汽轮发电机组异常振动原因分析及处理方法

　　【摘 要】本文针对汽轮机异常振动的原因进行了分析，提出了振动故障诊断和排除方法，同时对振动监测进行了简要的论述。对比分析记录，查找原因，才能采取措施防止设备损坏事故的发生。
　　【关键词】汽轮机；异常振动；故障排除；振动监测
　　振动现象在火力发电厂汽轮发电机组中普遍存在。汽轮发电机的振动大小，是评价机组运行可靠性的重要指标。对于转动的设备来讲，微小的振动是难以避免的，只要振动幅度不**过规程规定标准的属于正常振动，设备可以继续正常运行。汽轮机的异常振动，是指机组转动中振幅比原有水平增大，特别是增大到**过允许标准的振动。任何一种异常振动都潜伏着设备损坏的危险。发生强烈振动会导致机组其他零部件松动甚至损坏，加剧动静部分摩擦，形成恶性循环，加剧设备损坏程度。
　　异常振动是汽轮发电机运转中隐患的综合反映，是机组发生故障的信号。振动**标的则必须查找原因，采取措施将振动降到合格范围内，才能投入正常运行。
　　1 汽轮机异常振动原因分析
　　汽轮机组承担着火力发电企业发电任务的重点工作。由于其运行时间长、关键部位长期磨损等原因，汽轮机组故障时常出现，严重影响发电机组的正常运行。由于机组的振动往往受多方面的影响，只要跟机本体有关的任何一个设备或介质都会是机组振动的原因，如进汽参数、疏水、油温、油质等。
　　受热的机件安装的不正确，在冷态安装时没有考虑它们热态工作时的自由热膨胀、热变形，使得机件在受热工作时不能自由膨胀而变得有些弯曲，破坏平衡。如各种轴在受热无处膨胀时，将被**弯，失掉平衡，造成振动；机壳受热不能自由膨胀时，也会变形引起振动。某些机件配合尺寸不符合要求，如轴封片与轴颈配合间隙不对，配合过紧，则在受热时轴颈与密封片相摩擦，引起振动。轴承有缺陷，如轴瓦巴氏合金脱层、龟裂；轴承与轴瓦安装间隙不合适；瓦壳在轴承座中松动；轴承动态性能不好，发生半速涡动或油膜振荡等，造成振动。机组基础不符合要求或基础下沉，都会使机组发生振动。
　　针对导致汽轮机异常振动的各个原因分析是维修汽轮机异常振动的关键。下面就引起汽轮机组异常振动的主要原因：汽流激振、转子热变形、摩擦振动进行简要分析。
　　1.1 汽流激振
　　汽流激振有两个主要特征：一是，应该出现较大量值的低频分量；二是，振动的增大受运行参数的影响明显，且增大应该呈突发性，如负荷。其原因主要是由于叶片受不均衡的气体来流冲击就会发生汽流激振；对于大型机组，由于末级较长，气体在叶片膨胀末端产生流道紊乱也可能发生汽流激振现象；轴封也可能发生汽流激振现象。
　　1.2 转子热变形
　　转子热变形引发的振动特征是一倍频振幅的增加与转子温度和蒸汽参数有密切关系，大都发生在机组冷态启机定速后带负荷阶段，此时转子温度逐渐升高，材质内应力释放引起转子热变形，一倍频振动增大，同时可能伴随相位变化。由于引起了转子弯曲变形而导致机组异常振动。转子*性弯曲和临时性弯曲是两种不同的故障，但其故障机理相同，都与转子质量偏心类似，因而都会产生与质量偏心类似的旋转矢量激振力。
　　与质心偏离不同之处在于轴弯曲会使两端产生锥形运动，因而在轴向还会产生较大的工频振动。另外，转轴弯曲时，由于弯曲产生的弹力和转子不平衡所产生的离心力相位不同，两者之间相互作用会有所抵消，转轴的振幅在某个转速下会有所减小，即在某个转速上，转轴的振幅会产生一个“凹谷”，这点与不平衡转子动力特性有所不同。当弯曲的作用小于不衡量时，振幅的减少发生在临界转速以下；当弯曲作用大于不平衡量时，振幅的减少就发生在临界转速以上。
　　1.3 摩擦振动
