汽輪機異常振動分析與排除

戰綱

摘要：汽輪機組的多發、常見故障之中，汽輪機出現異常振動是較為多發、復雜、難以確定的故障之一，如果不及時加以有效的排除，則會引起整個發電機組的安全、穩定性。因此，有效分析、排除汽輪機異常振動則成為我們日常對汽輪機組保養與維護的工作重點。本文結合筆者多年的工作實踐，就汽輪機異常振動出現的原因進行逐一的分析，并提出幾點排除方法，僅供參考。

關健詞：汽輪機；異常振動；分析；排除

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。由于其運行時間長、關鍵部位長期磨損等原因，汽輪機組故障時常出現，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機組振動的原因，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，只有查明原因才能對癥維修。

1.1汽流激振現象造成的異常振動

當大型汽輪機在運行過程中出現異常振動問題時，首先應當分析是否是由汽流激振造成的故障問題。由于大型汽輪機的末級較長，當汽輪機在運行時極易出現葉片膨脹造成汽流流道紊亂的情況，從而造成汽流激振現象。汽流激振現象具有兩個較為明顯的特征：第一，當汽輪機出現汽流激振現象會出現較大值的低頻分量；第二，運行參數會突然增大影響汽輪機的振動情況。在判斷汽輪機是否出現汽流激振現象時，需要通過大量汽輪機振動記錄信息進行判斷，通過對汽輪機長時間的振動數據進行分析，可以有效判斷汽輪機的汽流激振現象。

1.2轉子熱變形造成的異常振動

汽輪機在運行過程中會出現轉子熱變形造成的異常振動情況，需要工作人員對轉子熱變形的成因進行分析，盡可能避免汽輪機的異常振動情況。造成汽輪機轉子熱變形的原因有很多，主要原因包括：汽輪機運行引發轉子熱度過熱、汽輪機氣缸出現進水情況、氣缸中進入冷空氣與氣缸造成摩擦、汽輪機中心孔進油、汽輪機發電機轉子冷卻溫度出現差異，以上原因均能造成汽輪機轉子熱變形情況的發生。當轉子由于溫度過熱出現變形問題時，會直接造成汽輪機的異常振動，由于轉子熱變形情況可能是臨時危害，也可能是永久危害，需要工作人員對轉子熱變形的危害情況進行判斷，避免轉子熱變形對汽輪機的正常運行造成過于嚴重的影響。

1.3摩擦造成的異常振動

汽輪機由于長時間運行，對各個零部件均會造成不同程度的摩擦損傷，當零部件的摩擦損害過于嚴重時，則會造成汽輪機的異常振動問題。汽輪機摩擦出現異常振動的特征如下：第一，轉子熱變形會對汽輪機造成不平衡力，使汽輪機的振動信號受到影響，會出現少量分頻、倍頻以及高頻分量等現象；第二，當汽輪機發生摩擦時，汽輪機的振動會出現波動，波動的持續時間較長。而汽輪機摩擦過于嚴重時，汽輪機的振動幅度會大幅增加；第三，汽輪機在延緩運行過程中，下降速度超過臨界點時，汽輪機的振動幅度會增大。當汽輪機停止轉動后，汽輪機的測量軸會出現明顯晃動。簡而言之，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。

2如何避免汽輪機異常振動發生

2.1油膜振蕩檢修

根據之前所介紹的關于油膜可以造成汽輪機的異常振動，想要防止出現這種情況，首先需要使汽輪機中的轉子與軸承之間能夠合理的工作下去，使得它們之間的摩擦力降低，其次工作人員應該選擇粘度小的潤滑劑來對它們進行潤滑，這樣做的原因是如果潤滑油選擇了較大的粘度，那么他們的承載力也會隨之增大，而且當粘度增大時，會使油的分布結構有所損壞，造成轉子與部件之間的摩擦力增大，另外我們還可以通過讓軸瓦頂部的距離縮短使得軸瓦上的承合寬度變的更大一些。

2.2汽流激振的振動檢修

如何降低前面所提到的氣流激振對汽輪機異常振動的影響，首先要對機組的振動數據進行長時間記錄，然后將這些數據進行整理最后做成曲線圖，這樣可以觀察其振動的變化趨勢以及范圍，然后通過改變升降負荷速率，來觀察曲線的變化情況。通過改變汽輪機不同負荷時高壓調速氣門，來消除氣流激振。這種方式就是通過減低負荷變化率和避開產生氣流激振的負荷范圍的方式來避免氣流激振的產生。

2.3轉子熱的振動檢修

學習過汽輪機的使用都應該知道汽輪機的轉子常常都是在蒸汽環境下進行工作，這時汽輪機轉子的熱彎曲情況很容易發生，想要減輕或者說消除這方面的問題，首先就必須在最初的制作過程中下功夫，在制作汽輪機時，對于汽輪機中長時間暴露在高溫環境下的部件，用耐高溫、高壓的材料來進行制作，如果對于已經投入使用用不耐高溫材料制作的成品，可以在進行汽機維修、保養時進行部件的更換來提高汽輪機部件的耐高溫程度，這樣就可以避免頻繁出現轉子的熱振動現象。

3關于汽輪機異常振動故障原因查詢步驟的分析

生產中經常遇到瓦蓋振、軸振的異常變化，引起振動異常的原因很多。根據振動產生的集中原因，在查找振動主要來源時要注意下面幾個要素：振動的頻率是1X，2X，1/2X等。振動的相位是否有變化及相鄰軸承相位的關系。振動的穩定性如何（指隨轉速、負荷、溫度、勵磁電流、時間、等的變化是否變化）。例如汽輪機轉子質量不平衡會有下列現象：升速時振動與轉速的二次方成正比，轉速高振動大。特別過臨界時振動比以往大得多。振動的頻率主要是1X。振動的相位一般不變化及相鄰軸承相位出現同相或反相。振動的穩定性好（在振動沒有引起磨擦的情況下），且重復性好。根據振動特征與日常檢測維修記錄多方面分析，找出故障原因最終排除。另外對于一些原本設計上有通病的機組，要做好心理準備并牢記其故障點，一旦出現情況首先要檢查設計缺陷部件。

4結束語

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。

參考文獻：

[1]曹杰，陳超.汽輪機振動大原因分析及處理.科技展望，2016，26.8.59.

[2]劉萬合.論汽輪機異常振動的分析與排除.赤子（中旬），2014.14.176-177.

（作者單位：中國能源建設集團山西電力建設第三有限公司）