电厂汽轮机组异常振动与排除

张忠伟 李海玲

（北方联合电力海勃湾发电厂，内蒙古 乌海 016034）

在电厂的发电系统设备当中，汽轮机做为其中重要的组成部分，其稳定的运行十分关键，对整个系统都有着极其重要的意义。汽轮机为了保证电厂电力的正常供应，需要处于长期的运转状态，在运转时受到多种因素的，所以很难避免故障的发生，目前汽轮机故障中其机组的异常振动是十分常见的故障，此故障发生的原因较为复杂，机组任何一个构件都可能引起异常振动，因此在日常汽轮机运行中，对其异常振动故障的分析和排除则成为汽轮机日常维护的重要内容之一，只有有效的排除了异常振动，才能保证机组的稳定运行，保证正常的电力供应。

1 汽轮机组常见异常震动的分析与排除

汽轮机组在正常运行时，每当引发生异常振动时，可以从汽流激振、转子热变形、摩擦振动等三个方面进行检查。在大多数的异常振动中都是由于这三个方面的原因引志的，因此对这三个方面可以进行详细的分析，从而查出引起汽轮机振动的原因。

1.1 汽流激振现象与故障排除

汽流激振有两个主要特征：一是应该出现较大量值的低频分量；二是振动的增大受运行参数的影响明显，如负荷，且增大应该呈突发性。其原因主要是由于叶片受不均衡的气体流冲击就会发生汽流激振；对于大型机组，由于末级较长，气体在叶片膨胀末端产生流道紊乱也可能发生汽流激振现象；轴封也可能发生汽流激振现象。对汽轮机汽流激振的故障进行分析需要较多的时间才能观察到，因为要对每次振动的数据进行分析，做出成组的曲线，从而观察曲线变化的趋势，从而寻求出科学的解决方案。对于汽流激振故障的处理可以通过改变升降负荷速率或是在不同负荷时调整汽轮机的高压调速汽门来消除气流故障。简单的说就是确定机组产生汽流激振的工作状态，采用减低负荷变化率和避开产生汽流激振的负荷范围的方式来避免汽流激振的产生。

1.2 转子热变形导致的机组异常振动特征、原因及排除

在汽轮组冷启动完成定速后带负荷的阶段，一倍频振幅会有所增加，转子的温度会上升，同时蒸汽的参数也会发生变化，转子内温度的升高会使材质内的应力进行释放，同时一倍频振动增大，此时相位也会有所变化，从而导致转子在应力作用下发生热变形，从而导致机组产生异常振动，威胁机组的运行安全。转子的弯曲故障发生时，有永久性和临时性之分，但二者的故障机理是相同的，所产生的旋转矢量激振力都是一样的，这点与转子质量的偏心相类似，但有一点是不同的，就是轴弯曲时会两端产生锥形运动，同时还有较大的工频振动发生，这点是与转子质量偏心相区别的。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平衡量时，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。没有了振动力的产生机组也就不会出现异常振动。

1.3 摩擦振动的特征、原因与排除摩擦振动的特征：

一是转子的热弯曲所产生的不平衡力不会影响振动信号的主频信号，但由于部分冲击力和非线性因数的影响，会有分频、倍频和高频分量的少量产生，同时波形有时也会有“削顶”现象。

二是发生摩擦时，振动的幅值和相位都具有波动特性，波动持续时间可能比较长。摩擦严重时，幅值和相位不再波动，振幅会急剧增大。

三是降速过临界时的振动一般较正常升速时大，停机后转子静止时，测量大轴的晃度比原始值明显增加。

汽轮机的转子在运转过程中会因摩擦而产生抖动、涡动等情况，转子在运转过程中其周围各点的摩擦程度是不一样的，试探程度大的部位其因摩擦所产生的热量就多，因此重摩擦部位的温度较其他部位就会高很多，这样在转子的截面上就会因温度不均匀而造成局部过热部位发生热弯曲，转子局部的弯曲会产生一个不平衡力，从而引起振动的发生。

2 关于汽轮机异常振动故障原因查询步骤的分析

汽轮机运行中其瓦盖和轴承会发生异常的振动变化，引起这种异常振动的原因较多，在查找时需要根据引起振动的不同原因进行来源的查找，通常在查找时应注意以下几个要素：振动的频率是1X，2X，1/2X等。振动的相位是否有变化及相邻轴承相位的关系。振动的稳定性如何（指随转速、负荷、温度、励磁电流、时间、等的变化是否变化）。例如汽轮机转子质量不平衡会有下列现象：升速时振动与转速的二次方成正比，转速高振动大。特别过临界时振动比以往大得多。振动的频率主要是1X。振动的相位一般不变化及相邻轴承相位出现同相或反相。振动的稳定性好（在振动没有引起磨擦的情况下），且重复性好。根据振动特征与日常检测维修记录多方面分析，找出故障原因最终排除。另外对于一些原本设计上有通病的机组，要做好心理准备并牢记其故障点，一旦出现情况首先要检查设计缺陷部件。

结语

在电厂的正常运行中，汽轮机发生异常振动故障是较为常见的，很难避免，因此对于此类故障的发生，需要进行详细的观察和分析，对于能不拆解机组的尽量避免拆解，可以根据故障点的维修记录来确认故障的运行状态，对于确定的故障内零部件是新更换过的，需要对故障点进行重新的确认，因为新更换的零件在短期内发生故障的机率要小得多，因此在对汽轮机出现异常振动的原因进行分析时要格外的认真，确保故障点判断的准确性，避免误拆的可能。从而保证故障的有效排除，保证机组的稳定运行，为人们供应高质量的电力。

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