　　摩擦振动的特征主要包括以下三个方面：一是，由于转子热弯曲将产生新的不平衡力，因此振动信号的主频仍为工频，但是由于受到冲击和一些非线性因数的影响，可能会出现少量分频、倍频和高频分量，有时波形存在“削**”现象。二是，发生摩擦时，振动的幅值和相位都具有波动特性，波动持续时间可能比较长。摩擦严重时，幅值和相位不再波动，振幅会急剧增大。三是，降速过临界时的振动一般较正常升速时大，停机后转子静止时，测量大轴的晃度比原始值明显增加。
　　对汽轮机转子来讲，摩擦可以产生抖动、涡动等现象，但实际有影响的主要是转子热弯曲。动静摩擦时圆周上各点的摩擦程度是不同的，由于重摩擦侧温度**轻摩擦侧，导致转子径向截面上温度不均匀，局部加热造成转子热弯曲，产生一个新的不平衡力作用到转子上引起振动。
　　2 汽轮机异常振动故障排除
　　针对汽轮机组汽流激振的特征，其故障分析要通过长时间的记录每次机组振动的数据，连同机组满负荷时的数据记录，做出成组曲线，观察曲线的变化趋势和范围。通过改变升降负荷速率，观察曲线变化情况。通过改变汽轮机不同负荷时高压调速汽门重调特性，消除气流激振。简单的说就是确定机组产生汽流激振的工作状态，采用减低负荷变化率和避开产生汽流激振的负荷范围的方式来避免汽流激振的产生。
　　转子热变形的故障处理，如果具备条件，可以考虑更换新的转子以减低机组异常振动，没有了振动力的产生机组也就不会出现异常振动。 也可以对转子进行修复，对转子中心孔探伤时，里面涂的油一定要清理干净，并把堵头堵好。由于汽轮机转子中心孔堵头上的排气孔与外界相通是发生转子中心孔进油的主要原因，因此在安装时应进行检查，若发现有排气孔就应把它堵死。制造厂应取消汽轮机转子中心堵头的排气孔或者采用实心转子。此外，有些转子中心孔进油是从转子前面吸入的，所以安装时还要检查调速器小轴是否存在进油的隐患。
　　检修时，把前轴承座下部支承面精加工处理，消除凹坑，对缸内磨损的汽封齿进行修复，更换球形垫及下部调节系统，前端轴封套、平衡盘汽封套、转子、轴承。前轴承座就位后，以缸体为基准，按原始安装标准重新调整轴承座的高度，水平度和左右位置，使轴承座中心同缸体中心同心。
　　3 加强振动监测
　　大唐长春二热公司六台200MW机组都装设了轴系监控装置，对振动实施在线监控，给振动监测工作创造了良好的条件。在机组启停是，也需要携带型振动表定期测试核对。在正常运行时，还应明确规定测试振动的周期，给汽机运行专业人员和运行现场配备较高精密度的振动表，并建立专业人员保存的和运行现场保存的振动测试登记簿，按规定周期测试并将测试结果记入登记簿。测试中发现振动比上次测试结果增大时，专业人员应及时向**汇报，并分析振动增大原因，研究采取措施，必要时增加振动测试次数，以监测是否继续增大。
　　运行中如发现机组振动异常时，应立即使用现场保管的振动表进行测试，如振动比上次测试结果增加了0.05mm时，应立即打闸停机。如振动增加虽未达到0.05mm，但振动异常时听到机组有响声（如掉叶片等），或机内声音异常时，也应停机进行检查。对一般的振动增大，也应向上级汇报，以便组织分析原因，采取措施。
　　4 结论
　　总之，机组振动测试结果是研究分析机组运行状况的重要技术依据。不少机组因振动大而拖延了投产期和检修期。对生产运行来说，接收了振动符合标准的机组以后，还必须加强振动监督，对振动监测做到制度化、经常化，必须在机组振动突然增大达到规程规定值时，及时果断地将机组停运，防止扩大损坏设备。及时对比分析数据，查找原因，并采取措施防止设备损坏事故的发生。
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