(华电忻州广宇煤电有限公司)
摘要：汽轮机组异常振动是火电厂汽轮机日常运行中最常见的故障之一，其主要原因是由于气流激振、转子热变形、摩擦等因素的影响而产生。因此在此类故障的处理中，对汽轮机异常振动原因判定格外重要，只有查明根源才能对症下药。
关键词：汽轮机；异常振动；原因分析
引言
随着机械化的发展，人们应用机械的地方越来越大，对机械的要求也越来越高，但是在进展中发现会有很多不足之处，比如汽轮机出现异常振动等问题，这严重影响了机械化的进展，因此必须引起我们的重视，现就其原因进行分析。
一、振动过大的危害
(1)端部轴封磨损。低压端部轴封磨损。密封作用被破坏， 空气漏入低压缸中，因而破坏真空，高压端部轴封磨损，自高压缸向外漏汽增大，会使转子轴颈局部受热而发生弯曲，蒸汽进入轴系中使润滑油内混入水分，破坏了油膜，并进而引起轴瓦乌金熔化。同时，漏汽损失增大，还会影响机组的经济性。
(2)隔板轴封磨损。隔板轴封磨损严重时，将使级间漏汽增大。除影响经济性外，还会增加转子上的轴向推力，以致引起推 力瓦块乌金熔化。
(3)滑销磨损。滑销严重磨损时，会影响机组的正常热膨胀，从而会进一步引起更严重的事故。
(4)轴瓦乌金龟裂，紧固螺钉松脱、断裂。
(5)转动部件材料的疲劳强度降低，将引起叶片、轮盘等损坏。
(6)调速系统不稳定。调速系统不稳定，将引起调速系统事故。
(7)危急遮断器误动作。
(8)发电机励磁机部件松动、损坏。
二、汽轮机异常振动原因分析及方法
2.1转子质量不平衡
实际过程中总有一些因素造成转子的质量不平衡，例如：（1）制造上的误差：材料密度的不匀，不同轴度，不圆度，热处理不均匀；（2）装配不正确：装配部件的中心线与轴线不同轴；（3）转子产生变形：磨损不均匀，轴在运转和温度下变形。
由它引起的汽轮机振动有以下原因：（1）转子圆周质量重新分布或转子附加了新的不平衡质量。包括叶片和围带脱落、叶轮损坏，汽轮机转子更换叶片和发电机转子重新绕制后未很好平衡、叶片不均衡的损伤或叶片不均衡的沉积盐垢。
（2）转子惯性轴相对转动轴线的偏移。包括轴上紧固件的松动、转子挠曲、装配中键与键槽歪斜、叶轮装配质量不好、运行中转子材料热不稳定、热不平衡及动静碰触、不正确的启动和停机等。
2.2转子弯度
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启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。由于引起了转子弯曲变形而导致机组异常振动。转子永久性弯曲和临时性弯曲是两种不同的故障，但其故障机理相同，都与转子质量偏心类似，因而都会产生与质量偏心类似的旋转矢量激振力。此外，与质心偏离不同之处在于轴弯曲会使两端产生锥形运动，因而在轴向还会产生较大的工频振动。另外，转轴弯曲时，由于弯曲产生的弹力和转子不平衡所产生的离心力相位不同，两者之间相互作用会有所抵消，转轴的振幅在某个转速下会有所减小，即在某个转速上，转轴的振幅会产生一个“凹谷”，这点与不平衡转子动力特性有所不同。当弯曲的作用小于不衡量时，振幅的减少发生在临界转速以下；当弯曲作用大于不平衡量时，振幅的减少就发生在临界转速以上。针对转子热变形的故障处理就是更换新的转子以减低机组异常振动，没有振动力的产生机组也就不会出现异常振动。
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2.3中心不正
汽轮机找中心工作，是机组安装检修过程中一个极其重要的环节。下文对难度较大的机组轴系按联轴器找中心过程从理论推导到实践应用做了详细的介绍，并总结了其中的方法与规律。可依据这些规律，在生产实践中将测量数值代入相关公式，即可由计算结果的正负值判断调整量的大小与方向。
中心不正的危害中心不正的危害很多，下面就两个常见且十分重要的方面加以论述：
