汽轮机组振动过大问题探析

神华准能公司发电厂 马鹏飞

汽轮机组振动过大问题探析

神华准能公司发电厂 马鹏飞

一、汽轮机组振动过大问题的危害

汽轮机组在运行中振动过大，可能造成以下危害。

1. 若剧烈振动发生在机头，有可能直接导致危急保安器动作，引起停机事故。

2. 致使汽轮机内部产生动静摩擦。严重的振动还会使汽轮机内部的动静叶片相对距离发生偏移，致使高低压缸端部轴封发生不正常磨损。

3. 滑销受损。过大的振动会使汽轮机的滑销系统严重磨损，滑销系统过度磨损又会直接影响到机组的正常热力膨胀与收缩，从而引起更严重的事故。

4. 过大的振动会造成某些螺丝钉松脱、断裂，引起汽轮机固定基础松动，甚至造成机组彻底报废。

5. 对于水冷发电机来说，振动过于剧烈会引起发电机冷却水管断裂或脱口，发生冷却水大量泄漏。

6. 异常振动会使大轴发生弯曲，甚至会使发动机滑环和电刷磨损加剧、静子槽楔松动、绝缘磨损等，造成发电机或励磁机事故。

7. 长期的振动会使汽轮机转动部件发生疲劳磨损，降低转动部件的耐疲劳强度。

8. 激烈的振动会使调速系统工作不稳定，引起调速系统失常。

9. 长期的超限振动会对运行人员的身体造成危害。

二、产生汽轮机组振动过大问题的原因

汽轮机组在启动和运行中产生振动是比较普遍的现象。引起汽轮发电机组振动过大的原因很多，但都主要与汽轮机的设计、制造、安装、检修和运行管理的水平息息相关。就运行管理方面来说，主要有以下两方面的原因。

1.机组在运行中产生大轴（汽轮机与发动机轴系）的中心偏移，引起振动过大。

（1）机组启动时，如果暖机时间不充分，引起高低压缸受热膨胀不均匀，或者滑销系统卡涩，使汽缸不能自由膨胀，均会使汽缸相对转子发生歪斜，使机组产生不正常的偏移， 引起振动超限。另外，暖机时间不充分还会引起差胀超限，产生动静摩擦，加剧振动。

（2）机组在运行中若真空出现非正常的极速下降，将使排汽温度升高，低压缸和转子膨胀不均，后轴承向上抬升，进而破坏机组的动平衡中心，引起轴系振动超限。

（3）靠背轮安装不正确。由于汽轮机的转子轴系是一个非常复杂的弹性系统，中心找正是一项复杂的工作，安装时的些许疏忽就会使中心找正工作出现偏差，机组轴系中心发生偏移，导致在运行时产生振动，此种振动往往会随机组负荷的变化而成比例变化。

（4）机组长期违规在进汽温度超过设计规范的条件下运行。过高或过低的蒸汽参数会使汽轮机的上下缸温差过大，膨胀收缩不均匀，极易造成机组轴系中心移位超限，引起振动超限。

（5）机组在长期的运行中，由于没有严格执行运行规程的相关规定，致使大轴漂偏超限，引起轴系中心不正。

（6）汽轮机长期运行引起大轴和轴瓦的过度磨损，致使轴瓦间隙超限，也会引起汽轮机轴瓦振动超限。

2.转子动平衡不均匀也会引起汽轮机组振动过大问题。

（1） 运行中汽轮机叶片折断，平衡块脱落，使转子质量不平衡。如发电机转子绕组松动或不平衡等，均会使转子在运行中产生质量不平衡。转子上出现质量不平衡时，转子每转一周，就要受到一次不平衡质量所产生的离心力的冲击，这种离心力会周期作用，久而久之就会发生振动超限。

（2）水冲击而引起振动。当锅炉输送的新蒸汽参数不合格时，里面混合的不饱和蒸汽中的水珠被裹挟进入汽轮机内，发生水冲击，将造成汽轮机转子轴向推力急剧增加，进而产生剧烈的不平衡扭矩，使转子产生剧烈的振动。轴向推力过大甚至会烧毁推力瓦块，破坏结合面。运行中的除氧器满水造成轴封供汽带水，也会使汽轮机转子断面冷却变形，发生振动超限。

（3）发电机内部故障引起振动。如发电机转子与定子之间的空气间隙不均匀造成磁通分布不均（这类振动的主要特点就是转子的振动会引起钉子的倍频振动），发电机转子绕组短路等，会使发动机内部电磁力不均衡，这样就会引起发动机转子振动超限影响到轴系的振动超限。

（4） 汽轮机机械安装部件松动而引起振动。汽轮机外部零件如地脚螺丝、基础等在长期的周期作用力下会发生松动，如果没有及时发现，松动过于严重，就会引起机组振动超限。

（5）由于润滑油压过低或过高，润滑油温过高或过低，润滑油量不足或油中带水，使油膜难以形成，或者油膜失稳引起油膜振荡，进而引起汽轮机振动超限。

（6）汽轮机在运行中负荷过大会使转子和轴瓦的承受刚度超过设计刚度，致使重心偏移，使振动超限。

三、对汽轮机组振动过大问题的处理

一些振动在初期可能比较轻微，但是这种轻微的振动往往会蕴含着突变，绝对不能掉以轻心。还有一部分振动产生突然，发展迅猛，后果也往往十分严重，此时就应该当机立断地停机，否则就可能造成机毁人亡。所以在汽轮机组的启动和运行中，必须对机组的振动进行严密监视，采取严密的预防和保护措施。初期发生振动时，应立即检查凝汽器真空、高低压缸差胀、轴向位移、气缸温度变化、主汽参数、润滑油温油压、推力瓦块的温度等参数，如若异常及时加以调整，使其恢复正常。如果振动超限，则应立即拉闸停机，防止长时间振动对设备造成重大伤害。尽可能多地及时记录下发生振动的第一时间的各种原始数据，以便事后进行故障分析。停机后一定要等转子温度下降到规定值后方可停止转子转动，以防转子弯曲变形。处理汽轮机振动问题时，切记不可操之过急，应及时组织有关人员全面分析产生振动的原因，排除原因后方可再次启动。当振动过大而影响整个机组的安全运行时，就应及时拉闸停机，待检修完成后方可重新启动汽轮机组。

四、结论

以上仅是笔者几年来从事汽轮机组运行工作中，对汽轮机组振动的危害、原因及处理办法的一些总结。汽轮发电机组的大部分事故，尤其是比较严重的设备损坏事故，起初都在一定程度上表现出某种异常的振动，而这种轻微的振动往往得不到值班员足够的重视，致使事故被无限放大乃至机毁人亡。因此当汽轮机组发生异常振动的时候一定要全面分析个中原委，尽可能将事故隐患消灭于萌芽阶段。