浅析发电厂汽轮机异常振动的原因及解决措施

肖鹏+郭勇

摘 要：为了进一步确保城市经济得到良好得发展，能够促使企业用电实现可靠的目的，电厂是否可以正常运作是关键所在，而汽轮机在电厂运作中扮演着重要得角色。所以，加大汽轮机的维护力度是确保企业可以顺利开展的重要途径。基于此，本文主要从以下几个方面进行研究，并提出合理化建议，提供给相关人士，供以借鉴。

关键词：汽轮机；异常振动；故障排除；振动监测

一般情况下，就转动机械而言，产生细微的振动是难以控制的，振动幅度小于规定范围都可以称之为正常振动。而本文所指的振动，简单的说是比以往的振幅要高些，尤其是已经大于相关标准，这个时候就叫做异常振动。不管是哪种异常振动都会对设备带来不利影响。基于此，本文从以下几个方面进行分析，并提出合理化建议，提供给需要的朋友，仅供参考。

1 汽轮机异常振动原因

由于汽轮机组在发点企业中扮演着重要的角色。但是久而久之会因为运作时间较长亦或是关键部位受到损坏等因素，汽轮机组出现问题的情况时有发生，这样就会对发电机组的顺利运行带来不利影响。由于汽轮机组出现异常振动的情况会受到诸多因素的影响，只要是和该机组接触的任何设备都有可能会引发异常振动，例如疏水、油质等。所以，相关人员对汽轮机出现的异常情况进行分析是必要的发展趋势，只有准确的了解产生问题的根本原因才能够采取相应得手段解决，从而确保汽轮机组可以顺利的运行。

1.1 中心不正而引起振动

1.1.1 汽轮机启动时，如暖机时间不够，升速或加负荷太快。将引起汽缸受热膨胀不均匀，或者调节系统有卡涩，使汽缸不能自由膨胀，均会使汽缸对转子发生相对歪斜，机组产生不正常的位移，造成振动。

1.1.2 机组在运行中若真空下降，将使排汽温度升高，后轴承上抬。因而破坏机组的中心，引起振动。

1.1.3 机组大修后靠背轮安装不正确。中心没有找准确，因而运行时产生振动，且此振动是随负荷的增加而增加。

1.2 转子质量不平衡而引起振动

1.2.1 运行中叶片折断，脱落或不均匀磨损、腐蚀、结垢，使转子发生质量不平衡。如发电机转子绕组松动或不平衡等，均会使转子发生质量不平衡。由上述两个方面的原因，转子上出现质量不平衡时，则转子每转一周，就要受到一次不平衡质量所产生的离心力的冲击，这种离心力周期作用的结果，就是发生振动。

1.2.2 转子发生弹性弯曲而引起振动。转子发生弯曲，即使不引起汽轮机动静部件之间的摩擦，也会引起振动，其振动特性和由于转子质量不平衡振动的情况类似，不同之处是这种振动显著地表现为轴向振动，尤其当通过临界转速时，其轴向振幅增大得更为显著。

1.3 汽流激振现象

一般情况下，气流激振主要体现在以下两个特点：第一个特点是会发生较低的低频分量；第二是由于振动频率的增加会致使运行所得到的参数有些显著的效果，并且增大应当呈现出突发性的状态，例如负荷。这个主要原因是由于叶片在经过不规则的气流进行冲击而出现了气流激振得情况。就大型机组而言，因为末级较长，而气体在叶片膨胀末端出现了流道紊乱的现象也会在某种程度上出现气流激振的情况；轴封也会在某一时期呈现出气流激振的情况。

1.4 转子热变形导致的机组异常振动

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。

1.5 摩擦振动的原因

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。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。摩擦振动的机理：对汽轮机转子来讲，摩擦可以产生抖动、涡动等现象，但实际有影响的主要是转子热弯曲。

2 汽轮机异常振动的解决措施

2.1 汽轮机组汽流激振

当汽轮机组出现问题的时候，相关人员需要做好相应的记录，并对机组振动所产生的有关数据进行记载，还应当记载机组处于满负荷时所产生的数据，并做出详细的曲线图，对曲线的基本情况有一定的了解。利用对负荷速率调整的方式，可以对某一时间段的变化情况进行掌握，并对曲线发生的改变引起重视。相关人员可以在调整汽门重调特性的同时，将气流激振进行消除。可以理解為是在确定气流激振得具体情况以后，所采取的相关措施，从而有效控制气流激振得出现频率。

2.2 转子热变形导致异常振动

和质心偏离产生差异的主要因素是是轴在弯曲的时候会致使两边呈现出锥形运动的状态，所以在轴向还会出现一些工频振动的情况。不仅仅如此，转轴在弯曲的情况下，因为弯曲所形成的弹力及其转子不平衡的出现都致使得到的离心力存在一定的差异性，两者之间经过互相作用而出现抵消的情况，转轴所产生的振幅能够在某个转速下不断的减小，也就是在某个转速上面出现“凹谷”的现象，这种情况和不平衡转子动力特点存在一定的区别。当弯曲所产生的作用大于衡量的情况下，振幅的减少通常是在临界转速以下；而在弯曲所产生的作用小于不平衡量的情况下，振幅的减少一般都是在临界转速的上面。依据转子热变形所产生的故障处理通常采取的方法是更换另一个转子，这样做的目的是为了减少机组出现异常振动的概率。

2.3 利用传感器进行有效的保护

汽轮机振动监视和保护系统以及由其所组成的信号报警系统和保护控制系统，是保护汽轮机安全运行的重要设备。机组应装设振动保护装置，当振动超过极限值时，发出脉冲信号去驱动保护控制电路，自动关闭主汽门，实行紧急停机，并通知工作人员，以保护机组安全。

3 结论

总而言之，汽轮机组出现异常振动的情况下，不但会对机组自身带来不利影响，而且还会对发电系统带来一定的损失，致使该系统无法顺利供电。所以，相关人员一定要采取恰当的手段减少发生异常振动出现的概率。在接收机组的前期阶段，应当对机组得具体状况做好详细的检查。在实际生产的时候，还应当对产生异常振动的情况进行分析，从而确保供电的顺利运作。

参考文献

[1]徐德明，林敏.600MW机组异常振动成因及处理对策分析[J].科技展望，2014（17）.

[2]王秀英.电厂电机异常振动的诊断及处理分析[J].科技创新与应用，2013（26）.

[3]毕大成.600MW机组异常振动故障分析[J].中国新技术新产品，2012（21）.

[4]高登.汽轮机组异常振动分析与故障排除[J].科技创新与应用，2013（24）.