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摘要：汽轮发电机组的振动大小直接关系到机组能否安全运行，造成机组振动或异常的原因有很多，如果不能在第一时间对振动做出故障诊断、事故分析、消振，则会造成机组非停及它安全生产事故，给发电企业的经济效益带来巨大损失。
关键词：诊断推理；振动分类；转子中心不对中；案例分析
引 言
振动故障诊断首先是正确地获取振动数据、振动现象、特征，而不是凭个人直觉、经验；其次是依据振动主要特征将要诊断的振动作严密、可靠的分类，并应明确这类振动的故障范围，然后才能进行分析、推理和诊断。只有将机组振动和故障形成历史、发生的主要振动现象、特征、故障生成和消振机理，以时间为序串起来，才可避免误诊断和漏诊断的发生。
1 振动故障诊断的的推理
机组振动故障的推理模式一般分为反向推理和正向推理。反向推理不需要了解故障范围，而只要对有关的故障特征有所了解，即可进行诊断，弊端：易受主观影响、诊断结果不肯定、产生漏诊断和误诊断。而采用正向推理首先是将机组振动故障严密、合理的分类，然后将引起机组振动的全部原因（称故障总目录），与实际机组存在的振动特征进行比对，转入分支目录，然后在故障分支目录中查找与机组故障历史进行比较、分析，采取逐个排除的方法，剩下不能排除的故障即为诊断结果，它就是引起振动故障的原因。正向推理全面考虑机组所有的振动故障，做了严密的分类，采用逐个排除法由此可避免漏诊断，故障诊断准确率可达90%以上。
2 振动分类?
从激振力来说引起汽轮发电机组振动有十类，其中普通强迫振动的激振力较为复杂，有三种，其余九类振动的激振力都是单一的。即普通强迫振动、电磁激振、高次谐波共振、分谐波共振、拍振、撞击振动、随机振动、轴瓦自激振动、参数振动、汽流激振。
3 振动故障原因分析
实际机组振动故障并不复杂，空负荷下振动大，故障原因有两个，一是激振力大；二是轴瓦支撑动刚度或油膜刚度偏低；轴颈与轴瓦之间油膜刚度值，是随着油膜厚度增大而显著降低，所以如果想要获得较小的转轴相对振幅，除降低激振力外，还有一个重要措施是减小油膜厚度，即增加油膜刚度。此外轴瓦油膜厚度与轴瓦型式、转子转速、轴瓦间隙、刮瓦工艺、调门开启方式、机组工况、油温等诸多因素有关。例如某660MW机组存在的＃1、＃2瓦轴振，与调门开启方式十分敏感，引起基频振动大幅波动，故障原因说法不一，实际故障原因是调门开启方式改变，引起轴颈在轴瓦内发生位移，改变了轴瓦油膜刚度所致。带负荷下振动大，故障原因也有两个，一是转子稳定不平衡大；二是转子存在明显热弯曲，其中两个故障与振动大的关系都是相互关联的。
4 机组中心不正与不对中?
现场机组一旦发生振动，传统的做法是：一查轴瓦乌金接触；二查轴瓦紧力；三查机组中心，消除振动带有一定的盲目性，成功率也不是很高，应该通过振动频率的监测分层次分析诊断，确定振动类型，达到标本兼治的目的。正确的机组中心应包括三项内容，一是转子与汽缸或静子的同心度；二是轴系连接同心度和平直度；三是各轴承座标高、左右位置。一般检修中转子找正，对刚性和半挠性联轴器来说，并不是在找转子中心，而是在找各轴瓦载荷分配，与轴系连接是否同心无关。不对中也不是指大修中转子找正，所呈现的圆周、端面偏差，而是指联轴器螺栓拧紧后的轴系连接同心度和平直度偏差，这才是引起普通强迫振动的激振力之一，而且还应扭转目前大修中所谓找转子找中心，实际不是找转子中心，而是无意识地在找冷态下轴瓦载荷的分配，与轴系是否同心无关。真正找轴系是否同心，应将联轴器螺栓拧紧，检测轴系同心度和平直度。
合理找正的方法：垂直、水平方向紧固4条螺栓后，测量两联轴器外圆的晃度，若晃度值大于0.03mm，将高点盘至正上方，用铜棒轻轻击打。直至4个螺栓都紧固完成，测量晃度值小于0.03mm，剩余螺栓以此类推。若紧固过程中出现螺栓穿不进的情况，应为联轴器加工不良造成，可以进行适当铰孔和螺栓上涂抹红丹粉与螺栓孔研磨，打磨螺栓直至装配合格为止。
5 案例一 转子动静碰磨表象
