汽轮发电机组轴向振动超标原因及消除方法

汽轮发电机组轴向振动超标原因及消除方法

【摘要】我公司有一台QFK1—3—2Z容量为3000KW低温余热汽轮发电组，自2011年2月投入运行以后，运行情况一直良好。2012年3月20日，发现机组振动幅度超标（标准是振幅≤0.05mm），机组振动幅度超标会危害机组的安全运行，产生严重的设备故障，损坏机组，因此机组不得不停止运行，查找振动原因并采取消除振动措施。

【关键词】汽轮发电机组；振动故障；消除方法

一般来说，引起发电机组振动超标的原因有电气方面和机械方面这两大方面。

1 电气方面的原因

（1）发电机转子线圈匝间短路。

（2）发电机转子和定子间的空气间隙不均匀，而且定子铁心固定不紧，或它的外壳刚度不足；

（3）定子、转子磁场中心不重合。

定子、转子之间的磁场中心不重合，定子、转子之间将产生一个轴向电磁拉力，引起机组产生轴向振动。

振动表现的特点：

加励磁电流后才发生振动，励磁电流愈大振动愈大，振动频率一般与转速相符或为转速的两倍。

停机以后进行励磁电流振动试验，振动值没有随着励磁电流的增加而增加。

转子回路二点接地，也可以引起发电机组振动值超标，但这台发电机组装设发电机转子接地保护装置，该装置没有动作过，测量转子回路对地绝缘阻值，其阻值为0.5MΩ，符合要求。把转轴吊起，使4号轴承不接触转轴，测量4号轴承对地绝缘阻值，其阻值为6MΩ，符合要求，这说明机组运行时没有轴电流。显然本次振动超标不是由于电气方面原因引起的。

2 机械方面的原因

2.1 转体质量不平衡

转体质量不平衡，运转中不平衡力离心力将在轴承上产生一周期性干扰力，

使机组产生振动。离心力F=m·r·。引起转体质量不平衡的原因一般有以下原因：（1）汽轮机起动时暖机不当，造成转轴弹性弯曲。轴的弯曲必使其重心改变而产生不平衡离心力，引起机组振动。（2）叶片有不均匀腐蚀、机械磨损或结垢等。（3）转子上有零件松动。（4）靠背轮或转子上其他零件不平衡。（5）转子部件在高速下发生不对称的位移。

转体质量不平衡产生的振动表现的特点是：汽轮机、发电机诸轴承均发生较大的振动，在通过临界转速时，振幅特别明显地增大；转速上升接近额定值时，振动增加很大。振动频率和转速相符。

如果存在转体质量不平衡，那么在现场用HY-103测振仪，可以观察到轴向振动幅度不大，垂直和水平方向振幅很大。

2.2 转动部分与静止部分发生碰擦安装检修后机组动静部件之间的间隙过小或运行时热膨胀不均等会发生摩擦，此摩擦力周期性地作用在转子上，造成机组振动。（1）动叶片和导向叶片相磨擦。（2）轴封间隙太小；（3）风挡、油挡及汽封装置不正确；

转动部分与静止部分发生碰擦振动表现的特点：振动一般表现在磁擦处附近，在机组升速或停机的过程中，能听到金属的碰擦声；振动波形较紊乱。

2.3 支承部件松动或有缺陷

（1）轴承座的紧固螺拴松动，或轴承座与基础合板贴合得不紧密。（2）由于基础不均匀下沉，台板的浇灌不良或地脚螺丝松动而引起台板和基础贴合不紧密。（3）靠背轮螺松动。（4）轴瓦在轴承内未压紧或球面形轴瓦在它的座落轴承凹窝里松动

2.4 润滑不正常

（1）由于润滑油供给不足或偶然瞬间中断，造成油膜不稳定或油膜破坏。（2）油质不良（乳化皂化之形成等等）。（3）轴瓦间隙太大，油膜建立不起来。（4）油温过低。（5）油的牌号选用不当。

振动表现的特点：振动时有时无，当运行工况改变时，振动随之变化；振动时机组声音不正常，好象在抖动；振动频率与转速不相适应。

2.5 间隙值或紧力值不符合要求

查阅相关技术资料，侧隙值要求0.20—0.22mm之间，顶隙值要求为0.15—0.25mm，f紧力值要求为0.05—0.08mm，g紧力值要求为0.02—0.04mm。

经测量，2号—4号轴承紧力与间隙值如下：2号轴承：顶隙值：0.18mm、侧隙值：左0.20mm右0.22mm、f紧力值：0.06mm、g紧力值：0.03mm：3号轴

承：顶隙值：0.17mm、侧隙值：左0.170mm右0.21mm、f紧力值：0.06mm、g 紧力值：0.026mm：4号轴承：顶隙值：0.18mm、侧隙值：左0.20mm右0.22mm、紧力值：0.07mm：

从以上数据可以看，紧力值和间隙值均符合技术要求，振动值超标原因不是紧力值和间隙不符合要求（由于不能拆开汽轮机大盖，1号轴承未能测量紧力值、间隙值。）

2.6 中心偏移

（1）轴承位置的改变

机组安装时若预先未考虑机组运行时轴承与汽缸间温度的差异、基础各部分的温升不均匀、使用凝汽器后中间轴承座下沉等，均对轴造成较大的弯矩，使各轴承的负荷发生变化，严重时发电机转子可能悬吊在联轴器上运转，因而使机组产生强烈振动。

（2）汽缸中心线的改变

汽缸单面冷却造成两侧的温度不均，或因保温层的缺陷造成两侧膨胀不相同而使气缸中心线扭曲，或因滑销系统安装、设备不当，销子两侧预留的间隙过大（或被磨损后间隙变大），使汽缸中心线在运行中发生变动，或因滑销两侧间隙太小，一侧咬死不能膨胀而使汽缸中心线偏移，以及多缸汽轮机中汽缸间推力或连接在汽缸上的管道膨胀对汽缸的推力而汽缸中心线改变。汽缸中心线的改变必然引起转轴轴心线的变动，致使汽轮发电机组振动。

（3）联轴器中心偏移

由于联轴器安装不当、变形、磨损等使其中心不正确，或其他原因使轴系各转轴轴心线不连续（错位）等均会造成联轴器的中心偏移或不对中，致使汽轮发电机组振动。

中心偏移振动表现的特点：振动随负荷增加，有时还发生突然变化，在振动波形上有高次谐波。