汽轮机振动故障的原因分析与处理 张大鹏

汽轮机振动故障的原因分析与处理张大鹏

发表时间：2019-09-21T23:40:03.593Z 来源：《基层建设》2019年第19期作者：张大鹏

[导读] 摘要：汽轮发电机组是电厂系统中重要的设备。

青海桥头发电有限责任公司青海西宁 810100

摘要：汽轮发电机组是电厂系统中重要的设备。汽轮机的稳定运行直接关系到电力负荷情况，电力系统的稳定运行，对整个城市的经济发展都会产生直接影响。因此，电力企业为了维持电力系统的稳定运行，提出对汽轮机的养护，在此过程中电力企业也会提升自己在本行业的竞争力度。本文就汽轮机振动故障的原因分析与处理展开探讨。

关键词：汽轮机；振动故障；原因分析；处理措施

引言

汽轮机在电力系统中所起到的作用毋庸置疑，对于居民用电也有着直接影响，工业生产中各项电力器械的运行更是离不开电力系统稳定运行的支持。为例确保电力系统的稳定运行，有必要对汽轮机进行定期的检修与保养。汽轮机振动故障是汽轮机故障中比较常见的故障，也会对汽轮机产生较大影响的故障。本文将针对该故障进行原因分析，并在此基础上提出相应的解决措施。

1、汽轮机振动故障原因

1.1转子质量不平衡

汽轮机振动故障存在多种原因，其中最为常见的为转子质量不平衡。转子质量不平衡在汽轮机振动故障中占得比例高达80%，剩下的20%也不能认为完全与转子质量不平衡没有关系。分析转子质量不平衡的原因可以总结为以下几个方面：①材料的不均匀；②制造、设计和安装过程出现偏差；③使用过程中没有对转子进行定期养护导致材料受损。转子质量不平衡会使转子的惯性主轴与旋转轴线出现一定程度偏离，在这种情况下转动转子，离心力显然难以维持平衡，必然会出产振动的现象，从而使汽轮机发生故障。

1.2转子热弯曲故障

当汽轮机运行时，转子将会因为受热而出现弯曲状态，进而影响转子的平衡。热弯曲是汽轮机机组较为常见的震动故障，而引起转子产生热弯曲的原因也有很多，在汽轮发电机之中，较为常见的热弯曲故障有以下两种：汽轮机转子热弯曲、发电机转子热弯曲。汽轮机转子热弯曲的原因多是因为转子材质的不均匀、冷却系统故障等因素引起的；而发电机转子热弯曲故障却多是由转轴内应力过大、各零件间连接的不均匀等引起。

1.3摩擦振动

在长时间运行状态下，汽轮机转动部分如叶栅、叶轮主轴等会在外力和高温条件等作用下产生一定的热弯曲故障，进而对转动部分原来的稳定状态造成一定的破坏，最终产生摩擦振动故障。在这种情况下，汽轮机振动信号仍保持在工频状态，但是在转子以及其他因素的作用下会经常发生分频、倍频以及高频分量的现象，甚至有时还会有波形削顶这一异常现象的发生。另外，汽轮机转子产生摩擦振动故障情况下，其振动频率和幅值存在波动的基本特征，一旦这种故障存在时间过长，那么将会导致涡动现象的发生。

1.4油膜震荡

油膜震荡是汽轮机转子在高速旋转条件下产生的故障问题，也会影响转子的稳定性。转轴在旋转时是围绕轴线进行的，当转子出现失稳现象后，轴线会围绕平衡点进行涡动，涡动的频率一般为转子转速的1/2。如果涡动的速度达到临界转速时，共振会增大，严重时还会出现比较激烈的振动。油膜震荡还会引起机组振动，当振动的转速增加后，振幅也会大大增强。

1.5气流激振

火力发电厂中的大型汽轮机如果在长时间的超负荷运行之下，将会在短时间内迅速增加轴振动，如果其降负荷低于负荷点，则振动将会在短时间内快速下降。在不平衡的气流冲击影响之下，汽轮机组叶片将会出现气流激振的情况，而如果汽轮机组本身比较大且末级相对比较长，则气体在叶片的膨胀末端极有可能会出现流道混乱的情况，同样会使得汽轮机组产生振动异常的现象。

2、汽轮机振动故障的处理措施

2.1针对转子质量不平衡问题的解决措施

根据对转子质量不平衡的原因分析提出以下解决措施：首先，转子材料选择上应该选择符合相关标准和要求的材料，避免偷工减料等；其次，在转子的设计、制造和安装环节需要请专业的的人员和团队来进行，本单位执行人员必须具有该方面的专业素养；然后是在使用过程中要严格按照相关的操作流程、操作标准和操作要求来进行，并定期进行设备的养护，防止人为原因对设备质量平衡造成不良影响。通过全方位的努力来减少质量不平衡因素对汽轮机振动故障的影响。

2.2针对转子热变形的解决措施

转子热变形引起的振动与汽轮机振幅的增加有关，而引发转子热变形的主要原因是转子温度和蒸汽参数的变化。机组在冷态带负荷阶段，转子的温度升高，释放的材质内应力会引发转子热变形，倍频振动增大，相位也产生相应的变化。当转子接地的问题在火电厂中出现时，我们能够发现显著变形的情况发生在转子端部的线圈上，汽端的端部线圈的变形也较为严重，影响了汽轮机的正常工作。因而需要将护环下绝缘中的滑移层工艺加强，通常是将一层聚四氯乙烯的滑移材料覆盖在转子的表面，以便尽可能的将自由伸缩的阻力在线匝热膨胀的情况下减少。存在于护环下的工艺推拨角度也应当减少，所选择的线匝铜线必须有一定的银含量，其目的是为了将绕组线匝导线中的抗蠕变性能和屈服强度提高。在负荷的升降和机组的调峰工作中速度控制非常重要，不能太快。

2.3针对气流激振的解决措施

气流激振是在发电机运行过程中随时可能产生的现象，汽轮机组受其影响产生振动，要减少气流激振对汽轮机振动的影响，运行人员需要对发电机组的运行负荷情况进行充分了解，通过对高压调速气门的调整来消除气流激振的现象，从而防止汽轮机的异常振动，维持汽轮机的长时间稳定运行，最终提高发电机的工作效率。

2.4摩擦振动故障排查措施

摩擦振动的振动信号会因为转子热运动而产生新的平衡力，但却依然维持了工频为主频的振动信号频率，限制了倍频、高频和分频的产生，并伴随着严重的“削顶”现象，自然会严重的损害汽轮机机体；同时波动持续的时间会因为受到摩擦的影响而被延长，急剧的增大了相应的振幅，使得汽轮机受到了严重的损害；此外，振动摩擦会提升相应的临界速度，也会损害汽轮机机体。当产生严重摩擦的时候，振