汽轮机转子振动故障诊断

汽轮机转子振动故障诊断
摘要：对于汽轮机而言，其是否处于正常的运行状态往往可以通过汽轮机的实
际振动情况加以判断，若汽轮机在正常运行过程中发生了异常振动问题，那么则
可以说明该汽轮机组在长时间的运行过程中出现了故障。

而造成汽轮机异常振动
的原因较多，要想确保汽轮机的安全稳定运行，切实提高汽轮机运行效率，就必
须要避免汽轮机出现异常振动问题，使汽轮机运行振动处于可被允许的临界值范
围内。

关键词：汽轮机；设备故障诊断；转子振动
中图分类号：TM621
文献标识码：A
引言
汽轮机又被称为蒸汽透平，是一种可以将蒸汽的能量转换为机械工作的高速
旋转设备。

并且有着较为广泛的应用范围，除了可以进行泵、风机以及压缩机的
驱动外，还可以作为发电机组的远动机，在多数大型生产中都被作为核心设备进
行使用，为此要确保其在使用过程中的稳定性。

1汽轮机异常振动的原因
1.1因中心不正而引发的异常振动问题
发生中心不正的原因主要有以下几点:第一，汽轮机在启动过程中因为暖机的
时间不足，直接升速后负荷增加太快，导致气缸受热后膨胀不均匀，调节系统存
在卡涩问题，以至于汽缸无法自由膨胀，会与转子发生相对性歪斜，汽轮机组产
生了不正常的移位问题，从而引发汽轮机异常振动。

第二，汽轮机组经历过大修
理后，在安装靠背轮时存在问题，以至于中心位置没有找准，在运行过程中产生
了振动问题，说明此时产生的汽轮机异常振动情况是伴随着负荷的不断增加而增加。

第三，若汽轮机组在进汽温度远远超过设计标准的实际条件下运行，就会增
加胀差与气缸的变形风险，以至于汽轮机轴向位移超出被允许的限度，从而引发
汽轮机异常振动问题。

第四，当转子因为某些原因和汽缸不同心时，极易发生间
隙振荡问题，从而导致汽轮机异常振动问题。

1.2因转子质量不平衡而引发的异常振动问题
第一，如果汽轮机在运行过程中发生叶片折断、脱落等问题，造成转子质量
不平衡，以至于转子每旋转一周就会受到一次不平衡质量的离心力冲击影响，最
终体现的结果便是异常振动。

第二，汽轮机在运行过程中，当转子发生弹性弯曲，即便不会引起动静部件发生摩擦也会导致异常振动问题的出现。

这种振动特性与
转子质量不平衡的振动情况类似，不同点就在于轴向振动较为突出，特别是当汽
轮机超过临界转速时轴向振动幅度会大幅增加。

第三，汽轮机轴承油膜不够稳定，甚至出现了破坏现象，以至于轴瓦乌金很快被烧毁，继而导致轴颈因为受热而发
生弯曲，于是出现了剧烈振动的问题。

第四，由于汽轮机内部的动静叶片发生相
互摩擦，通流部分的轴向间隙不够，隔板出现弯曲，迫使叶片发生变形，推力轴
承的安置不当，内部部件引发摩擦问题，从而导致异常振动的发生。

