汽轮机轴瓦振动大的分析与处理

汽轮机轴瓦振动大的分析与处理

摘要汽轮机发生振动故障要从多方面考虑并仔细查找和分析原因，提出可行的处理方案，才能保证机组继续安全稳定运行。本文针对汽轮机轴瓦振动大的原因进行了分析，针对不同工况下轴瓦振动提出了处理方法和预防措施。

关键词汽轮机；轴瓦；振动

引言

汽轮机的振动一直是目前国内发电企业的生产过程中比较难以根本解决的问题，多见于机组启动过程中或者高负荷运行时产生的轴瓦振动。汽轮发电机组轴瓦振动的大小直接关系到机组能否继续安全稳定运行。造成机组轴瓦振动过大的原因很多，既可能是生产厂家设计和制造方面的原因，也可能是发电厂运行调整操作的原因，还可能是安装和检修工艺水平等方面的原因。

大唐长春第二热电有限责任公司5号机为国产CC145/ N200-12.75/535/535型超高压中间再热三缸双抽两排汽单轴凝汽式汽轮机组。此类型汽轮发电机组结构复杂，金属壁较厚，转子长、尺寸大，在机组启动中曾经出现过因设备本身的缺陷或操作控制不当引起机组振动，被迫打闸。5号机组在大修之后冷态启动机组转速1300r/min时3瓦盖振涨至5.2μm，被迫打闸停机。经过暖机30分钟，再次进行冲动，机组各项振动才恢复正常。启动以来，2瓦支持轴承瓦温偏高（最大达到79℃），3瓦X轴振动偏大（最大达172μm），2瓦X轴振动偏大（最大达131μm），严重威胁机组安全运行。

1 轴瓦振动大的原因

从理论来讲，引起机组轴瓦振动大的原因是多方面的，但总结起来主要由包括以下几个方面：运行中机组叶片断裂，造成转子运行不平衡，动静部分磨擦；机组负荷变化过快或者过大；转子中心有偏差，机组中心不正；润滑油温变化大，润滑油压波动频繁，影响轴承油膜形成；汽轮机汽缸膨胀不均；发电机转子，励磁机线圈接地或层间短路造成负荷不对称；轴瓦检修工艺不高，存在缺陷或者安全隐患等。本文针对几个主要原因进行分析。

1.1 金属温差对振动的影响

汽轮机的启动过程实际是一个对汽缸转子逐渐的加热过程，随着汽轮机冲转开始，汽缸和转子被加热，温度不断升高，汽缸内、外壁经过传导加热使外壁温度升高，在内外壁之间存在着温差，内壁热膨胀快，而外壁热膨胀慢。特别在机组热态启动时，各金属壁（汽缸内、外及上、下壁）之间在启动前就可能已经存在温差，或由于机组主汽管道或汽缸疏水不充分，发生水冲击，导致汽缸上、下缸壁温差增大，控制不好易使汽缸变形，内部径向间隙变化较大，引起机组振动。

1.2 润滑油温油压对振动的影响

润滑油温的高低直接影响润滑油膜的建立。润滑油温过高时，润滑油的黏度降低，在轴承内油膜难以建立，造成油膜不稳而引起机组振动。润滑油温过低时，油的黏度增大，在轴承内油膜的厚度增大，承载能力下降，使油膜不稳引起机组振动。所以在机组启动和运行中，要及时调整润滑油温，控制在38～45℃范围内为最佳。如果润滑油供油不足，或轴承进油节流孔堵塞，会造成油膜不稳定或油膜破坏引起振动。因此，机组启动前做准备工作时，一定要对润滑油系统进行全面检查。

1.3 不均衡电磁力对振动的影响

发电机或者励磁机运行出现异常，将会产生不均衡的电磁力。发电机转子线圈间短路，发电机转子和静子间空气间隙不均匀，电磁干扰引起的振动，主要是发电机转子与静子之间磁场分布不均造成的。发电机转子线圈热膨胀不规则，使转子失去平衡，或引起端部线圈接地，会产生振动等现象。

1.4 各部件膨胀受阻对振动的影响

整个汽轮发电机组构件很多、轴系较长，如果某个部位在机组启动过程中膨胀受阻存在不畅现象，如基础台板、轴承及轴承座和轴承及挡油环、汽缸静止部件等，在机组冷态启动时，由于某部件存在轻微卡涩，如果启动升速较快，暖机时间不充分，没等到轻微受卡部件得到膨胀，使动静间隙恢复至正常范围，将会发生碰摩现象，引起振动增大，就可能会发生因振动大停机，需要采取措施重新冲转。

各轴瓦紧力不合格，各轴承座稳固性不佳。轴瓦紧力不合格，使其在轴瓦洼窝中产生松动现象，将造成轴承振动；轴承座稳固性不佳时使轴承的支撑刚度降低引起振动。汽轮机动静部分摩擦。胀差或轴向位移过大，都会使机组动静部分间隙消失，动静部分碰摩而产生振动。5号机组大修后，检查3瓦浮动油档乌金磨损，造成瓦胎直接与汽轮机大轴接触，造成轴振偏大，对其更换铜板油档后X 轴轴振由139μm降低为114μm。

2 轴瓦振动大的处理和预防

2.1 机组启动时振动的处理

机组启动前疏水一定排净，冲动前一级旁路后、二级旁路前后及中主前温度在规定范围内。冲动到定速过程中，如果发生异常振动，要立即打闸，进行连续盘车，查明原因消除后再次冲转。冲转过程中发生振动，说明汽轮机内部动静部件发生摩擦或掉落引起强烈振动或发出清楚的金属摩擦声，为防止汽轮机遭受严重损坏，应立即停机。机组突然发生强烈振动或发生能清楚听出的金属声音，应当紧急停机，以防汽轮机遭受严重损坏。

机组启动时，严格控制再热器压力不低于0.2MPa，，减小与转子加热程度的差值，中压缸的内上壁温在100℃以上，机组在升速的过程中，根据规程规定，要严密监视振动情况，发现振动超标要立即打闸停机。

机组并网后，根据高中压缸膨胀及高、中压缸汽缸与法兰螺栓温差情况，控制高中压法兰内外壁在规定范围内，各瓦振动情况适当延长暖机时间。特别是在低负荷暖机时，高压调速汽门不要开度过大，根据情况开大调门，加负荷时，及时调整一漏、二漏。汽轮机启停过程中，发生异常振动时，应适当减、加负荷进行暖机，并查明原因，振动消除后再加、减负荷。机组在加减负荷时发生振动，应立即恢复原负荷。

2.2 机组运行时振动的处理

机组正常运行时发生振动，检查机组负荷、蒸汽参数、凝汽器真空、调节汽门开度、汽缸膨胀、胀差、轴向位移、汽缸金属温度、机组内部声音等是否发生了变化。查看发电机、励磁机工作情况，要及时查看调整润滑油压、油温，或进行减负荷，使其恢复正常。振动过大超过规定极限值时，应紧急停机。