汽輪機異常振動原因分析及預防對策

摘要：汽輪機異常振動造成機組非正常停機在電廠運行中占一定比例，影響機組運行的安全性和企業的經濟性。分析汽輪機異常振動產生原因，結合運行提出相應的預防對策。

關鍵詞：汽輪機 異常振動 原因分析 預防

1 前言

汽輪發電機組的振動大小，是評價機組運行可靠性的重要指標。對轉動機械來說，微小的振動是不可避免的，但是機組轉動中振幅比原有水平增大，特別是增大到超過允許標準的振動，就是異常振動。異常振動會導致機組運行的安全性。

2 異常振動原因分析

判斷異常的振動因素比較復雜，但從形成原因方面來看可分成三大類。一是結構方面的原因：即與機組設計、構造方面的缺點有關，這種原因是由制造廠帶來的，如果不從結構方面采取措施就不易消除；二是安裝方面的原因：即機組在組合裝配和現場安裝方面，工藝質量不達要求；三是運行方面的原因：即由機組不正確的運行操作造成或由機組操作過度磨損形成。

3 處理措施及預防對策

在檢修過程中，重新對汽輪機轉子進行檢查并嚴格按照工藝安裝新葉片，避免動靜碰撞摩擦；在運行中，我們要根據機組的結構特點及運行工況，合理地設計和調整各部位的動靜間隙，認真分析轉子和汽缸的膨脹特點和變化規律，在起動、停機和變工況時注意對脹差的控制和調整；機組起停過程中，嚴格控制上下缸溫差、蒸汽參數的變化、監視段壓力及軸的竄動。運行中防止水沖擊，停機后嚴防汽缸進冷氣、冷水；起動前及升速過程中，嚴格監視轉子晃度和振動，不得在超限增況下強行起動。加強對運行人員的崗位技能培訓，運行人員在上崗過程中，嚴格按照運行規程認真監測汽輪機組的運行情況，定點定時對各瓦進行測振工作，及早發現問題，解決問題，尤其是啟機時對暖機時間一定要把握到位。一般機組異常振動原因是多方面的，針對原因，制定出一些預防措施來防止汽輪機在運行中軸瓦振動的增大。

3.1 轉子質量不平衡。轉子質量不平衡占機組振動故障的80% 左右。轉子質量不平衡產生的原因主要有：原始不平衡、轉動過程中的部件飛脫和松動。原始不平衡通常是在加工制造過程中造成的，也有可能是在檢修工作過程中質量不過關造成的。針對這種情況，要求機組在每年的大修中一定要嚴把檢修質量關。轉動過程中的部件飛脫有可能是葉片、圍帶、拉金和平衡質量塊。而發生松動的部件可能有護環、轉子線圈、槽楔和聯軸器。這些部件的飛脫或松動都會造成汽輪機組的異常振動。所以在每年的大修中，一定要仔細檢查機組的內部組件是否松動和脫離，一旦發現，要及時處理。

3.2 轉子的彎曲。生產工作中一旦機組發生了永久性彎曲，將會使企業蒙受巨大的經濟損失。當發生永久性彎曲時，可直接用直軸處理的方法解決。在平時的運行工作中，我們也應采取以下措施，防止發生永久性彎曲事故。安裝方面：汽輪機安裝時，考慮熱狀態變化，合理調整動靜間隙，以保證在正常運行工況下不會發生動靜摩擦。運行方面：汽缸應具有良好的保溫條件，保證在正常起動和停機過程中不產生過大的上下部溫差；主蒸汽、再熱蒸汽及抽氣管道必須有完善的疏水系統。在停機后注意切斷與公用系統相連的各種水源，嚴防汽缸進水；運行中加強對機組振動的監視，及早發現動靜摩擦；在第一臨界轉速以下汽輪機軸承振動達到0.04mm時，必須打閘停機，不得盲目升速或降速暖機。起動前必須認真檢查主軸的晃度、上下缸溫差及沖轉參數，在沖轉條件不具備情況下，嚴禁起動。

3.3 油膜失穩和氣流激振。油膜失穩和氣流激振是一種自激振動，自激振動的出現與轉速或負荷密切相關。維持這種振動的能量來自于系統自身內部的某種機制。在實際的運行中，最常見的軸系動力失穩有：滑動軸承油膜失穩造成的半速渦動和油膜振蕩、氣流激振、轉軸材料內阻引起的不穩定振動、轉軸和套裝葉輪之間的內摩擦以及中心孔進油造成的振動等。因此，我們在生產工作中一定要嚴密監視機組的負荷與轉速，以便判斷油膜失穩和氣流激振所帶來的振動故障。

3.4 結構剛度不足。結構剛度不足是指機組支撐結構剛度過低。這里所說的“剛度”，泛指轉子支撐- 缸體- 基礎整個系統的剛度。剛度不足多發生在低壓轉子，剛度不足不會成為機組振動的直接原因。在不平衡量很小的情況下，只要沒有發生動靜碰摩，即使支承剛度過低也不會出現振動問題。

3.5 聯軸器不對中。聯軸器一般有三種不對中：平行不對中、角度不對中、綜合不對中。它們會給機組帶來下列后果：轉子連接處將產生兩倍頻作用的彎矩和剪切力；相鄰軸承將承受工頻徑向作用力。兩種力的作用都將使轉軸的軸承受力情況惡化，對結構和安全產生不利影響。因此，預防此種故障的最主要措施就是在大修中保證機組的安裝質量。

3.6 裂紋轉子。汽輪發電機組轉子出現裂紋的故障一般不多見。但這種故障一旦開始出現，對設備的威脅就會十分嚴重。杜絕因裂紋轉子產生的振動故障，在大修的時候，檢修人員一定要仔細認真觀察轉子的表面光滑情況并及時發現轉子的裂紋。

3.7 轉子中心孔進油。汽輪機轉子中心孔進油在現場時有發生。造成進油的原因通常有兩種可能：中心孔探傷后油沒有及時清理干凈，殘存在孔內；大軸端部堵頭不嚴，運轉起來后由于孔內外壓差使得潤滑油被逐漸吸入孔內。一旦確定振動是由中心孔進油所造成的，只有取下軸端堵頭，清理中心孔。

3.8 轉子截面剛度不對稱。汽輪發電機組軸系中可能出現截面剛度不對稱的是發電機轉子。在面對截面剛度不對稱導致的汽輪機組振動故障時，由于轉子兩個主軸方向剛度差別越大，1/2臨界轉速的響應峰值和兩倍頻激振力也越高。因此我們通常采取的措施是降低這個剛度差，通常在發電機轉子本體的大齒表面沿軸向銑出一定數量的圓弧形橫向月牙槽。槽深為轉子本體半徑的1/4～1/5。

4 結論

分析了汽輪發電機組異常振動的產生原因，并結合運行和檢修經驗，做出了處理措施和預防對策，對保證機組的正常安全運行起到了知道作用。

參考文獻

[1] 范紅艷.淺談引起汽輪機普通強迫振動的原因[J].科技信息，2008(6)

[2] 錢進.汽輪機轉子振動試驗與分析[D].重慶大學，2008-10-01