汽輪發電機組常見振動故障機理分析

李志存

汽輪發電機組本身體量較大，運行精密，在運轉的過程中如果受到外部因素或缺陷影響，很可能會導致整體發電機組都無法正常運行。基于此，本文對現階段汽輪發電機組在運行的過程中常見的問題進行分析，并以此為基礎尋找更為合適的提高汽輪發電機組應用效率的方式。

1 質量不平衡導致振動故障

轉子質量不平衡是導致汽輪發電機組出現故障最大的因素，據相關數據顯示，汽輪發電機組有80%的故障都是由轉子質量不平衡導致。轉子質量不平衡的主要誘因是轉子的質心與旋轉軸線不重合，轉子在旋轉的過程中會受到慣性和向心力等因素的影響而導致轉子的旋轉角度出現偏差，最終引起發電機組無法正常運行。想要判斷汽輪發電機組出現的故障是否是轉子質量不平衡，可根據以下兩個點：第一判斷汽輪發電機組在運轉的過程中是否工頻振動在整個汽輪發電機組運轉信號中占據主要成分；第二是判斷汽輪發電機組震動的頻率，是否存在一定的規律性。

2 轉子不平衡導致振動故障

汽輪發電機組出現轉子不平衡的故障，主要原因有三個：第一原始質量不平衡。原始質量不平衡是導致出現轉子平衡的最主要的因素，而導致出現原始平衡的因素也非常多，例如轉子在生產的過程中因為受到加工工藝的影響而導致出現工藝上的偏差，或者轉子在安裝的過程中受到安裝工人的操作方式影響導致安裝位置出現偏差等原因都可能會導致轉子原始質量不平衡；第二表現為轉子在轉動的過程中受到外力過大影響而導致零部件出現松動或飛脫的現象。汽輪發電機組在運轉的過程中轉子的轉動速度是非常快的，而如果轉子或其他零部件存在質量上的缺陷，很容易在高速的運轉狀態下出現飛脫現象，飛脫現象的出現具有一定的偶然性；其次表現為出現松動的部位可能會有墊片，護環，轉子線圈等防護工具。這是因為轉子在轉動的過程中并不是單一的圍繞某一零部件做持續相同運動，轉子在運轉的過程中受到速度或慣性等其他因素影響，很容易導致轉子出現震動或波動的現象，最終導致轉子質量不平衡；第三表現為旋轉部位的質量不均勻或出現腐蝕等現象。這是因為對于汽輪發電機組的養護措施不到位所導致，部分設備在運轉的過程中必然會出現磨損等現象，針對這部分零部件應進行及時更換，避免出現更大的問題。

3 轉子彎曲導致振動故障

轉子彎曲可分為轉子熱彎曲和轉子永久性彎曲。這其中轉子熱彎曲的主要表現為轉子熱彎曲所引起的質量不平衡現象會導致汽輪發電機的工頻振動出現周期性變換的跡象。轉子熱彎曲通常是可以恢復性彎曲，主要因為轉子在高速運轉的過程中，受摩擦力的影響而導致轉子表面出現快速升溫軟化，最終導致彎曲現象，而這一彎曲現象會隨著轉子降溫之后而恢復原狀；其次是轉子的永久性安全，當轉子所受最大內應力超出了轉子的構成材質本身所能承擔力的極限，這部分內應力會對轉子產生永久性損傷，可表現為轉子出現彎曲或變形的形象，稱之為永久性彎曲。通常來講轉子的永久性彎曲是非常嚴重的設備事故，需要對這部分零部件進行及時更換，將損失降到最低。

4 動靜部件摩擦導致振動故障

汽輪發電機組動靜部件的摩擦問題，是制約汽輪發電機組實現正常運行的非常重要的問題，并且這一問題隨著現代科技的不斷發展而出現隨之加強的“逆發展”現象。這是因為當代對于汽輪發電機組設計的體量逐漸減小，零部件之間的間隙相應減小，如此一來轉動的部件與靜止的部件必然會產生摩擦現象，而這一摩擦現象會對整體汽輪發電機組造成非常大的影響。集中表現為工頻振動更為復雜。嚴重的動靜部件摩擦，甚至會導致出現轉子永久性彎曲或損壞軸承的現象。

5 結構共振導致振動故障

結構共振發生的機理是如果汽輪發電機組的結構系統與激振力存在同一頻率的話，會導致兩者出現共振現象，這就是所謂的結構共振。結構共振是較為典型的小激振力引起高振幅的現象，這其中激振力并不是作為主要引起結構共振的因素，結構系統的振動頻率決定了結構共振的嚴重程度。

6 結構剛性不足導致振動故障

本文所指的結構剛性是一種相對廣義上的概述，結構的剛性即可集中體現為結構的剛度，指的是材料本身硬度方面的要求不足以完成材料在汽輪發電機運行中的實際強度。而結構剛性不足產生的原因有很多，其中表現最為明顯的是在對汽輪發電機組材料應用強度具體計算方面出了差錯，這是因為對于汽輪發電機組材料應用強度的計算公式在行業內尚未形成較為統一的意見，各個制造機構在計算的過程中所應用的方式過于簡單或對于各個系數的把控程度較弱；另一方面材料生產之后尚未形成完善的驗證方式，生產的過程具有一定的盲目性，生產出來的產品不能滿足實際應用要求。

7 轉軸裂紋導致振動故障

轉軸裂紋指的是轉軸在運轉的過程中外部壓力的影響導致轉軸本身出現裂紋的狀況，轉軸裂紋一旦產生之后對于轉軸兩邊會造成質量和剛度不對稱的現象，尤其是轉軸裂紋一旦出現擴大的跡象，對于整個系統的運行都會產生非常惡劣的影響，例如汽輪發電機組在工作過程中的葉片飛出等現象都是因為轉軸裂紋的惡性發展所導致，而這一現象的出現不但會影響到汽輪發電機組的正常運行，甚至會對工作人員的生命安全造成影響。

8 結語

綜上所述，汽輪發電機組在運行的過程中可能會導致缺陷或損壞的因素非常多，接下來工作的重心必然放在更加詳細的分析汽輪發電機組在運轉的過程中可能存在的問題，針對這部分問題形成合理的解決方式。