机组前轴瓦温度异常原因，提出相应的处理措施，解决机组前轴瓦异常问题，确保TRT机组安全稳定运行。

1　高炉TRT机组检修概述

1.1　高炉TRT机组简介

图1是高炉TRT机组结构简图，透平机和发电机转子刚性对轮连接，前轴承在前箱内，后轴承坐落在排汽缸上，3#、4#、5#都是落地式轴承箱，发电机尾部的接长短轴支承在5#稳定轴承。TRT机组型号是MPG19.2-295.6/180，工作转速3000r/min，额定容量18MW，进口温度180℃，进口压力0.29MPa，出口压力0.011MPa。

1.2　TRT机组检修更换轴瓦和蜂窝密封情况

1.2.1　TRT检修内容

高炉TRT机组前轴瓦在运行期间出现振动波动，因此更换为新轴瓦，后轴瓦计划进行解体检查调整、不做更换，蜂窝密封全部更换。

1.2.2　前、后轴瓦检修技术要求与检修结果

前、后轴瓦安装技术要求与检修结果内容列于表1，结果符合轴瓦安装技术要求。

1.2.3　TRT蜂窝式密封安装情况

蜂窝密封间隙标准范围要求：第1列到第8列进、排气侧外的间隙标准是0.25～0.35mm，第9列到第13列进、排气侧外的间隙标准是0.35～0.45mm。安装技术措施：①确保机组转子中心、对TRT气封体进行更换，为不影响气封的安装调试，保持密封套洼窝、缸体不会再动；②先对下气封蜂窝片及气封体进行安装调试，再对上气封蜂窝片及气封体安装调试；③为避免因上下机壳存在间隙（0.2mm）对气封体造成损坏，上下气封体扣大盖试装。检修通过调整蜂窝汽封背弧，调整至间隙标准要求范围内。

2　TRT启机到额定转速相关参数的记录与轴瓦异常情况分析

图2显示1月7日19∶56开始升转速至500r/mm后，定速运行到20∶21时，前轴承温度1出现急剧跳变至104℃；20∶43温度恢复至49℃，明显异常，其它温度参数无明显异常。高炉TRT后续因启机期间振动幅值偏高（60μm以下）及机壳温度较低，将TRT进行盘车热机。后于1月8日4∶20冲临界转速，此时前轴承振动测点2达到Z大幅值132μm，后轴承振动测点2达到Z大幅值110μm，启机后并网运行，并带满负荷。

TRT运行至1月8日10∶00左右，图3显示TRT前轴承振动开始向上爬升，振动在20~70μm之间进行波动，后轴承振动相对平稳。

图4显示期间前轴轴承温度幅值达到110℃，温度在77~90℃波动，后轴承温度幅值相对平稳。为了避免TRT停机影响高炉顶压，高炉减压阀组控制顶压，TRT转为恒功率运行。通过运行过程的相关分析认为前轴承存在明显异常情况，后轴瓦参数无明显异常。决定用便携式应力波系统对TRT进行监测，精密诊断故障分析，现场采用夹持固定的方式分别在前轴瓦、后轴瓦轴承座端盖螺栓处安装应力波传感器于测点各一个，1月8日20∶30开始采集数据，时间为100min。

3　高炉TRT机组应力波测试技术分析

应力波分析技术是通过高频声波传感技术滤除振动和可听噪声的背景，实时测量运行设备摩擦、冲击和动态载荷的电子信号，基于数据融合技术、时域与频域特征提取软件，对设备状态进行定量分析和故障预测的技术。

3.1　前轴瓦应力波能量趋势图

从1月8日21∶00至22∶48，后轴瓦的应力波能量幅值变化不大，比较稳定；而前轴瓦的应力波能量的幅值波动大，且逐渐升高，表明前轴瓦的异常情况逐渐加剧，如图5所示。

3.2　前轴瓦FFT频谱

测试时间点21∶40，分析前轴瓦FFT频谱，发?工频49.44Hz及其2、3、4、5倍频，工频49.44Hz时幅值为0.066V，根据频谱结构及倍频幅值的相对大小，认为轴与轴瓦之间存在碰摩，见图6。

时间点22∶40，如图7所示前轴瓦FFT频谱中的49.44Hz轴频及其倍频幅值为0.29V，幅值增加了0.29V/0.066V（4.39倍），表明轴与前轴瓦之间碰摩较为严重。

3.3　直方图

通过检测应力波脉冲串中每个脉冲的峰值幅度，并将其分布到对应每一读数的电压刻度，单个摩擦脉冲的峰值幅值在直方图X轴上表示，该幅值出现的次数在直方图Y轴表示。正常直方图特征显正态分布、窄基、持续稳定运行的特征；前轴瓦直方图如图8所示，直方图特征显偏态、宽基分布、不稳定运行的特征，表明较多的随机高振幅摩擦、冲击事件发生，表明前瓦部位存在润滑不良或润滑油污染问题，并且未形成有效的油膜。

4　前轴瓦故障的诊断和处理措施

4.1　前轴瓦故障的诊断

采用应力波分析技术中的能量趋势图、应力波频谱和应力波振幅直方图三种分析工具对TRT前轴承及后轴承进行运行监测，发现前轴承油膜润滑较差，且TRT前轴承温度幅值进一步升高，达到100℃左右。三种数据分析工具同时表明随着时间推移，前轴与轴瓦之间的碰摩逐渐加剧，导致严重润滑不良。

4.2　前轴瓦异常的处理措施

更换前轴瓦的准备工作完成后，立即将该设备停机，对TRT前轴承箱盖进行开盖翻瓦检查，开箱后发现轴瓦巴氏合金出现整体碎裂脱落，造成TRT运行期间，前轴承轴温及轴振频繁波动。如图9所示，四块前轴瓦严重磨损，脱落的轴瓦巴氏合金颗粒引起润滑油严重污染。在整体更换机组前轴瓦之后启机运行，此时TRT前后轴瓦温度和振动正常；因为前轴瓦故障处理及时，所以避免了更严重的抱轴事故发生。

4.3　前轴承损坏的原因分析

检查现场安装数据，数据均在标准范围内；图2显示TRT在升转速至500r/mm定速运行，到1月7日20∶21时，前轴承温度测点1出现急剧跳变至104℃，20∶43温度恢复至49℃，明显异常。从图9显示现场轴瓦损坏的情况来看，轴瓦均是整体脱落，无烧损痕迹；轴瓦备件存在质量问题（巴氏合金与瓦基有脱胎现象），在此期间，瓦面合金开始出现逐步脱落现象，这是此次轴瓦损坏的主要原因。

5　结语

高炉TRT机组有质量问题的轴瓦备件安装上线是前轴瓦异常情况出现的主要原因；因此需要编制离线轴瓦质量检测标准，要求新瓦上线前必须完成相关轴瓦质量检测工作；对高炉TRT机组启机运行的参数分析能确认轴瓦异常情况出现的大致部位是前轴瓦位置；本案例应力波分析技术中的能量趋势图、应力波频谱和应力波振幅直方图三种分析工具，在诊断高炉TRT机组轴瓦故障上是非常有效的。

摘自：《金属材料与冶金工程》