汽轮机组振动原因分析及预防对策

　　摘要：本文针对中铝兰州分公司自备电厂2号汽轮发电机组长期出现非稳定性振动现象，根据振动测试、揭缸检查、运行调整所得到的经验与结果，应用振动机理研究中得来的启示，基于综合分析对该机组振动原因进行性质定位，并对下一步工作提出较为稳妥的意见。
　　关键词：机组振动 综合分析 诊断 处理
　　中图分类号：TM6文献标识码：A 文章编号：
　　设备简介
　　中铝兰州分公司自备电厂三台汽轮机型号为NZK300-16.7/537/537型，东方汽轮机厂生产，亚临界、高中压合缸、中间一次再热、双缸、双排汽、单轴、直接空冷冷凝式。自#2机组投运以来一直存在振动大的现象，尤其#2机组在试运期间出现过多次振动大跳机的不安全事件，直至现在机组负荷在290MW以上常出现轴振突增的现象，影响机组出力和设备安全。
　　机组振动的危害
　　机组振动过大，或使轴承乌金脱落，破坏油膜而发生烧瓦；或使动静部分摩擦而损坏设备。特别是轴端汽封和转子发生摩擦，将造成大轴弯曲；或造成动静部件的疲劳损坏；或造成某些固定件的松动甚至脱落等严重事故。不仅如此，振动还可能汽轮发电机组的经济性，其原因是动静部分摩擦后扩大了间隙，增大了漏气量，导致汽轮机热耗升高。
　　常见异常振动的原因分析
　　汽轮机组担负着火力发电企业发电任务的重点。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，这严重影响了发电机组的正常运行。汽轮机组异常振动是汽轮机常见故障中较为复杂的一种故障。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，比如进汽参数、疏水、油温、油质、等等。因此，针对汽轮机异常震动原因的分析就显得尤为重要，只有查明原因才能对症维修。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。 引起汽轮机组异常振动的主要原因有以下几个方面，汽流激振、转子热变形、摩擦振动等。
　　主要原因确认
　　机组振动原因复杂多样，针对我厂机组振动的具体情况对以上各种原因进行分析排除并确定主要原因如下
　　1 排除汽流激振
　　虽然在过去的处理过程中有单位将#2机的振动判断有可能是汽流激振，但现已经确切排除汽流激振的可能。
　　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，如负荷，且增大应该呈突发性；这两点#2机均不具备。
　　*三，如果转子偏心过大，会造成通流部分径向间隙或轴端汽封间隙，甚至油档间隙消失，引发动静部件碰磨。
　　上述三种情况中，前两者均属汽流影响造成的轴系失稳，后者实质是动静碰磨。。因此，#2机组改变调门次序振动会短时间好转的现象，其实质原因不是因为抑制了汽流激振，而是抑制了碰磨。
　　2 排除转子热变形等
　　关于#2机振动原因，还可以排除高中对轮紧力、标高、对中存在缺陷；同时，也排除转子原始质量不平衡过大为主要原因。从机组调试阶段初始几次启机情况看，过临界的振动不大，况且已做了高速动平衡，原始质量不平衡状况良好。
　　3 对历史数据的分析
　　从历史数据反映，#2机自投运以来，振动状况一起不稳定，主要表现在#2、#3瓦，而且经常在1000rpm暖机时就呈现增大。从#2机情况看，从新机调试起，汽轮机就存在动静碰磨，经过检修，情况有所好转，当前开机过程已经较顺利，振幅的增加量小于以往几次启动，但负荷高时仍然不时发生碰磨。
　　4 关于汽缸位移问题的分析，测试表明各次振动增大的过程可以分为两个阶段，**阶段振幅缓慢增加但各测点间隙电压基本保持不变，持续约一小时进入*二阶段，各测点振幅明显增大，同时#2瓦、#1瓦轴颈向上方偏南（右）移动。这说明振动增大在前，轴颈上抬在后。大轴振动发生前，有一段很长的初期形成阶段，振动缓慢增加到一定程度，振幅开始明显增长，如果是碰磨，则在轴颈位移**小时已经开始发生。先位移后碰磨的推理似乎是不妥的。这样，寻找为何轴颈位移原因的重要性就降为次要的，需要首先分析应该是轴颈发生位移之前振动增大的原因。
　　5 摩擦振动的故障特征和机理
　　5.1 摩擦振动的特征
　　a.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。
　　b.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。
　　c.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。
　　5.2 摩擦振动的机理
　　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。
　　6、主因确认
　　# 2机振动与摩擦振动的特征和机理相同，确定摩擦为#2机组振动的主因。
　　制定对策及实施
　　对摩擦为#2机振动主要原因的可能性从检修和运行角度做深入地讨论分析；进一步研究分析引起碰磨的原因；建议从以下几点考虑：
　　高缸运行中位移的可能；
　　隔板变形或位移的可能；
　　通流间隙南侧偏小的原因；
　　高外缸、内缸滑销系统定位不准的可能性；
　　关于处理方法，可以不考虑安排实施提高轴系稳定性的任何措施，如改瓦，调对中、标高等；不考虑实施消除汽流激振的措施。消除碰磨的工作，主要限于高压缸，如果从缸外部处理，通常是调整轴承标高或抬高缸体，改变缸内通流间隙，消除碰磨点。如果高缸还存在水平位移，则需要查找位移原因，有目标地采取措施。如果认定振动原因是碰磨而又无法肯定碰磨的原因，一个不得已而为之的办法就是根据检查的碰磨具体部位，放大动静间隙。
　　总结
　　目前300MW及以上的机组大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。因此，我厂应明确规定测试振动的周期，给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，也应向部门汇报，以便组织分析原因，采取措施。
　　汽轮机异常振动时汽轮机运行过程中不可避免的故障，同时也是较为常见的故障。在进行此类故障排除时，不能急于拆解机组，首先要根据故障特征进行故障分析，确定故障点后查看机组维修记录，确认故障点零部件情况。如故障点零部件为刚刚检修过并更换，因再次确认故障点，确认为改点后进行拆解。一般来讲短期内进过维护保养的部件出现故障的几率远远小于维护时间长的部件。因此，在进行汽轮机异常振动原因分析时要格外注意。许多情况时需要维修人员长期积累的经验来判断的，加强企业汽轮机组维护保养人员培训，提高维修人员素质及专业技能时提高汽轮机故常排除效率的较佳途径。
　　参考资料：
　　（1）西安热工研究所，施维新，汽轮发电机组振动
　　（2）湖南电力试验研究所，王咏梅，大型汽轮机摩擦振动的故障特征分析