汽轮机组振动故障原因分析及对策

　　[摘 要] 汽轮机组振动是常见的一种故障，在现在也是难题之一，严重时也会导致重大事故。随着科技的发展大型机组对汽轮机效率要求不断提高，汽轮机动静间隙变小，轴封、油挡、隔板汽封等发生动静摩擦也越来越多，机组发生摩擦时振动会出现明显变化，再加上油温、油质、振动波、机组工况对振动的影响，使振动的研究和分析成为电力行业机组安全稳定运行关键。本文通过在线振动监测与分析，并经过汽轮机背压管道热膨胀量及自补偿量、管道的推力及应力验算，找出造成机组振动的原因和采取相应对策，保证机组正常运行。
　　[关键词] 汽轮机组振动故障原因 分析及对策
　　汽轮机振动故障是近年来国际开展比较广泛的研究项目之一。目前研究比较深入，也积累了丰富的经验，同时也建立了汽轮机振动故障诊断*系统，其主要思想是根据所能获得的振动频率信号，模拟领域*诊断推理方式，运用*的经验和相关的专业知识诊断出汽轮机振动故障，实质上就是把这领域,专门问题解决的相关知识**地结合到程序中，以使程序更好的为人类服务。利用机组的振动频率对故障进行分析，使火电厂汽轮机振动故障有效的得到解决，振动的研究和分析也成为电力行业机组安全稳定运行关键。
　　一、汽轮机结构
　　汽轮机的主体结构一般分为静止和转动两个部分。静止部分主要包括汽缸、进汽部分、喷嘴、隔板、汽封、滑销系统、加热系统和轴承等。转动部分主要包括主轴、叶轮、叶片和联轴器等。为了满足汽轮机组快速启动的要求，高压缸设有汽缸夹层加热系统，高压缸和中压缸都设有法兰加热系统。高、中、低压转子均采用整段结构，三根转子之间均采用刚性联轴器，而高、中压转子采用两转子三支承结构，轴承采用双推力支承联合轴承。共有五个轴承，均为带球面轴瓦套的椭圆轴承。为了在机组启停时减小盘车力矩，且避免磨损轴承，配有高压**轴装置，并配有低速自动盘车装置。
　　二、振动特点
　　汽轮机组振动的特点分为：配重前启动，也就是**次启动升速至过临界转速的过程中，主轴承较大振动，其它轴承振动均小，说明汽轮机转子和发电机转子的平衡状态良好，空载下除了轴承垂直振动外，其它轴承振动都很小，带动到一定程度，轴承振动很快上升，被迫打闸停机，降速过临界转速轴承垂直振动，因而可以判定故障存在于汽轮机侧；配重后启动是机组配置后再次启动，在空载下轴承的垂直振动小，振动基本不变，增到一定轴承振动增大，稳定一段时间后，振动稍有降低。接着开始振动上升，立刻减振动突升，随即减当振动升高打闸停机，降速过临界转速轴承垂直振动，盘车时大轴挠度比开机增大；*三次启动前两次启动过程中，后汽封温度高，而该汽封设计汽源为除氧器汽平衡供汽，温度没有那么高，显然后汽封温度偏高；还有次启动过程等这样都是汽轮机组振动特点的表现。
　　三、汽轮机组振动故障原因分析
　　汽轮机组振动故障原因，汽轮机振动主要原因是汽轮机出口背压管设计上未安装补偿器，仅利用管道自补偿和弹簧支座进行补偿。在安装初期，弹簧支座可通过向下压缩后补偿一定的热膨胀量，当机组在运行过程中，多次开停车，管道长期冷热交替，弹簧支座压至死点失效。管道力作用于机组管口后，形成一个较大的推力将机组后部抬起。首先由于机组后部被推起后轴心线发生了较大的偏移，机组对中受到了较大的破坏。从频谱图显示机组运行中汽轮机轴与风机轴不对中，转子不平衡，存在有协频和间频，表明轴系有松动及轻微的摩擦。其次轴线的偏移使机组的各级汽封间隙均发生了变化，故汽封与转子发生摩碰，机组振动更加激烈。