摘要：火力发电厂汽轮机轴瓦振动问题，直接影响着机组安全稳定运行。引起汽轮机的振动因素很多且复杂多变。贵州黔西中水发电有限公司二期扩建工程1×660MW超临界汽轮机由上海汽轮机厂设计制造。汽轮机为超临界、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、双背压、凝汽式、九级回热汽轮机，型号为N660-24.2/566/566，最大功率为701.139 MW（VWO工况），最大连续出力为686.981 MW（T-MCR），额定出力660MW，其特点是取消了主油泵，运行中由1台交流油泵提供润滑油，另一台备用，直流油泵作为紧急停机事故油泵，也取消了机械超速保护，采用双回路电超速。本文就汽轮发电机组的振动，针对现场常见的轴系振动做一下简要分析、探讨。
关键词：汽轮机；异常振动；分析
贵州黔西中水发电有限公司二期扩建工程1×660MW超临界汽轮机 该汽轮机的整个流通部分由四个汽缸组成，即一个高压缸、一个双流中压缸和两个双流低压缸。对应四个汽缸的转子由五个径向轴承支承，并通过刚性联轴器将四个转子连为一体，汽轮机低压转子B通过刚性联轴器与发电机转子相连。
1.转子的自身质量不平衡
汽轮发电机组转子的质量不平衡产生的原因有三个：原始不平衡；转动过程中的部件飞脱；松动以及转子的热弯曲。原始不平衡是主要原因。
（1）原始质量不平衡。
原始质量不平衡指的是转子开始转动之前在转子上已经有的不平衡。它通常是在加工制造过程中产生的，或是在检修时更换转动部件造成的。它的、最显著特征是“稳定”，这个稳定是指在一定的转速下振动特征稳定，振幅和相位受机组参数影响不大，与升速或带负荷的时间延续没有直接的关联，也不受启动方式的影响。
（2）转动部件飞脱和松动
汽轮发电机组振动发生转动部件飞脱可能有叶片．围带.拉筋以及平衡块；发生松动的部件可能有转子线圈、槽楔、联轴器等。飞脱时产生的工频振动是突发性的，在数秒内以某一瓦振或轴振为主，振幅迅速增大到一个固定值，相位也同时出现一个固定的变化。相邻轴承振动也会增大，但变化的量值不及前者大。这种故障一般发生在机组带有某一负荷的情况。
（3）转子热弯曲
转子热弯曲引起的质量不平衡的主要特征是工频振动随时间的变化，随机组参数的提高和高参数下运行时间的延续，工频振幅逐渐增大，相位也随之缓慢变化，一定时间内这种变化趋缓，基本保持不变。存在热弯曲的转子降速过程的振幅，尤其是过临界转速时的振幅，要比转子温度低启机升速时的振幅大。新机转子的热弯曲一般来自材质热应力。这种热弯曲是固有的，可重复的，因而可用加平衡块的方法处理。有时运行原因也会导致热弯曲，如汽缸进水.进冷空气、、汽缸膨胀不畅造成动静间隙变化动静摩擦等。只要没有使转子发生永久塑性变形，这类热弯曲都是可以恢复的，引起热弯曲的根源消除后，工频振动大的现象也会随之自行消失。
2.油膜涡动和油膜震荡
油膜涡动和油膜振荡是滑动轴承中由于油膜的动力学特性而引起的一种自激振动。
油膜涡动一般是由于过大的轴承磨损或间隙，不合适的轴承设计，润滑油参数的改变等因素引起的。根据振动频谱很容易识别油膜涡动，其出现时的振动频率接近转速频率的一半，随着转速的提高，油膜涡动的故障特征频率与转速频率之比也保持在一个定值上始终不变，常称为半速涡动。
油膜涡动和油膜振荡是两个不同的概念，它们之间既有区别，又有着密切的联系。当机组出现油膜涡动，而且油膜涡动频率等于系统的固有频率时就会发生油膜振荡。油膜振荡只有在运行转速大于二倍转子临界转速的情况下才可能发生。当转速升至二倍临界转速时，涡动频率非常接近转子临界转速，因此产生共振而引起很大的振动。通常一旦发生油膜振荡，无论转速继续升至多少，涡动频率将总保持为转子一阶临界转速频率。
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转子发生油膜振荡时一般具有以下特征：
A时间波形发生畸变，表现为不规则的周期信号，通常是在工频的波形上面叠加了幅值很大的低频信号；
