(完整word版)汽轮机异常振动分析及处理

汽轮机异常振动分析及处理

一、汽轮机设备概述

国华宝电汽轮机为上海汽轮机有限公司制造的超临界、一次中间再热、两缸两排汽、单轴、直接空冷凝汽式汽轮机，型号为NZK600-24.2/566/566。具有较高的效率和变负荷适应性，采用数字式电液调节（DEH）系统，可以采用定压和定—滑—定任何一种运行方式。定—滑—定运行时，滑压运行范围40～90%BMCR。本机设有7段非调整式抽汽向三台高压加热器、除氧器、三台低压加热器组成的回热系统及辅助蒸汽系统供汽。

高中压转子、低压转子为无中心孔合金钢整锻转子，高中压转子和低压转子之间装有刚性法兰联轴器，低压转子和发电机转子通过联轴器刚性联接。整个轴系轴向位置是靠高压转子前端的推力盘来定位的，由此构成了机组动静之间的相对死点。整个轴系由 7个支持轴承支撑，高中压缸、低压缸和碳刷共五个支持轴承为四瓦块可倾瓦，发电机两个轴承为可倾瓦端盖式轴承，推力轴承安装在前轴承箱内。推力轴承采用LEG轴承，工作瓦块和定位瓦块各八块。盘车装置安装在发电机与低压缸之间，为链条、蜗轮蜗杆、齿轮复合减速摆动啮合低速盘车装置，盘车转速为2.38r/min。

运行中为提高机组真空严密性，将机组轴封密封蒸汽压力由设计28kp提高至

40kp—60kp（以轴封漏汽量而定）。虽然提高了运行经济性但也增大了轴封漏汽量，可能会使润滑油带水并影响到机组胀差和振动，现为试验中，无法得出准确结论。#1机组大修后启机发生过因转子质量不平衡引起多瓦振动，经调整平衡块后得以改善。正常停机时出现过因胀差控制不当造成多瓦振动，也可能和滑销系统卡涩有一定关系。#2机组正常运行中（无负荷变化）偶尔会出现单各瓦振动上升现象，不做运行调整，振动达到高点之后迅速回落，一段时间后又会恢复正常，至今未查明原因。机组采用顺序阀运行时，在高低负荷变换时会发生#1瓦振动短时增大现象，暂定为高压调阀开关时汽流激振引起的振动。机组异常振动是经常发生又十分复杂的故障，要迅速做出判断处理，才能将危害降到最低。

二、机组异常振动原因

1、机组运行中心不正引起振动

（1）汽轮机启动时，如暖机时间不够，升速或加负荷过快，将引起汽缸受热膨胀不均匀，或滑销系统有卡涩，使汽缸不能自由膨胀，均会造成汽缸对转子发生相对偏斜，机组出现不正常的位移，产生振动。

（2）机组运行中，若真空下降，将使低压缸排汽温度升高，后轴承座受热上抬，因而破坏机组的中心，引起振动。

（3）靠背轮安装不正确，中心没找准，运行时产生振动，且此振动是随负荷的增加而增加。

（4）机组在进汽温度超过设计规范的条件下运行，使其胀差和汽缸变形增加，如高压轴封向上抬起等，这样会造成机组中心移动超过允许限度，引起振动。

2、转子质量不平衡引起振动

（1）运行中叶片断裂、脱落或不均匀磨损、腐蚀、结垢，使转子发生质量不平衡。

（2）转子找平衡时，平衡块选择不当或安放位置不当，转子上某些零部件松动，发电机转子线圈松动或不平衡等，均会使转子发生质量不平衡。

3、转子发生弯曲引起振动

（1）转子弹性热弯曲引起振动，这种振动较显著的表现为轴向振动，尤其当通过临界转速时，其轴向振幅增大得更为显著。这类热弯曲都是可以恢复的，引起热弯曲的原因消除后，振动大的现象也会随之消失。

（2）转子永久性弯曲引发振动，当转子承受的内应力超过材料的屈服极限时，将使转子局部产生塑性变形，当外力和热应力消除后，变形不能消失。永久性弯曲是设备事故，使设备不能投入运行，必须进行直轴处理，将会造成很大的经济损失。

4、轴承油膜失稳和汽流激振引起振动

（1）油膜不稳定或破坏，将会使轴瓦乌金很快烧毁，进而引起因受热而使轴颈弯曲，以致造成剧烈振动。

（2）叶片受到不均衡汽流冲击产生汽流激振，特别是较长的末级叶片，蒸汽在叶片膨胀末端产生流道紊乱引起振动；轴封腔室压差随转子转动而变化也可能引发振动。

5、汽轮机内部发生摩擦引起振动

工作叶片和导向叶片相摩擦，以及通流部分辐向间隙不够或安装不当；隔板弯曲，叶片变形，推力轴承工作不正常或安置不当，轴颈与轴承乌金侧向间隙不当等，均会引起摩擦，进而造成振动。

6、水冲击引起振动

当蒸汽带水进入汽轮机内发生水冲击时，将造成转子轴向推力增大和产生很大的不平衡扭力，进而使转子产生剧烈的振动，甚至烧毁推力瓦。

7、发电机内部故障引起振动

如发电机转子与静子之间的间隙不均匀、发电机转子线圈短路等，均会引起机组振动。

8．汽轮机机械安装部件松动引起振动

汽轮机外部零件如地脚螺丝、基础等松动，将会引起振动。

三、汽轮机振动大危害

（1）端部轴封磨损，造成低压汽缸漏真空，影响机组的经济性；高、中压缸漏汽量大，使转子轴颈局部受热发生热弯曲，润滑油混入水分，破坏油膜。隔板汽封磨损，磨损严重时，将使级间漏汽增大，影响经济性，还会增加转子上的轴向推力，以致引起推力瓦过负荷。

（2）造成动静部分摩擦，使转子局部受热而发生热弯曲甚至是永久性弯曲。

（2）滑销磨损，严重磨损时，会影响机组的正常热膨胀，从而引起严重的事故。

（3）轴瓦乌金磨损，紧固螺钉松脱、断裂。

（4）转动部件材料的疲劳强度降低，将引起叶片、轮盘等损坏。

（5）造成调速系统不稳定，将引起调速系统事故。

（6）造成危急遮断器误动作。

（7）发电机励磁绕组部件松动，碳刷损坏。

四、汽轮机振动诊断

1、不平衡质量力激起的振动特点

机械激振力引起的强迫振动：转子质量不平衡、转子弯曲、转子连接和对中心的缺陷；动静部分摩擦；铆接围带脱落、叶片断裂等。

（1）转子质量不平衡:振幅与转速的平方成正比，通过临界转速时振动明显加剧，最大振幅相位随转速变化而变化。通过临界转速时振幅明显加大，每一次的相位相对固定，通过临界转速前后相位变化换向。

（2）转子弯曲：造成质量偏心,其振动特点与质量不平衡相似,但振幅与弯曲的绕度大小有关,转子晃度增大，临界转速下振幅的相位与晃度的相位有关。若发生动静摩擦时,振动波形中会有高次谐波。

（3）转子对中不良：转子找中心是保证运行时，其中心线是一条连续光滑的自然垂弧。对中不良是指“两联轴节中心错位，或其端面张口不合适”。转子对中