而汽轮机组轴承内部间隙也随之发生了较大的改变，表出来即为轴瓦有不均匀摩擦和早期磨损征兆，轴承振动也激剧上升。振动原因分析，1、造成这种振动的故障缺陷可能是汽缸膨胀受阻，使轴承支承刚度降低；转子热弯曲，通过检查没有发现**膨胀、胀差在启动过程中出现异常，轴承座与台板接触面也没有出现间隙，膨胀也没有卡涩迹象，所以可以排除**项缺陷，因而转子热弯曲成为主要怀疑对象。2、造成转子热弯曲的原因有转轴内应力过大、转轴材质不均、转轴套装部件失去紧力、高温转子与冷水冷汽接触、动静摩擦、转子中心孔进油。、故障分析，在线振动监测与分析采用罗克韦尔振动加速度传感器及采集器对机组进行监测信号采集，利用分析诊断软件进行振动趋势及频谱分析看出汽机前轴时域波形存在削波的现象，频谱中包含有轻微的低次谐波及高次谐波，有轻微的摩擦出现。为汽轮机轴瓦测点频谱，反映出转频占较大优势，表明存在转子不平衡，协频和间频表明轴系有松动及轻微的摩擦。检修过程分析由于在检修前机组振动情况良好，对于机组检修后振动的增大可以判断是检修过程中出现的问题，因此从备件、检修控制及试车过程等方面进行了分析。中心异常变化分析，基础复查。经测量风机基础无沉降现象，风机轴承检查，各部件检查无异常，联轴器安装正确，拆开后无损坏，管道推力及负荷校验。为找到对中异常变化的原因，结合振动在汽轮机并背压时异常升高的情况，对汽轮机组的各联接管线进行了检查，发现汽轮机背压出口管弹簧支座弹簧压到了较底限，管道底部疏水管已抵在地面。根据以上情况，为查明是否因管道问题导致了汽轮机组的振动，对管道进行进一步的分析。经过对汽轮机背压管道热膨胀量校核及自补偿量验算，该管道的自补偿能力明显不足，管道布置是不安全的，从现场管道情况也可看出，弹簧支座已失去了调整的作用，成为一个死支承点，管道热膨胀因此向上作用于汽轮机背压出口管上。对管道的推力及应力进行计算的结果也表明，管道推力足以造成汽轮机体位移。
　　四、对策
　　汽轮机组振动存在故障，排除故障的方法显然是停机维修轴承，但由于生产方面的原因，电厂希望给出保持机组运行的故障处理办法及继续运行的危险性判定。
　　1、由于汽轮机轴线发生了较大的偏移，因此机组对中受到了较大的破坏。必须揭盖检查轴系上汽封套、推力盘及叶片磨损情况并进行处理。
　　2、机组重新对中找正，保证轴系对中情况达技术要求。
　　3、前后汽封及隔板汽封进行修复，重新调整各汽封间隙。
　　4、脱开汽轮机组进出口管，在出口管上安装符合热膨胀伸长量计算的补偿器。在安装出口管时，对设备管口及汽轮机滑销系统打表监测，避免管道应力作用于设备上。
　　5、对出口管上已损坏的弹簧支座重新校核选型后进行更换。通过上述处理取得了较好效果，振动降至低，未再出现振动跳车情况，为装置的稳定运行奠定了坚实的基础。汽轮机在运行过程中的振动是一个复杂的问题，通过采取振动监测，对运行过程中的机组振动特征及数据进行分析，解决根本问题。而在机组检修过程中不仅要控制设备本体的检修质量，还必须对于管道、支承等方面在检修中的变化与影响有足够的认识与重视，才能更好地控制检修质量，保证机组的良好运行。
　　汽轮机组振动是常见的一种故障，在现在也是难题之一，严重时也会导致重大事故。随着科技的发展大型机组对汽轮机效率要求不断提高，汽轮机动静间隙变小，轴封、油挡、隔板汽封等发生动静摩擦也越来越多，机组发生摩擦时振动会出现明显变化，再加上油温、油质、振动波、机组工况对振动的影响，使振动的研究和分析成为电力行业机组安全稳定运行关键。