汽轮发电机组转动部件与静止部件的碰磨是运行中常见的故障，动静碰磨分为两类，一类是发生在转轴处，其中又分为径向和轴向碰磨两种；通常发生在隔板汽封、叶片围带汽封以及轴端汽封部位，径向碰磨还可能发生在各轴承的油挡、汽封片部位。发电机的径向碰磨通常发生在密封瓦处。另一类是发生在非转轴处，例如叶轮与隔板、叶片或围带与汽缸或隔板套。这是两种性质、振动特征完全不同的两类碰磨。第一类碰磨因对转轴产生径向不均匀加热，引起热弯曲，产生不平衡振动，这是对机组安全运行威胁最为严重的振动故障之一；第二类碰磨从理论上说会引起干磨擦自振，但由于转子转速很高，动静部分一旦接触，接触部分很快被磨损或熔化，脱离接触。例如，叶轮与隔板、叶片围带与汽缸发生了严重碰磨（揭缸后才发现），机组隔板处磨损量达10-15mm，熔化的铁水将叶轮平衡孔堵塞，但查找当时的机组振动记录，各瓦振动并没有出现明显异常。转轴碰磨引起机组振动突然增大，这是运行最常见的振动故障之一。碰磨的现场诊断是一项难度比较大的技术，如果认定了碰磨，常需要开缸处理，工作量较大，这就要求诊断的高准确性。
合理诊断的方法：现场运行人员在启机过程常采取“听诊：的方法，对碰磨进行的确定。但是双层缸通流部分的碰磨声很难辨别。目前主要还是根据振幅、频谱和轴心轨迹进行判断。
6 案例二 盘车紧急停运造成转子弯曲的误区
很多人主观认为当缸温较高时，一旦停止盘车，转子会发生永久弯曲，为此当转子无法盘动时，则采手动或钢丝绳强制盘动转子，这种操作是错误的。因为当缸温很高（450℃以上）时，停止盘车主要危害，一是因轴颈温度过高传至轴瓦乌金，会使其软化；二是转子产生热弯曲。因此防止乌金软化，轴瓦润滑油必须保证。理论计算得知，这种情况转轴温度梯度不大，形成热应力远小于材料屈服极限，转子不会产生永久弯曲。大量实践证明，即使长时间停止盘车，转子是没有发生永久弯曲。相反，当动静间隙消失转子卡住时，强制盘动转子，将会造成轴封、转轴磨损和轴瓦乌金碾压。
合理措施的方法：此时合理的操作是采用闷缸措施，即破坏真空、切断所有来汽和疏水，保证轴瓦润滑油，待上下缸温差减小后，再定期和连续盘车。所以在今后的运行、检修工作中，机组发生故障时一定要理清思路，对故障原因和具体部件做出判断，通过比较分析进行逐个排除，避免出现故障原因不明时，对设备部件盲目的解体检查，再寻找振动原因的方式。
7 案例三 转子结构型式、中心孔堵头脱落的危害
转子是汽轮机中所有部件的组合，转子的作用是承受蒸汽对所有工作叶片的回转力，并带动发电机转子、主油泵、调速器转动。其结构形式分整锻转子、套装转子、焊接转子和组合转子等。（1）整锻转子：由一整体锻件制成，叶轮联轴器、推力盘和主轴构成一个整体，这种转子的热稳定性最好，但是制造困难麻烦，而且出了问题修复困难。（2）套装转子：叶轮是通过热套套在大轴上的，制造成本低，但是在高温下容易松动，通常只用于中小型机组中。（3）焊接转子：由若干个实心轮盘和两个端轴拼焊而成。这种转子热稳定性也好，但是对焊接技术要求很高。（4）组合转子：高压部分为整锻式，低压部分为套装式。如100MW机组高压转子、200MW机组中压转子。
转子中心孔作用：（1）可除去转子轴心杂物和金相疏松部分，保证强度。（2）借助该孔便于探伤，检查转子质量。（3）可通过定期测量了解转子的蠕变情况，进一步计算转子的剩余寿命。（4）在保证转子刚度的条件下，减轻转子的重量。
汽轮机正常运行中因转子中心孔堵头脱落，引起机组的不平衡振动，从而造成各轴瓦振动大机组被迫停机。中心孔堵头脱落运行中很难发现，引起转子堵头脱落振动的先决条件有两个，一是转轴必须具有中心孔，才有堵头；二是堵头对应处是波形节联轴器。运行中有可能发生因振动或其他原因，堵头由直径较小处突然掉到直径较大的波形节内，振动会突然增大，但有时运行很长时间，甚至停机盘车时，堵头才掉下，仅从振动变化特征上分析、诊断，转子是否存在自由活动部件脱落，在实际工作中很难从理论上推断。很多专家当找不到主观原因时就采取揭缸、轴瓦检查、复查转子中心、转子弯曲检查等方式一点点排查，造成时间和人工的无谓耗费。
合理检查的方法：实际问题很简单，事物的发展都是有一定规律，盘车时使用听音棒在能引起机组振动的几个位置点先排查一遍，如果有异音重点排查分析，也许就会找到问题的关键点，揭开对轮连接的轴承盖，拆卸对轮螺栓，找到掉落的堵头，按标准的工艺流程恢复就行。
8 结 论：
机组振动原因每次都不相同，检修过程中除了要仔细核对数据符合质量要求外，运行或开机过程中遇见机组振动，我们应该针对振动型式来进行振动原因分析查找，运用合理的推理诊断，对检修和运行过程中的数据进行详细分析判断。查找引起振动的原因，通过不同的手段找到解决问题的办法。
参考文献：
[1]施维新，柔性转子与平衡技术。
[2]施维新、石静波，汽轮发电机组振动与事故。
论文作者:王栓,焦海
论文发表刊物:《电力技术》2016年第3期
论文发表时间:2016/7/14
标签：转子论文; 机组论文; 轴瓦论文; 故障论文; 联轴器论文; 原因论文; 螺栓论文; 《电力技术》2016年第3期论文;