发电厂汽轮机振动分析与诊断

发电厂汽轮机振动分析与诊断

汽轮机是电厂发电系统不可缺少的设备，一旦汽轮机的运行出现问题，特别是汽轮机工作中出现异常振动故障，不但会损坏汽轮机本身，还会对发电系统产生安全威胁，甚至造成较大的经济损失。可见，对汽轮机异常振动的原因进行分析并及时解决问题，对汽轮机的正常运行至关重要。

标签：汽轮机;振动故障;分析诊断

1 汽轮机启动过程中振动故障的影响

汽轮机在电力生产系统中处于非常重要的位置，如果汽轮机在运行过程中出现振动故障，对整个电力生产系统将会造成很大的影响。因此，汽轮机在启动过程中产生的振动不容忽视。汽轮机启动过程中振动故障的影响有以下几种。

1.1 汽轮机组启动过程中出现振动会导致调速系统内部件发生严重磨损，增加迟缓率，影响调速系统的正常运行。

1.2 汽轮机的核心部分是转动部分，而汽轮机发生振动故障会在一定程度上会减弱机组的耐疲劳强度。因此，转动部分的使用寿命会受到影响，甚至会影响其正常运转。

1.3 当汽轮机组产生较大振动时，在一定程度上会对滑销系统产生巨大的冲击作用，从而致使汽轮机组有不均匀的膨胀现象，有巨大的挤压力形成，会严重破坏滑销系统。

1.4 通常汽轮机的隔板与隔板之间的密封方式都是采用汽封，如果汽轮机发生振动故障，汽封将会遭到破坏，从而使隔板与隔板之间的漏气量不断增加，导致转子产生轴向推力，使得汽轮机组不能正常运行。5）当汽轮机组发生振动故障时，会在一定范围内破坏低压端轴封，从而使低压缸中进入空气，降低了低压缸的真空度，导致蒸汽进入到润滑系统中，极大地降低了润滑油的纯度，对润滑效果有一定的影响，产生磨损，而汽轮机组的使用寿命就会缩短，增加运行成本。

2 汽轮机异常振动原因分析

2.1 转子受热弯曲变形

汽轮机主要运转部分就是转子，其工作磨损不可避免，特别是转子在高温高压条件下，更容易产生热变形磨损，从而引发汽轮机异常振动故障。这种热变形主要是因为转子散热能力不足，越来越高的热能积蓄在转子周围，产生巨大的热应力，压迫转子产生扭曲。转子变形后，转动中产生的空气流动不对称，机组构件会随之产生异常振动，严重时导致破坏性故障，造成较大的经济损失。因此，检修人员必须要责任到岗，提高安全意识和职业道德，耐心细致地对汽轮机进行

检查和维护，将问题解决在最小范围内，从而保证发电系统能够持续正常发电。

2.2 汽流激振

汽轮机工作中，蒸汽流速不稳定，出现强弱波形，在低速汽流环境下工作的组件，突然被高速激流冲击，叶片受力不匀导致异常振动。原因一是运行参数的变化导致汽流不稳，得机器振动较大。原因二是汽流分量低频状态流量较大，突然频率改变，产生不均匀汽流。

2.3 摩擦振動

摩擦振动的原因主要是构件间隙有杂质产生阻力，或是润滑不足，或是构件变形与相邻构件摩擦异常增大等。其特征主要是以下三点：1）因摩擦振动导致波形异常，出现振幅值和相位，这种波形振动长时间存在;2）转子变形导致周围应力失衡，增持到振动信号上，使振动异常，但振动主频未发生改变;3）摩擦振动在降速尾声时振动比刚提速时大。

2.4 油膜震荡

汽轮机运转时，转动的核心部件是转子，转子在高速持续动转过程中，特别是大功率状态下，转子的转动容易偏离轴线，导致转动失衡，从而对油膜产生较大的应力，油膜因受力不平衡就会产生较大的振动，从而影响汽轮机正常工作。因此，工作中要保证转子沿轴线运转，且在平衡点涡动，保证转子运转的稳定性。

3 汽轮机振动故障分析及解决措施

3.1转子热弯曲的解决对策

为了有效地预防汽轮机转子热变形产生的异常振动，在对汽轮机转子进行配套装配时，要严格按照操作流程和先后顺序进行标准安装，对轴线进行中心法校正，使轴线转动时不会产生偏离。预防措施从基础安装抓起：

1）预埋件确保在纵向中心线上，调正螺丝进行紧固安装，保证钢丝架子能够放置在标准位置;

2）沿纵向中心线定位悬挂钢丝的精准点，做好标记;

3）对准各中心点及轴线，应用钢皮尺准确测量钢丝至洼窝中心两侧的长度;

4）调正轴承及底座，两侧长度误差要在0.05mm范围之内，确保安装到位准确;

5）对于水平校正，最好采用水平仪现场校正。将其放置在轴瓦洼窝结合面，水平方向有倾斜时，水平仪内空气偏离中心，用垫铁进行细微调整，使水平仪内

空气稳定于中心点，才能达到水平平衡状态;

6）汽轮机安装中需要进行三次找平，第三次要彻查一偏，完成所有找平工作，从而确保轴承安装标准到位，使转子稳定运动，消除转子热变曲导致的异常振动，保证电厂正常发电。

3.2 汽流激振的解决对策

汽轮机汽流激振的故障排除，首先要找到汽流激振的原因，需要对长时间振动的数据中寻找规律，将满负荷、正常运行、空载时的振动数据进行分析，利用曲线图走势，找到引发振动的因素。从而逐渐调解输出功率，汽流缓慢增加，将振动数据绘成曲线图与正常曲线图进行对比。汽轮机负荷增加后，汽门随着负荷的增加不断变化来抵消汽流振动的危害。因此，对于汽流激振的故障，需要长时间的观察和精细化调整负荷参数，才能有效降低汽流激振的不良影响，维持发电系统的正常运行。

3.3 摩擦振动的解决对策

摩擦振动是机械运转中不可避免的问题。汽轮机因为摩擦产生异常振动时，往往是摩擦超出正常范围。在进行检查时，运用感官的听声响、看振动、闻焦味、摸冷热等对汽轮机的异常摩擦进行判断，一旦超出正常的摩擦现象，必须引起重视。首先判断异常摩擦的来源是转动部件还是静态部件，然后采取正确的解决措施，更换新件、增加润滑、加强散热、调整功率等等，排除异常振动。

3.4 油膜震荡的解决对策

为了防止汽轮机在启动的过程中出现振动，需对汽机的滑销系统、管道系统进行详细检查，确保其是否存在膨胀受阻的位置，并进行实时的调整。这样能够有效的降低磨损，防止出现更加严重的振动故障。

4 结语

对本电厂机组的振动故障的情况进行了分析和总结，得出的结论是：汽轮发电机组的启停应严格按照厂家说明书采取减负荷或停机，蒸汽参数未在的设计值范围之内或急剧变化对设备损害是非常之大，极有可能造成汽缸及转子不规则膨胀，进而引起动静摩擦引起机组振动。

参考文献：

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[2]唐贵基，李琛卢，盛阳，等.汽轮机组动静碰摩故障振动特征分析与处理[J].河北电力技术，2018（6）：153-154.