B 在频谱图中，转子的固有频率ω0处的频率分量的幅值最为突出
C 油膜振荡发生在工作转速大于二倍一阶临界转速的时候，在这之后，即使工作转速继续升高，其振荡的特征频率基本不变；
D 油膜振荡的发生和消失具有突然性，并带有惯性效应，也就是说，升速时产生油膜振荡的转速要高于降速时油膜振荡消失的转速；
E 油膜振荡时，转子的涡动方向与转子转动的方向相同，为正进动；
F油膜振荡剧烈时，随着油膜的破坏，振荡停止，油膜恢复后，振荡又再次发生。如此持续下去，轴颈与轴承会不断碰摩，产生撞击声，轴承内的油膜压力有较大的波动；
3、轴承缺陷
轴瓦损坏主要为轴瓦磨损造成轴颈磨损、乌金脱胎、裂纹、掉块、磨毛等缺陷，引起轴瓦接触角及轴瓦侧隙变化，进而影响油膜的稳定形成，加快轴瓦自然磨损，导致轴系振动加剧。另外轴承支撑刚性不足，也是诱发振动的原因。一旦轴承支撑刚性不足，使转子的自振频率降低，造成原来不致发生共振的转子出现共振，转子振动的振幅放大，使原来合格的振动，变为不合格振动。轴承支撑刚性不足，有设计问题，也有安装运行的问题。原设计轴承座的支撑刚性就不足，或安装时轴承与台板之间支撑面不平，造成轴承座不稳，或在运行中轴承座因受力而抬起，与台板之间出现间隙。同时，还存在轴瓦紧力不够或轴瓦垫铁松动的原因。
联轴器缺陷或对中不良。由于联轴器对中不良，或联轴器缺陷，造成机组振动，除了诱发轴承失稳引起油膜振荡之外，其他方面都是由于转子质量不平衡而引起的，故具有质量不平衡振动的特点。它与质量不平衡引起的振动之间的差别是：质量不平衡的转子，起两端轴承的振幅较大，而联轴器对中不良引起的振动，联轴器两侧轴承的振幅比较大。常见的缺陷有联轴器联结螺栓松动、联轴器与保护罩壳摩擦等。
4、发电机电磁力不平衡
在汽轮发电机组带负荷运行时，发电机转子励磁电流产生的磁场与静子输出电流产生的磁场之间有电磁力的作用。如果发电机转子磁场与静子磁场同心，且两者之间的气隙沿圆周方向均匀，两磁极的电磁力大小相等、方向相反、相互平衡。但往往会出现这种情况会使转子两极的电磁力不平衡，激发发电机转子振动。（1）发电机转子和静子不同心。
（2）发电机转子线圈匝间短路造成磁场偏心。
（3）发电机静子铁心振动。
由于电磁力的大小与发电机转子励磁电流和发电机的负荷成正比，因此电磁力引起振动，有一个共同特点：起振幅的大小与发电机转子励磁电流和机组负荷的大小成正比。可以通过改变励磁电流或机组负荷，观察振动的变化进行判断。另一个特点是振动发生在发电机部分。
5、运行操作因素影响
生产运行过程中对汽轮机本体参数加强监视，发现参数异常及时调整。主汽压力变化将改变主汽调门开度变化从而影响汽轮机轴瓦震动。发现主汽调门进气方式改变导致震动变化应及时调整，降低主汽压力避免机组震动大跳机。低压缸轴封供汽温度变化影响低压缸盖震的变化。润滑油温度影响影响汽轮机振动比较明显，所以润滑油温度必须处于一个可控范围内，严禁出现断油烧瓦事件发生，因此，当机组发生跳闸时，应立即启动直流润滑油泵运行作为首要操作，防止发生断油烧瓦事件；润滑油质的好坏也可能造成振动变化，因此，必须保证润滑油颗粒度及水份合格。真空影响排汽温度变化和整个轴系轴向推力变化。
6、结束语：
生产现场过程中涉及汽轮机震动的因素很多，如蒸汽温度、蒸汽压力、润滑油压、润滑油温度、轴封供汽温度、真空、励磁电流、排汽温度等等。汽轮机异常振动时汽轮机运行过程中比较复杂，所以针对问题要具体分析。根据现场实际、故障特征进行科学分析，积极借助于TSI监测手段和科学的分析方法，对轴瓦振动异常变化进行对比分析，最终找到引起异常振动的原因。
参考文献：
[1]《汽轮机原理及运行》 主编：陈汝庆 [M].北京：中国电力出版社 2000年
[2]《汽轮机分侧》 主编：郭延秋，[M].北京：中国电力出版社，2003年
论文作者:缪荣海
论文发表刊物:《电力设备》2019年第12期
论文发表时间:2019/10/23
标签：转子论文; 油膜论文; 汽轮机论文; 联轴器论文; 转速论文; 轴瓦论文; 不平衡论文; 《电力设备》2019年第12期论文;