汽轮机振动异常原因分析与解决方法

汽轮机振动异常原因分析与解决方法
摘要：火电厂为人们的日常生产生活提供大量电能，而汽轮机正是生产电能的
重要设备之一。

一旦汽轮机运行中发生故障，不仅会影响电厂的正常供电，也影
响人们的正常生产生活。

因此，需要对汽轮机的运行状态进行定期检测，及时发
现异常故障并寻找有效解决方法，保证电能的顺利供给。

通过对汽轮机发生异常
振动故障的原因进行分析，探讨解决汽轮机异常振动解决方法。

关键词：汽轮机；异常振动；解决方法
引言
汽轮机是火力发电厂的核心设备，是发电系统中关键的组成部分，主要部件
有汽缸、转子、联轴器等，为高速旋转机械。

该机组的正常运行除了能确保电力
生产单位正常供电外，还能保障从业人员的人身安全。

汽轮机运行中振动的大小，是机组安全与经济运行的重要指标，也是判断机组检修质量的重要指标。

因此，
加强机组的振动故障监测和诊断，对保障汽轮机的安全运行有着重要意义。

但因
汽轮机工作的环境较为复杂，加上人为操作因素的影响，汽轮机运行时出现振动
异常的发生率不断上升，在发生振动异常危险的同时，还严重威胁其使用的安全性。

1火电厂汽轮机运行异常振动原因分析
1.1汽轮机转子质量不平衡造成的异常振动
造成汽轮机转子质量不平衡的原因主要有以下几方面：①汽轮机转子上的装
配部件在加工时，内孔与转子中心不同心，或部件质量对转动中心不对称。

②转子锻件在加工及处理过程中有过大的残余变形，引起转子永久性挠曲。

③转子上的叶片断裂或不对称磨损。

④检修过程中，在转子上进行拆装叶轮和叶片、更换发电机线圈或更换联轴器零部件等工作，都有可能造成转子质量不平衡。

1.2转子中心不正造成的异常振动
转子中心不正有两种情况：一种是转子轴线不在一条直线上，产生这种问题
的原因是各段转子质量中心不在一条直线上，还有一种可能是各段转子受热不均
产生。

另一种是汽轮机与发电机转子之间联轴器中心不正或联轴器有缺陷，对于
用挠性联轴器连接的转子，当联轴器有缺陷不能对转子中心进行自动调节时，就
有可能产生振动。

1.3转子热变形造成的异常振动
汽轮机的转子受热弯曲变形后会导致汽轮机发生异常振动，导致转子受热弯
曲变形的因素很多，最主要的是转子散热不良、自身热量过高导致的变形。

在汽
轮机运行中，冷空气、水汽等进入汽缸内部，和汽缸产生摩擦产生大量的热能，
这些热能导致转子难以有效冷却而受热变形。

一旦转子弯曲变形，就会影响到汽
轮机的正常运行，出现异常振动。

这种异常振动如果不能及时消除，将会给汽轮
机带来安全隐患，严重时还会导致事故发生。

转子受热弯曲，使轴弹力发生改变，引发转子运行失去平衡，离心力相位发生改变，如果轴弹力和离心力能够相互抵消，转子的振动幅度相对较小，对汽轮机的运行带来的影响也较小。

如果两种力
不能相互抵消，甚至叠加在一起，就有可能造成转子大幅振动，甚至使转子产生
永久弯曲变形。

1.4汽轮机内部部件摩擦造成的异常振动
在汽轮机进行运转时，零部件之间的摩擦现象是不可避免的，特别是在汽轮
机进行长时间的运转时，每个零部件上都会有各种各样轻重不一的摩擦，导致汽
轮机出现异常振动。

一般情况下，因为摩擦而使汽轮机出现的振动故障不会影响
汽轮机的正常运转，并且有时在磨合过程中还可能会消失。

然而摩擦是会产生热
量的，这些热量会引起转子变形，从而通过间接的方式使汽轮机出现振动故障。

振动系统具有非线性的特点，这使得摩擦引起的振动故障会出现各种各样的高低
频分量。

汽轮机在摩擦的过程中还会影响到波动，持续的波动会使摩擦程度加深，使汽轮机的振幅加大。

摩擦振动会使汽轮机的转速下降，到达转速临界值的时候
转子的振动会加剧，这使得汽轮机就算停止运转，也可以测量出转子如何晃动。

1.5油膜振荡造成的异常振动
当汽轮机的转速高于两倍转子第一临界转速时发生的轴瓦自激振荡称为油膜
振荡，油膜振荡的出现会加剧汽轮机振动，从而威胁到机组的安全稳定运行。

