汽轮机振动故障诊断技术探讨

谢 亮

陕西延长石油榆林煤化有限公司，陕西 榆林 719000

自上世纪80年代以来，国内若干套大型甲醇项目、热能发电项目以及硫铁矿制酸等项目的相继建成投产，汽轮机就广泛应用于能源化工行业，并得到不断的发展。如汽轮机在热能发电装置中主要是利用锅炉燃煤产生高压过热蒸汽驱动发电机进行发电，并取得了很好的经济效益。而汽轮机系统在日常运行管理中要求比较高，检修就是一项难道大，技术要求高的工作，主要工作大致有检查汽轮机中心、轴瓦间隙、油质均符合技术要求，动静之间摩擦而产生振动加剧等等，本文就振动故障诊断技术对汽轮机进行初步的探讨。

1 汽轮机结构及其振动特点分析

1.1 汽轮机结构分析

汽轮机的结构从运动方面来看可以分为转动部分和静止部分，转动部分一般由主轴、叶轮、叶片和联轴器等部件构成，而静止部分即是由汽缸、进汽部分、喷嘴、滑销系统、隔板、汽封、加热系统和轴承等部件组织。在实践过程中，通常是为使机组能达到快速启动这一功能，通常把汽缸分为高压缸、中压缸和排汽缸，其间采用隔板分离，部分汽机还设有中轴系统，以期提高机组性能。机组一般有两个径向轴承和两个推力轴承，有的采用双推力支承联合轴，也有的采用单转子三支承结构，现今一般采用椭圆轴承和可倾轴承。在使用汽轮机时，为了可以在机组中灵活启停时减小盘车力矩，避免磨损轴承，可以通过加装高压顶轴装置和低速自动盘车装置来实现。

1.2 汽轮机振动特点分析

第一次启动升速至过临界转速的过程中，从轴承振动较小现象可以判断，汽轮机转子和拖带机组转子目前的平衡状态是比较好的。如果要停机后在汽轮机末级叶轮进行配重，应当先把空载3000r/min时的下轴承基频振动降下到安全线以下才可以进行。机组配置后再次启动的情况下，通常是要求轴承的垂直振动为15祄，带负荷20mW时振动基本不变。振动升到91.7祄时，要及时打闸停机，这时大轴挠度比开机增大100祄。当第三次启动时，后汽封温度达300℃，这一次启动过程中，启动升速过程到20mW负荷，振动开始快速突升到90.7祄，被迫打闸停机。当振动突增后，振动继续增加，轴承振动一旦开始爬升很快发散至报警值，说明振动故障逐次恶化。

2 汽轮机振动故障诊断

2.1 故障诊断的准确率低的原因分析

振动诊断技术在各汽轮机使用厂已普遍采用，造成实际应用中准确率低的原因主要是对掌握振动特征、故障机理的重要性认识不足、习惯于反向推理和注意力集中在直观可见的故障上。当遇到振动问题时，主要还是凭个人经验和习惯做法去处理。振动诊断的实际价值在于可以有效、及时地消除振动。当故障诊断的准确率高于50%，那么消振指导作用非常突出；但另一种情况不可忽视，就是准确率为20%～30%时，消振还有可能是一种误导的。习惯于反向推理有两方面的，一方面是正向推理法，另一方面即是反向推理法。正向推理法是在明确认识机组振动故障范围的前提下使用的，这也是这种方法一般滞后于故障诊断发现使用的原因。从实践中看，在振动故障诊断中采用正向推理不多，主要是因为没有普遍关注新诊断方法的应用以及对机组振动故障范围的认识不够。而对故障分析时常用的一种方法即是反向推理法，这种具有依据振动特征反推故障的特点，可以得到各种不同的结论，引导处理振动故障，从而可以降低了故障诊断的准确率。笔者在多年工作中发现，人们往往有这样一个习惯，机组一旦发生振动，往往将注意力集中在机组已发现的一些故障上。这种注意力集中在直观可见的故障上可以说，不能称为振动诊断，而是分析寻找故障,其准确率显然不会高。

2.2 振动故障诊断步骤

改变传统的习惯提高振动故障诊断准确率的最有途径。为了让诊断故障准确率更高，可以按两个步骤来进行，第一步是先确定振动的类别。可以观察振动频谱和另外的特征，把各种振动进行归类。确定故障原因后，再进行判断。第二步是在先查明轴承座刚度正常与否，再看激振力故障原因。第三步是保证转子不平衡力、不平衡电磁力、轴系连接同心度和平直度偏差故障现象真实性后，再确定是否是稳定的普通强迫振动，从而诊断出故障类型。

3 结论

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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