造成个别支承轴承负荷过重、轴承钨金磨损、润滑油温升高以最常见的两转子四个轴承支撑结构为例, 转子按联轴器找中心时，中心符合标准的情况下,两转子的重量会均匀地被四个轴承承担。中心不正时会对轴瓦负荷的均匀分配产生影响，有三种可能：一是联轴器端面张口值超标；二是联轴器圆周差超标；三是即存在联轴器端面张口超标又存在联轴器圆周差超标。
2.4油膜自激震荡
滑动轴承工作时，轴颈支承在油膜上高速旋转，在一定条件下，油膜反过来激励轴颈，使轴颈产生强烈振动，这种现象即为油膜振荡。发生油膜振荡时轴颈振幅很大，会引起轴承油膜破裂、轴颈与轴瓦碰撞甚至损坏。另外，因其振动频率刚好等于转子的第一临界转速，成为转子的共振激发力，使转子发生共振，可能导致转轴损坏。半速涡动时振幅不大，虽然不会破坏油膜，但长期工作，会引起零件的松动和疲劳损坏。因此半速涡动和油膜振荡都应设法消除。
2.5汽流激振
气流激振导致的汽轮机异常振动主要具备下述两点特征：（1） 产生量值较大的低频分量;(2) 振动的增幅会明显受到汽轮机运行参数的影响，存在显著的突发特点。此类振动产生的缘由主要是汽轮机转子叶片末端在紊乱气流的影响下产生不均衡气流而导致。针对此类振动常见的应对措施为不间断地调整汽轮机机组给水量并调节高压调速气阀，确定造成气流激振的机组运行状态，通过降低负荷变化速率和规避导致气流激振负荷范围的方法避免气流激振再次出现。
2.6汽轮机调速系统故障
汽轮机日常运行中时常会出现调速气门摆动现象，这种摆动极易引起汽轮机轴瓦振动的大幅增加，威胁汽轮机稳定有效运行。具体表现可归纳为以下几点：(1) 汽轮机启动时转子不易定速，转速的摆动可达±20 r/min;(2) 汽轮机运行时主泵口油压会经常出现瞬间的大幅起落;(3) 机组运行时，高压调速气门会发生左右的大幅摆动，尤其是阀门位置，振动极为明显，甚至会导致轴瓦的损毁。对于此类故障常用的处理措施有：
a) 对调节系统的管路进行改良。
b) 增强油质管理，定期对汽轮机中的过滤装置进行全面检测，及时更换失效或损坏的过滤器。
c) 加强对汽轮机电液伺服阀的维护管理，定期清洗和更换阀内滤网。
2.7轴承的轴向振动
（1）直接造成机组事故，机组振动大保护跳机；（2）损坏机组零部件；（3）动静部分严重损坏；（4）损坏机组转子。
汽轮发电机轴承振动大的原因有很多，首先从轴承本身来说，可能是轴承本身结构的问题，轴承与轴之间的间隙不合适过大，轴瓦加工不良造成震动。还有就是轴的弯曲度过大。润滑油的油质和油温对轴承的工作也有很大影响，若是由于油膜震荡引起的震动要改善润滑油的工作情况。还有可能是发电机与汽轮机相连接时中心度不合格引起震动，也可能是联轴器未连接妥当。在运行时，汽轮机的负荷变化引起汽轮机的受热膨胀的变化也会影响轴承的震动。整个机组的基础，轴承座的牢固性都会影响其震动。
三、总结
汽轮机发电机组在设计制造、安装、检修和运行几个方面都可能会引起汽轮机的振动异常，这些都会引发发电厂的安全运行，从而影响经济效益，故此必须引起有关领导的注重，并且针对问题及时分析原因，积极解决，趋利避害。同时检测人员也要细心、耐心，发现不足，及时纠正，必要时可以进行一系列检验，找出不足。
参考文献：
[1] 邢晓玲.浅谈轴承对电动机轴向振动的影响[J].天津市电机工程学会2009年学术会论文集2009年.
[2] 苗晓鹏，夏新涛.滚子轴承减振降噪技术的探讨[J].安阳工学报，2005（5）：15-17.
[3]王志超.某化工公司烃压缩机组的汽轮机的振动异常的分析与诊断[D].华东理工大学,2014-06-10.
论文作者:魏栋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/10
标签：转子论文; 汽轮机论文; 机组论文; 油膜论文; 联轴器论文; 轴承论文; 轴颈论文; 《电力设备》2017年第35期论文;