摘要：汽轮机的振动是电厂机组是否安全运行的重要标志之一。随着我国经济建设的发展，我国的发电技术也越来越先进，甚至走在世界的前沿。而作为火电厂中重要的组成部分——汽轮机，在生产运行时往往会发生的振动，其发生故障的原因有多种。本文从汽轮机的结构及特点出发，同时结合汽轮机运行特点提出汽轮机振动的故障原因分析，针对这些原因，提出了故障的查找和确定的先进测量技术方法，以此给汽轮机的维修带来很好的技术支持。
关键词：汽轮机；振动故障；分析技术
1 前言
汽轮机是电力企业的重要发电设备，它高效的运行机制是电厂安全工作的关键要素。然而，汽轮机的振动故障通常是制约其正常工作的重要因素，汽轮机的振动故障常常会对机组的整体运作带来极其不利的影响。与此同时，汽轮机的振动水平是制约其工作质量的重要标准。就实际情况来说，汽轮机的振动故障原因难以判定，需要耗费大量时间来分析，对此本文将就汽轮机的振动故障展开系统讨论。
2. 汽轮机常见异常振动的分析
2.1零部件松动与机组膨胀
汽轮机轴瓦对汽轮机中的转子起支撑作用，同时汽轮机中的很大一部分部件处于高温工作状态下，当温度控制出现异常时，会导致汽轮机中的部件发生不均匀膨胀，使汽轮机转子变形，加大机组振幅甚至发生部件碰撞。在汽轮机运行过程中，各种振动会使零部件发生松动，无法有效对汽轮机中的部件进行约束，导致振动幅度变大，尤其是当汽轮机转子发生零部件松动时，在汽轮机运行过程中，会在转子高速旋转时产生离心力，导致汽轮机不能满足平衡要求，加大轴瓦振幅。
2.2油膜震荡产生原因
发电机油膜自激震荡是由于汽轮发电机转子在轴承油膜上高速旋转时，丧失稳定性的结果。稳定时，转轴是围绕轴线旋转的。当失稳后。一方面，转轴围绕其轴线旋转；另一方面，该轴线本身还围绕平衡点涡动。轴线的涡动频率总保持大约等于转子转速的一半，故又称半速涡动。当半速涡动的涡动速度同转子的临界转速相重合时，半速涡动被共振放大，就表现为激烈的振动。油膜振动具有下列特征：第一，油膜震荡一经发生，振幅便很快的增加，使机组产生激烈振动。这种振动随着转速的升高，振幅并不减小。失稳而半速涡动可能较早。而油膜震荡则总是在2倍于第一临界转速之后出现。第二，当油膜震荡时，振动的主频率约等于发电机的一阶临界转速，且不随转速升高而改变。第三，由于发生油膜震荡，振幅将不只是于转速一致的工频振动，而且还有低频分量。第四，当发生油膜震荡的轴承，顶轴油压也发生剧烈摆动，轴承内有明显的金属撞击声。第五，当油膜震荡严重时，仔细观察可以看到主轴的外露部分在颤动。
2.3汽流激振产生的原因
气流引发的汽轮机震动是有一定的特征的，在进行处理时，首先可以依据这些特征进行震动性质的划分，便于进而采取处理的措施。具体特征主要有：（1）当汽轮机的运动负荷超过其最大的额定数值时，汽轮机的轴承承载能力会发生变化，进而导致急速的震动，当负荷减少时，震动也随之逐渐的减小；（2）强烈振动的频率约等于或低于高压转子一阶临界转速；（3）气流引发的汽轮机转动方向是顺时针方向的。（4）发生汽流激振的部位在高压转子或再热中压转子段。
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，气体在叶片末端膨胀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。
2.4转子热弯曲产生原因分析
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起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。当弯曲的作用大于不平衡量时，振幅的减小发生在临界转速以上。
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2.5摩擦振动产生原因
摩擦振动的特征：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“削顶”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。涡动等现象，但实际有影响的主要是转子热弯曲。由于重摩擦侧温度高于轻摩擦侧，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。
3 解决措施
3.1机组膨胀与温度改进措施
机组膨胀由多种原因引起，从形成原因角度可分为滑销系统故障和温度控制不合格，所以要避免发生机组膨胀，可以从这几方面考虑，要对滑销系统进行定期检查，并在发现问题时及时修复和进行设施更换。而温度改进需要从多方面入手，在汽轮机组运行前进行均匀预热，并要对缸体进行保温，除此之外，需要对润滑油温、轴封温度和排汽温度进行监测，当发现温度不满足工作要求时及时采取相应措施，可以通过建设自动控温系统满足这一要求。
3.2处理油膜震荡的措施
通过大量的实践经验总结和数据分析，我们基本上总结出以下几点具体的应对油膜震荡的措施：首先，可以适当的提升轴瓦比压的数据值；其次，尽量的缩小轴瓦之间的间隔，这样就能够很好的控制震动的频率和强度；再次，尽量的压低轴瓦和轴颈之间的角度；最后，可以根据实际需要选用不同型号的润滑油，出现幽默震荡时，应该使用粘性比较小的润滑油。此外，震荡发生主要是由于各个部位的受力不均匀，出现了力的偏差，尽量实现两侧的受力平衡，也是一个比较好的处理办法。当然在实际的处理过程中，实际措施需要根据实际情况进行灵活选择，这与操作人员的工作经验和业务能力密切相关。
3.3汽流激振故障解决对策
气流引发的震动异常处理措施比较复杂，通常需要对该汽轮机的震动现象和震动强度进行综合性的数据分析和调查。为了提高故障处理的能力和故障处理措施的质量，需要进行至少一年的震动和运行状况数据汇总，并将这些数据做成一个数据曲线，通过对数据曲线的变化和幅度分析，最终明确气流的强弱分布。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避免汽流激振。
3.4转子热弯曲故障解决措施
转子在运行一定时间后，或者是长时间运行后，由于高温作业，容易产生变形，进而导致运行的震动。对于这种现象，没有比较好的处理办法，主要的措施是更换新的转子。
3.5摩擦振动故障解决对策
汽轮机运行一定时间后，会产生相应的磨损，可能导致局部构建出现磨损。因此，需要定期对其进行系统的检查。通常情况下，需要安排专业的机械检查人员，对所有的汽轮机进行整体检查，主要以设备的运行状况为主，发现有严重摩擦的现象，及时采取措施制止。这样就能够防患于未然，既能够减少机械维护的费用，又能够延长汽轮机的使用寿命。
4 结束语
引起汽轮机振动的因素很多，几乎所有的故障都会不同程度地反映到汽轮机上，国内目前就大多数而言，振动故障诊断的准确率是较低的，振动诊断方法从直观寻找，但诊断方对其准确率的重大影响，目前还没有引起普遍的重视。为了更准确地诊断汽轮机振动的原因，应掌握各种故障的振动机理和了解设备的各方面信息，对设备的情况进行综合分析，提高故障原因判断的准确性，从而可以更好的为生产服务。
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论文作者:王华
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
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