摘要：汽轮发电机组轴系因为存在电磁扰动以及质量不平衡的问题，在轴系会出现弯曲振动，发电机转子则存在扭转振动，当前对于汽轮发电机组轴系振动的研究工作都是集中于这两个方面所展开的。为此，本文对汽轮发电机组轴系振动的研究进展展开了探究，从轴系振动的分类、故障机理入手，探究了汽轮发电机组轴系振动故障的创新技术，并就研究趋势进行了分析，旨在推动相关的研究工作深入发展。
关键词：汽轮发电机组；轴系振动；弯扭耦合振动
汽轮发电机组振动故障分析是一门涉及到多学科领域的应用学科，上世纪八十年代以来，诸多专业技术人员以及学术研究者的共同努力下，振动故障分析得到了快速的发展，逐渐提升到了一定的高度。特别是当前所发现的多种振动故障问题，都能够得到妥善的解决，在确保电厂安全以及稳定发展等方面发挥了突出的作用。
一、汽轮发电机组轴系振动研究进展
（一）轴系振动分类
轴系振动包含了扭转、弯曲、纵向等三种振动形式。弯曲振动的沿着与轴线相垂直的方向，转子所进行的振动。扭转振动是以转子轴线为中心，以特定角速度旋转。纵向振动是在轴线方向上的振动。扭转与弯曲振动会对汽轮发电机安全性产生直接的影响，弯曲振动较为显著，人们在很早的时候就开始了对其展开探究。扭转振动的情况并不显著，对其所展开的研究工作相对较晚。可是这两种振动形式，都曾经产生过相对严重的故障。这些事故使得我们需要掌握其振动激励，创新处理技术。
过去，学者在研究汽轮发电机轴系振动的过程中，通常是分别研究扭动振动以及弯曲振动。其中对于弯曲振动所展开的研究工作较多，这种处理形式有助于构建模型以及计算分析，可是伴随着机组工况复杂程度不断加深，汽轮发电机组轴系振动的相关问题开始凸显，弯曲和扭转通常是同时发生的，二者具备耦合性，因此，单纯考虑弯曲振动的问题是不够全面的。近年来，对弯曲、扭动耦合振动所开展的研究工作开始增多。探究弯扭耦合振动机理，可以更加系统的揭示出机组振动的规律，有助于机组故障诊断的有效实施。
（二）振动故障机理
汽轮发电机组轴系振动是一种不平衡的振动，机组运转的过程中，轴系会同时受到气缸蒸汽力矩、发电机电磁力矩的共同作用，在二者平衡的状态下，可以保持匀速转动。可是在机组或者是电力系统出现了故障以后，二者会发生扰动与冲击，导致平衡状态被破坏，机组轴系会发生振动。
造成轴系振动的原因众多，从汽轮发电机组轴系外施机理来看，导致轴系振动的原因主要包括了两个方面，汽轮机的机械扰动以及同步发电机带来的电气扰动。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电气扰动包含了电动重合闸、电气短路故障、甩负荷、非同期并网和串联电容补偿、电力系统稳定器、高压直流输电调节环节等不恰当的配置。机械扰动比较少，比如调速系统晃动、不恰当的进汽模式、快控汽门等。威胁机组安全性的主要振动故障为次同步震荡、非同期并列以及短路等电磁力矩瞬态冲击所形成的振动。
（三）振动处理技术
以理论计算以及实践作为基础，提出了处理振动的方法与技术。
首先，当前已经有很多学者通过理论研究与实践研究，最终发现汽封内所出现的蒸汽周向转动主要是因为进汽入口旋转，再加上蒸汽本身不具备高黏度，在转子旋转的过程中，其周围的蒸汽无法黏结，只能够进行周向流动。此外，进汽入口旋转能够使得蒸汽产生一定的周向速度，由此可见，蒸汽预旋对于密封件西激振能够产生直接的影响，其中正预旋对密封激振力的影响力相对较大，形成汽流激振故障。目前，东方汽轮机厂成功的研发了一种汽封，其能够有效的控制预旋，保证汽封进汽入口预旋的方向与转子转动方向相反，这样可以有效的防止蒸汽所产生的周向流动，有效的降低密封激振力。
其次，对于当前核电机组所使用的弹簧基础平台设计选型，隔振效果以及安装工艺展开了研究，并且使用模态试验对弹簧基础动力学特性展开分析，包含了阻尼比、频率与振型等，同时对于现场所出现的弹簧基础振动的问题展开了探究，获得了突出的效果。
二、汽轮发电机组轴系振动研究趋势
（一）弯扭耦合振动
当前对于弯扭耦合振动的研究理论相对较少，对于自由度相对较少的系统所开展的研究工作较多，对于复杂系统所开展的研究工作较少。那么在什么情况下需要探究弯扭耦合的问题，在什么情况下只需要分析弯曲振动与扭转振动，从国内外的研究情况来看，主要可以从以下两个方面进行探究。分别是能量输入以及能量传递通道。能量输入通常是激励形式，能量交换通道通常是组合共振的形式，在满足其中一个条件的时候，就要考虑弯扭耦合，如果两个条件都满足，那么就一定要分析弯扭耦合振动。要明确支出的一点在于，并非所有的组合共振模式都能够打开能量交换通道，这与系统的激励以及非线性有直接的关系。在设计系统以及选择参数的时候，需要避免发生这两个条件，从而有效的避免弯扭耦合。
（二）弹簧隔振
伴随着汽轮发电机组的单机容量不断的增大，现在核电机组中经常会使用弹簧隔振平台，以此降低基础立柱的尺寸，拓展设备安装控件。可是汽轮发电机组搭配弹簧机组所引发的问题在于支撑动刚度变化，过去将混凝土作为基础的汽轮发电机组，对其进行轴系动力分析的时候，可以对混凝土刚性处理，搭配弹簧作为基础的机组轴系动力学分析的时候需要考虑阻尼以及基础刚度所产生的影响。所以，构建以弹簧为基础，轴承与转子并存的动力学模型的过程中，研发以弹簧为基础的轴系动力学研究平台，具有极为重要的实际价值。
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论文作者:王威彪
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第14期
论文发表时间:2019/1/25
标签：机组论文; 汽轮论文; 弯曲论文; 转子论文; 弹簧论文; 故障论文; 中国论文; 《建筑细部》2018年第14期论文;