汽輪機異常振動分析與排除

王雙良

摘要：火電廠作為一個國家重要的基礎建設，其安全可靠的運行尤為重要，因此火電廠里的關鍵設備汽輪機的可靠安全運行與火電廠的安全供電息息相關。因為在汽輪機的使用當中，不可避免會發生一些故障和出現一些問題，這其中以汽輪機的異常振動更為突出，而造成汽輪機異常振動的原因有很多，找到其原因并且快速、高效的解決非常重要，否則可能最后造成非常嚴重的財產損失和人員安全。本文主要分析探討了汽輪機異常振動與排除情況，以供參閱。

關鍵詞：汽輪機;異常振動;排除

汽輪機主要應用于發電系統，避免汽輪機出現運行故障是提高發電可靠性的重要方法。汽輪機在長期運行工作中，會出現汽輪機摩擦損壞的問題，當汽輪機出現異常振動故障時，會直接影響發電系統的正常工作。如若汽輪機在運行工作中出現異常振動問題，則整個發電系統已經存有安全隱患，對汽輪機的運行影響極為嚴重，應當分析汽輪機異常振動的原因，采取適宜的排除措施，使汽輪機能夠繼續正常運行。通過對汽輪機異常振動故障進行檢查，及時檢修汽輪機異常振動問題，可以提高汽輪機的運行效率，避免汽輪機發生異常問題。

1汽輪機異常振動原因分析

汽輪機組擔負著火力發電企業發電任務的重點。由于運行時間長，關鍵部位長期磨損等原因，汽輪機組故障長出現，這嚴重影響了發電機組的正常運行。汽輪機組異常振動是汽輪機常見故障中較為復雜的一種故障。由于機組的振動往往受多方面的影響，只要跟機本體有關的任何一個設備或介質都會是振動的原因，比如進汽參數、疏水、油溫、油質等等。因此，針對汽輪機異常振動原因的分析就顯得尤為重要，只有查實原因才能對癥維修。針對導致汽輪機異常振動的各個原因分析是維修汽輪機異常振動的關鍵。

2汽輪機組常見異常震動的分析與排除

2.1汽流激振現象與故障排除

油膜自激震蕩是因汽輪機的發電機轉子處于軸承油膜之上進行高速旋轉之時，出現了穩定性喪失現象后所導致的。而正常情況下，轉軸是圍繞著軸線進行規律性旋轉的;當發生失穩時，轉軸則會一方面繼續繞其軸線旋轉;同時該軸線本身還會出現圍繞平衡點進行禍動。此時，軸線的禍動頻率基本會保持在轉子轉速的一半，即半速禍動。而在半速禍動禍動速度恰恰與轉子臨界轉速出現重合時，就會導致半速禍動被共振放大，由于就會發生較為激烈的振動。其主要特征如下：首先，汽輪機發生油膜震蕩之后，其振幅會出現快速增加，導致整個機組發生較為激烈的振動;與此同時，此振動還會跟隨轉速的升高，振幅不會出現減小。而失穩及半速禍動可能出現較早，但是油膜震蕩的出現通常是在2倍于第一臨界轉速后。其次，發生油膜震蕩時，其振動的主頻率則基本會等于整體發電機一階臨界轉速，同時，還不會根據轉速的提升而發生改變。第三，發生油膜震蕩時所出現的振幅，不單單是于轉速相一致的工頻振動，還會出現低頻分量。第四，發生油膜震蕩之后的軸承其頂軸油壓也會出現較為激烈的變化，與此同時，軸承內部還會出現較為明顯、清晰的金屬撞擊聲團。第五，當油膜震蕩情況較為嚴重時，可用肉眼觀察到外露的主軸部分的顫動。排除方法：首先，可適當、合理地增加軸瓦比壓。其次，有效地增大上軸瓦軸承合金寬度或是減小軸瓦頂部間隙。第三，合理地減小軸頸與軸瓦接觸角。第四，有效降低潤滑油的動力粘度。第五，采用平衡法，將原有的不平衡降至最低。

2.2轉子熱變形導致的機組異常振動特征、原因及排除

轉子熱變形引發的振動特征是一倍頻振幅的增加與轉子溫度和蒸汽參數有密切關系，大都發生在機組冷態啟機定速后帶負荷階段，此時轉子溫度逐漸升高，材質內應力釋放引起轉子熱變形，一倍頻振動增大，同時可能伴隨相位變化。由于引起了轉子彎曲變形而導致機組異常振動。轉子永久性彎曲和臨時性彎曲是兩種不同的故障，但其故障機理相同，都與轉子質量偏心類似，因而都會產生與質量偏心類似的旋轉矢量激振力與質心偏離不同之處在于軸彎曲會使兩端產生錐形運動，因而在軸向還會產生較大的工頻振動。另外，轉軸彎曲時，由于彎曲產生的彈力和轉子不平衡所產生的離心力相位不同，兩者之間相互作用會有所抵消，轉軸的振幅在某個轉速下會有所減小，即在某個轉速上，轉軸的振幅會產生一個“凹谷”，這點與不平衡轉子動力特性有所不同。當彎曲的作用小于不衡量時，振幅的減少發生在臨界轉速以下;當彎曲作用大于不平衡量時，振幅的減少就發生在臨界轉速以上。針對轉子熱變形的故障處理就是更換新的轉子以減低機組異常振動。沒有了振動力的產生機組也就不會出現異常振動。

2.3摩擦振動的特征、原因與排除

汽輪機由于摩擦出現異常振動是由于摩擦致使汽輪機溫度升高，局部溫度過熱造成轉子熱變形，產生不平衡力造成的異常振動。在排除汽輪機摩擦振動故障時，應當正確認識汽輪機由于摩擦造成的振動情況，盡量減少由于摩擦造成的汽輪機異常振動。在汽輪機開機啟動時，汽輪機如若出現摩擦造成的異常振動問題，不可以強行加快汽輪機的運行速度，如強行加速則極易造成汽輪機大軸出現永久性彎曲問題。當汽輪機在臨界點出現轉速過低時，應當立即停止汽輪機運行，等汽輪機轉速運行正常時再啟動運行。汽輪機的轉速高于臨界點時，則應控制轉速的運行時間，通過延長汽輪機的轉速運行，可以磨合汽輪機的間隙，提升汽輪機的運行速度。如若汽輪機的摩擦問題發生在負荷運行階段，應當隨時掌握汽輪機的振動變化，當汽輪機的振動在正常變化范圍內時，可以觀察汽輪機的運行情況;如汽輪機的振動幅度不斷增多，應當降低汽輪機的運行負荷，或停止汽輪機的運行，避免汽輪機由于摩擦出現振動故障。

3結束語

總而言之，汽輪機異常振動時汽輪機運行過程中不可避免的故障，同時也是較為常見的故障。在進行此類故障排除時，不能急于拆解機組，首先要根據故障特征進行故障分析，確定故障點后查看機組維修記錄，確認故障點零部件情況。如故障點零部件為剛剛檢修過并更換，因再次確認故障點，確認為改點后進行拆解。一般來講短期內進過維護保養的部件出現故障的幾率遠遠小于維護時間長的部件。因此，在進行汽輪機異常振動原因分析時要格外注意。

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（作者單位：大唐國際陡河發電廠）