转
子的转速变化将直接影响汽轮机的运行状态，如果汽轮机的运行功率过大，转子
的转动速度就会过快，导致汽轮机的振动加剧，为了避免因为转子转速过快而造
成油膜振荡，影响汽轮机的安全运行，就必须保证转子围绕轴线转动，保持平衡
点涡动，从而使重心平稳，汽轮机不在出现异常振动。

2火电厂汽轮机运行异常振动解决方法
2.1转子质量不平衡的解决方法
转子质量不平衡是汽轮机振动异常最主要的原因之一，其主要特征是振动频
率和转子转速相一致，振动波形为正弦波，其振幅的大小与转速的平方成正比，
而与负荷无关，因此这类振动只需要找好转子平衡就可以解决，由于其发生概率高，解决方便，是汽轮机发生异常振动原因的首要分析对象。

2.2转子中心不正的解决方法
转子中心不正的主要特征是振动频率和转子转速相一致，振动波形为正弦波，与机组负荷无关。

针对中心不正引起的振动解决方法主要靠检修工艺和安装调试
标准来保证，从而确保机组的安全稳定运行。

2.3转子受热变形的解决方法
①选择用热稳定性较强的材料来锻造转子，保证转子的热稳定性，降低转子
热弹性挠度变形的可能性。

②如果转子由于受热不均而产生弯曲变形，可以通过降低转速、延长暖机时间或停机重启的方法来恢复。

③如果转子已经产生了永久性变形，只有通过更换转子才能消除振动。

所以，在转子制造时的选材监督、装配时的安装精度以及启停机时蒸汽温度
的控制和升降负荷速率的控制都尤为重要，避免造成转子永久性弯曲。

2.4汽轮机内部摩擦采取的处理方法
汽轮机在运行过程中难免会产生摩擦振动，这是因为各个设备在运行时都不
可避免出现摩擦，根本不能消除。

但如果摩擦情况过于严重，就会导致设备异常
振动的出现，甚至可能造成设备出现故障。

因此，应该对汽轮机内部的各个部件
进行检查，查看是静摩擦还是动摩擦，一旦摩擦噪声过大，就需要进行检修。

对
于因摩擦而发生故障的设备，需要进行检修或更换，保证振动摩擦不会对其他元
件造成影响。

2.5汽轮机油膜振荡采取的处理方法
汽轮机运行过程中发生油膜振荡可以采取以下措施解决：①增加轴瓦比压，
就是增加在轴瓦单位垂直投影面积上的轴承载荷，从而提高轴承工作的稳定性，
最简单的方法是调整联轴器中心。

②增大上瓦的乌金宽度，以便形成油膜，增加轴瓦稳定性。

③选择黏度较小的润滑油作为汽轮机的工作油，不仅提高汽轮机的工作效率，还可降低油膜振荡，也可通过适当提高轴瓦进油温度来降低油黏度。

④改善转子平衡，使原本作用在转子上的不平衡力降到最低，这样就可以让转子的运动状态变得更稳定，减少油膜振荡。

结语
引起汽轮机振动的因素很多，几乎所有误差都会反映在汽轮机振动的不同程度。

目前，我国振动诊断的准确率相对较低，振动诊断的方法主要是从直观角度
进行研究，准确度的高低对诊断方面的影响目前还不太受重视。

要更好地评估各
种故障的振动机理，了解设备各方面信息，透彻分析设备情况，提高原因评估的
准确性，更好地为生产服务。

异常振动故障严重影响火电厂设备的正常运行，通
过分析火电厂汽轮机振动故障的原因及处理方法，提出相应维修措施，加强维护
管理，做好检查工作，消除振动隐患，减少汽轮机设备因振动问题而引起的损坏，从而确保设备安全稳定运行。

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