第五，汽轮
机内部发生水冲击，增大了转子的轴向推力，产生了较大的不平衡扭力，导致汽
轮机转子发生异常振动，甚至会将推力瓦烧毁。

1.3谐波故障
在振动信号分析中，谐波的产生通常是设备产生了非线性振动。

一个机械振
动系统包含有三大要素：质量（m）、刚度（k）和阻尼（c）。

当物体在振动过
程中，如果三大要素中的一个或多个随时间发生改变，则物体必然会产生非线性
振动，在信号处理过程中则会产生谐波。

因此，从原理上来分析，谐波产生的根本原因是因为非线性振动。

如果汽轮
机在运行过程中因内部或外部因素的影响，产生了非线性振动，则都会在频谱图
中出现谐波。

也就是说：转子的碰磨会产生谐波，但谐波的产生不一定是转子的
碰磨。

因此，对于汽轮机而言，谐波的故障信号还有可能是油膜振荡、地脚螺栓
松动等问题。

2汽轮机振动故障的控制措施
2.1现场查看
汽轮机现场无泄漏、松动等异常现象，主控室查看汽机历史运行数据无明显
异常。

机组的主要问题表现为冲转时振动大，并随转速上升而显著增大。

2.2做好汽轮机的安装与检修工作
异常振动是汽轮机在运行过程中发生的一种缺陷性问题，所以，在安装与检
修汽轮机组的过程中，应该先做好汽轮机组的试运行工作，确保汽轮机组的各项
振动指标都满足标准需求后方可允许进行投入使用。

在安装过程中，切记找准汽
轮机组的中心位置，与转子相对，不能存在位移问题。

同时，要做好汽轮机的定
期检修工作，制订科学合理的检修计划，避免汽轮机存在安全隐患问题。

若汽轮
机在运行过程中发生异常振动问题，必须要及时找出原因，确保将振动降至允许
范围内之后方可继续投入运行。

在汽轮机的启动过程中，要保证足够的暖机时间，并保证汽轮机运行条件符合设计标准。

2.3摩擦类故障的应对措施
通过实际经验的累积可以发现，当汽轮机由于摩擦故障而出现振动超标时，
其摩擦故障的位置主要会出现在汽轮机的内部轴承、轴端油封以及隔板油封等部位，并且这种摩擦问题的出现，还会使轴承和汽封出现磨损，影响汽轮机的正常
使用效率以及使用安全。

而在应对摩擦类故障时，需要根据摩擦类故障的具体特点，来采取相应的措施进行解决，从而避免采取错误的应对措施，导致汽轮机摩
擦故障的进一步加剧。

当汽轮机在启动过程中，便由于摩擦问题而引发振动超标时，要注意不可以强行提升设备的运行速度，避免导致汽轮机大轴的永久性弯曲。

在处理时，要根据当前汽轮机转速的具体情况来采取对应措施进行控制。

比如，
当汽轮机的转速在临界转速以下时，应当立刻打闸停机，并保持一定时间的盘车
后再启动汽轮机。

而如果汽轮机的转速在临界转速以上时，则应当在保持可控的
转速后，进行一定时间的停留，使设备内部摩擦的构件逐渐磨合出间隙，再进行
速度的提升。

当摩擦问题出现在汽轮机的带负荷阶段时，需要在振动能够控制在
一定变化范围后，进行观察时设备内部的构建磨合出空隙。

而如果振动的情况不
断加剧时，需要立刻降低机组的负荷或是打闸停机，以避免由于振动过于强烈而
损害机组的安全运行。

此外，在发生振动超标的问题后，无论是那种运行状态，
都不能够退出振动保护。

避免出现由于汽轮机振动迅速增加导致机组损坏的情况。

2.4安装振动保护装置
振动保护装置是由汽轮机振动监控系统、保护系统、信号报警系统组合而成
的一种保护汽轮机安全稳定运行的重要设备。

这种振动保护装置与测量装置相似，当振动超过临界值时都可以发出报警信号，而不同点在于保护装置能够发出脉冲
信号驱动保护控制电路，使其能够自动关闭主汽门，以达到紧急停机的目的。

近
年来，随着汽轮机组容量的不断加大，安装测量与保护装置的重要性也越来越突出。

为此，在今后的工作中，还要加强对安全监视与保护装置动作准确性的研究
工作，使保护动作能够更加科学、可靠。

结束语
综上所述，汽轮机振动超标会对汽轮机的运行造成严重的损害，而通过实际案例进行分析后可以发现，引发汽轮机振动超标的主要因素便为摩擦类故障，而该故障可以通过进行图谱分析来进行发现，并且通过根据其故障原因能够采取对应的措施进行解决，从而来保障汽轮机的安全稳定运行。

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