摘要：通过在线监测系统，该机组高中压转子都存在低频振动的现象，而且有越来越严重甚至有超过运行规程规定值的趋势，已经到了不得不停机检修的状态，通过这次检修，有必要对机组低频振动的现象、产生的原因以及机理进行深入的探索总结，这将对今后的工作产生积极的影响。
关键词：发电厂；汽轮机；低频振动；原因；分析
1导言
长期生产实际证明，长时间的低频振动会对汽轮机本体产生难以估计的损坏，较大的振幅甚至会对汽轮机轴瓦造成严重损坏，因此，对于汽轮机专业技术人员，研究掌握振动出现的原因并且深入研究其控制方法是有积极意义的，可以防患于未然，避免发生汽轮机损坏的严重事故。
2汽轮机概述
公元1世纪，亚历山大的希罗记述的利用蒸汽反作用力而旋转的汽转球，又称为风神轮，是最早的反动式汽轮机的雏形。1629年，意大利的Gde布兰卡提出由一股蒸汽冲击叶片而旋转的转轮。1882年，瑞典的C.G.Pde拉瓦尔制成第一台5马力（3.67千瓦）的单级冲动式汽轮机。
19世纪末，瑞典拉瓦尔和英国帕森斯分别创制了实用的汽轮机。拉瓦尔于1882年制成了第一台5马力（3.67千瓦）的单级冲动式汽轮机，并解决了有关的喷嘴设计和强度设计问题。单级冲动式汽轮机功率很小，已很少采用。
20世纪初，法国拉托和瑞士佐莱分别制造了多级冲动式汽轮机。多级结构为增大汽轮机功率开拓了道路，已被广泛采用，机组功率不断增大。帕森斯在1884年取得英国专利，制成了第一台10马力的多级反动式汽轮机，这台汽轮机的功率和效率在当时都占领先地位。
20世纪初，美国的柯蒂斯制成多个速度级的汽轮机，每个速度级一般有两列动叶，在第一列动叶后在汽缸上装有导向叶片，将气流导向第二列动叶。速度级的汽轮机只用于小型的汽轮机上，主要驱动泵、鼓风机等，也常用作中小型多级汽轮机的第一级。
3低频振动产生的原因
一是从采集到的数据分析可以得出，低频振动发生时其频带较宽，但其主要频率集中在25Hz附近，这种现象与机组发生半速涡动的状态一样，为低频振动提供能量的主要来源就是转子本身转动的产生的能量。道理很简单，在汽轮机正常运行时，轴系转动搅动润滑油，润滑油也以一定的速度随着轴做圆周运动。但是润滑油转动速度并不一致，其速度和离轴心的距离有关系，越靠近轴表面的润滑油其速度基本和轴的转速保持一致，而到了轴承壁的位置，这里的润滑油基本不动，相对轴的速度就为零，因此，可简单的认为润滑油的平均速度是转子轴转速的1/2。于是润滑油的涡动就会形成主频为25Hz的一个频带，这个频率与高中压转子的第一临界速度相近，这就会产生共振而造成振动突然增大，超出允许范围很多。
二是汽轮机组油膜的压力与振动的大小也有很大的关系。这是因为，在汽轮机中油膜压力的大小通常与轴承所承受的负荷大小成正比。当负荷重的情况下，油膜压力大，这时机组运行平稳。相反，负荷较轻的时候油膜压力也比较小，这时机组运行不稳定，非常容易产生低频振动，并且发生的部位往往是机组的1#轴承。这是因为，汽轮机运行状态下，凝结器为真空和灌水的状态，3#与4#轴承座会降低，此时低压转子中心前移，2号轴承形成支点，从而导致1号轴承上翘，油膜压力降低；此外高中压转子安装方式为落地式轴承，高中缸的猫爪会对轴承座进行加热，机组轴承温度会升高60-70℃左右，如果机组中心在冷态下的调整量不足，1、2号轴承负荷较轻从而发生机组低频振动。
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4国际发展状况
一是1882年瑞典工程师拉瓦尔设计制造出了第一台单级冲动式汽轮机，随后在1884年英国工程师帕森斯设计制造了第一台单级反动式汽轮机，虽然那时的汽轮机与现代汽轮机相比结构非常简单，但是推动了汽轮机在世界范围内的应用，被广泛应用在电站、航海和大型工业中。
二是在60年代，世界工业发达的国家生产的汽轮机已经达到500—600MW等级水平。1972年瑞士ABB公司制造的1300MW双轴全速汽轮机在美国投入运行，设计参数达到24Mpa，蒸汽温度538°C，3600rpm；1974年西德KWU公司制造的1300MW单轴半速（1500 rpm）饱和蒸汽参数汽轮机投入运行；1982年世界上最大的1200MW单轴全速汽轮机在前苏联投入运行，压力24 Mpa，蒸汽温度540°C。
三是世界各国都在研究大容量、高参数汽轮机的研究和开发，如俄罗斯正在研究2000MW汽轮机。主要是大容量汽轮机有如下特点：首先降低单位功率投资成本。如800MW机组比500MW汽轮机的千瓦造价低17%；1200MW机组比800MW机组的千瓦造价低15%—20%。其次提高运行经济性。
5降低机组低频振动的措施
一是通过控制机组运行中干扰力的产生。主要是维持转子运行过程中速度和润滑油膜的粘度保持正比关系，避免大的扰动里将油膜破坏，从而杜绝发生低频振动。其归纳为以下几种具体措施：通过对机组中高低压转子动平衡测试，已经在线调整机组中心位置，保证机组旋转部分的良好转动性能，从而降低振动；增加机组对轮之间连接的刚度，避免机组负荷变化而产生的冲击，通过改进机组对轮连接时紧固的方式方法，采用长伸长量螺栓同时紧固时采用电动液压扳手进行反复转圈紧固，保证对轮连接强度，避免运行中振动导致框量的产生；遇到机组大修的情况可反复调整高中压转子动静部分的间隙，务必使其保持一致，从而可以有效的减小气流冲击作用，使气流对转子各个方向的作用效果相同，从而不会产生扰动力，保持转子的平稳运转。
二是增加1号瓦转子轴颈处油膜的压力。我厂目前安装的200MW机组的振动监视结果中可以看出在1号瓦轴颈处的油膜压力偏小，运行中发生低频振动的情况非常明显。造成油膜压力小的原因可以归纳为以下几种：从汽轮机转子结构来说，低压转子的两端轴承座落在排汽缸上，高中压转子与低压转子相连后，由于机组运行中循环水的自重和加上低压缸内部真空度很高，导致轴承座标高降低，而低压转子的重量是高压转子的两倍，若此机组的中心差没有调整合适，就会以2号轴承为支点上翘，而使导致1#轴轴颈处的油膜压力降低；机组高中压缸两端的猫爪分别在1，2号轴承的轴承座上，由于猫爪和汽缸的产生的热量将传到轴承座，从而导致轴承座温度升高；如果1号轴颈处的油膜压力偏低，机组在运行中的振动特性与汽流的作用有很大的关系。
6结论
通过长时间对汽轮机低频振动现象的诊断以及故障处理，在实际中积累了大量的宝贵经验，能够对本厂汽轮机组低频振动现象进行检查、分析、诊断、排除。保证汽轮机组运行的良好状态。
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论文作者:朱青海
论文发表刊物:《基层建设》2017年第32期
论文发表时间:2018/1/31
标签：汽轮机论文; 机组论文; 转子论文; 低频论文; 油膜论文; 轴承论文; 速度论文; 《基层建设》2017年第32期论文;