汽轮机出现异常振动原因分析与探讨

袁春光

（哈尔滨电气国际工程有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150000）

1 汽轮机常见异常振动的分析及解决对策

汽轮机的异常震动现象，其诱发因素可以具体的概括为以下几个方面：

1.1 汽轮发电机的油膜震荡

1.1.1 油膜震荡产生原因

发电机油膜自激震荡是由于汽轮发电机转子在轴承油膜上高速旋转时，丧失稳定性的结果。稳定时，转轴是围绕轴线旋转的。当失稳后。一方面，转轴围绕其轴线旋转；另一方面，该轴线本身还围绕平衡点涡动。轴线的涡动频率总保持大约等于转子转速的一半，故又称半速涡动。当半速涡动的涡动速度同转子的临界转速相重合时，半速涡动被共振放大，就表现为激烈的振动。油膜振动具有下列特征：第一，油膜震荡一经发生，振幅便很快的增加，使机组产生激烈振动。这种振动随着转速的升高，振幅并不减小。失稳而半速涡动可能较早。而油膜震荡则总是在2倍于第一临界转速之后出现。第二，当油膜震荡时，振动的主频率约等于发电机的一阶临界转速，且不随转速升高而改变。第三，由于发生油膜震荡，振幅将不只是于转速一致的工频振动，而且还有低频分量。第四，当发生油膜震荡的轴承，顶轴油压也发生剧烈摆动，轴承内有明显的金属撞击声。第五，当油膜震荡严重时，仔细观察可以看到主轴的外露部分在颤动。

1.1.2 处理油膜震荡的措施

通过大量的实践经验总结和数据分析，我们基本上总结出以下几点具体的应对油膜震荡的措施：首先，可以适当的提升轴瓦比压的数据值；其次，尽量的缩小轴瓦之间的间隔，这样就能够很好的控制震动的频率和强度；再次，尽量的压低轴瓦和轴颈之间的角度；最后，可以根据实际需要选用不同型号的润滑油，出现幽默震荡时，应该使用粘性比较小的润滑油。此外，震荡发生主要是由于各个部位的受力不均匀，出现了力的偏差，尽量实现两侧的受力平衡，也是一个比较好的处理办法。当然在实际的处理过程中，实际措施需要根据实际情况进行灵活选择，这与操作人员的工作经验和业务能力密切相关。

1.2 汽轮发电机的汽流激振

1.2.1 汽流激振产生的原因

气流引发的汽轮机震动是有一定的特征的，在进行处理时，首先可以依据这些特征进行震动性质的划分，便于进而采取处理的措施。具体特征主要有：（1）当汽轮机的运动负荷超过其最大的额定数值时，汽轮机的轴承承载能力会发生变化，进而导致急速的震动，当负荷减少时，震动也随之逐渐的减小；（2）强烈振动的频率约等于或低于高压转子一阶临界转速；（3）气流引发的汽轮机转动方向是顺时针方向的。（4）发生汽流激振的部位在高压转子或再热中压转子段。

其原因主要是由于叶片受不均衡的气体来流冲击就会发生汽流激振；对于大型机组，由于末级较长，气体在叶片末端膨胀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。

1.2.2 汽流激振故障解决对策

气流引发的震动异常处理措施比较复杂，通常需要对该汽轮机的震动现象和震动强度进行综合性的数据分析和调查。为了提高故障处理的能力和故障处理措施的质量，需要进行至少一年的震动和运行状况数据汇总，并将这些数据做成一个数据曲线，通过对数据曲线的变化和幅度分析，最终明确气流的强弱分布。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避免汽流激振。

1.3 汽轮发电机转子热弯曲

1.3.1 转子热弯曲产生原因分析

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起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。当弯曲的作用大于不平衡量时，振幅的减小发生在临界转速以上。

1.3.2 转子热弯曲故障解决措施

转子在运行一定时间后，或者是长时间运行后，由于高温作业，容易产生变形，进而导致运行的震动。对于这种现象，没有比较好的处理办法，主要的措施是更换新的转子。

1.4 汽轮发电机的摩擦振动

1.4.1 摩擦振动产生原因

摩擦振动的特征：一是，由于转子热弯曲将产生新的不平衡力，因此振动信号的主频仍为工频。但是由于受到冲击和一些非线性因数的影响，可能会出现少量分频、倍频和高频分量，有时波形存在“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。涡动等现象，但实际有影响的主要是转子热弯曲。由于重摩擦侧温度高于轻摩擦侧，导致转子径向截面上温度不均匀，局部加热造成转子热弯曲，产生一个新的不平衡力作用到转子上引起振动。

1.4.2 摩擦振动故障解决对策

汽轮机运行一定时间后，会产生相应的磨损，可能导致局部构建出现磨损。因此，需要定期对其进行系统的检查。通常情况下，需要安排专业的机械检查人员，对所有的汽轮机进行整体检查，主要以设备的运行状况为主，发现有严重摩擦的现象，及时采取措施制止。这样就能够防患于未然，既能够减少机械维护的费用，又能够延长汽轮机的使用寿命。

2 对汽轮机异常振动故障采取的措施

由于汽轮机故障的原因比较复杂，所以在进行故障处理时，也需要进行具体问题的具体分析，通常来说汽轮机故障产生可能在安装的过程中、运行的过程中、以及后期的养护过程中等，笔者结合相关的工作经验和理论技术，提出了如下几种常见的故障处理办法，希望能够在实际的操作中给相关工作人员一定的参考和借鉴。

2.1 汽轮机的振动频率问题

汽轮机的震动是存在频率的，对于震动故障的解决，首先应该明确分析其频率的具体数值。从物理学的角度分析，汽轮机的频率与汽轮机震动的相位密切相关。通常来说，升速时振动与转速的二次方成正比，转速高振动大，振动的频率主要是1X，振动的相位一般不变化及相邻相位出现相同或相反，且重复性好。

2.2 汽轮机的振动与负荷的关系

汽轮机的振动与负荷有一定的关系，负荷数值超过额定数值之后，受力就会出现不均匀，这样，汽轮机自然会发生振动。另外，由于高温导致的热变形也是发生振动的一个重要原因。

结语

未来，我国电力企业的汽轮机养护和管理工作必须形成一个完整的体系，进行相关专业人员的定期业务培训，从汽轮机的安装到使用再到后期的养护，都需要由专业的负责人员来完成，并将发现的问题和故障及时记录和存档，以便于后期相关问题的处理。通过系统化的管理和操作，未来我国汽轮机的整体应用水平必然会提升。

[1]牟法海，侯锐，王文营，等.超临界空冷660MW汽轮机组不稳定振动原因分析与处理[J].汽轮机技术，2012.

[2]李新凯，刘全义，关小彪，等.空气压缩机汽轮机异常轴振动原因分析与处理[J].化肥工业，2011.