汽轮机组常见振动故障及原因分析
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热弯曲是一种机组较为常见的振动故障，引起热弯曲的原因也是多种多样。针对 整个汽轮发电机组而言，可分为两部分来研究热弯曲故障，包括汽轮机转子热弯曲和发电 机转子热弯曲。
汽轮机转子在高温和高压的蒸汽介质中工作，发电机转子在投入励磁电流后也会被 加热。一般来说，转子温度的均匀增加只会引起长度的增加，而不会使转子产生弯曲。之所 以发生弯曲，是由于转子截面存在着某种不对称的因素，包括温度不对称、受力不对称、材 质不对称等，左下图转子上下表面温度不等，右下图中由于摩擦效应在转子表面产生的轴向
（1）转轴上内应力过大，转轴材质 不均。
（2）汽轮机叶轮的轮毂之间或轴上 其他套装零件与轴凸台之间轴向间
隙不足或不均匀。 （3）转轴存在径向不对称温差。
（4）转子与水或冷蒸汽接触。 （5）动静摩擦。
发电机转子热弯曲原因
（1）转子锻件材质不均匀。 （2）匝间短路。
（3）冷却系统故障。发电机转子的 冷却方式分为空冷、水冷和氢冷。
它们都可能出现冷却系统故障。 （4）绝缘变化。
（5）转子线圈膨胀受阻。 （6）转轴上套装零件失去紧力。
（7）楔条紧力不一致。
1
2.4 热弯曲故障解决措施
(1) 如果发电机转子的振动与冷却 介质的温度有关，这时需要进 行转子通风试验和流量试验 （来确定局部堵塞部位，然后 进行反冲洗，疏通冷却通道。
(2)当怀疑发生绕组局部短路或匝间 短路时，需要进行一些电气试 验查找短路部位，如气隙探测 绕组实验。
定的突发性。 (5)发电机转子热弯曲分为可逆和不可
逆两者情况。
汽轮机转子热弯曲的故障特征 (1)特征频率为1X；
(2)振幅不会发生跳跃式的变化，振动的 相位不稳定；
(3)振动随转速的变化关系明显； (4)振动随负荷的变化关系明显； (5)停机过程的振动会明显高于启动过程
2. 3热弯曲故障原因
汽轮机转子热弯曲原因
转子质量不平衡是汽轮发电机组最为常见的故障。据有关统计，在现场发生的机组 振动故障中，有转子不平衡造成的约占80%，属于转子质量不平衡的将达到90%左右。
转子质量不平衡是指在工程实际中，由于材料的不均匀和设计、制造及安装的偏差，转 子的惯性主轴与旋转轴线多少有些偏离。在转子转动中，偏心质量产生的离心力是个不平衡力 系，传递到转子的支撑轴承和基础上将产生振动。当转速一定时，离心力的大小正比于质量与 偏心距的乘积，在平衡技术中将其称为不平衡量，简称不平衡。
对于汽轮机转子热弯曲产生的
振动，如果振动在限值以内， 也可不予考虑。当超过限值， 但振动增量相对不大且较为稳 定，以及无法查明热弯曲原因， 或已查明原因但一时无法处理 时，则可以考虑对汽轮机转子 进行热平衡，补偿一部分热弯 曲产生的质量不平衡。
发电机转子热弯曲故障 解决措施
汽轮机转子热弯曲故障 对策
转子质量不平衡
原始质量不平衡
转动部件松动脱落
1
1.2 质量不平衡故障机理
转子质量不平衡产生振动的机理是，转子各横截面的质心连线 与各截面的几何中心连线不重合，从而使转子在旋转时，各截面的离 心力构成一个空间连续力系，转子的挠度曲线为一连续的三维曲线，
如下图所示。
F mr2
式中 :
m
— 不平衡质量
形毛糙、 不稳定， 或有削
兆
警，254 以 警 254 以上 80 以上报警
（3） 汽缸进水和保温不良。 （4）排汽缸的快速加热和冷却。
（5）汽封损坏。 （6）暖机不充分，在转子存在较大晃度的情况下开机。
（7）剧烈振动。
3.3 机组动静碰摩的故障征兆
故障模式 参数 名称
轴承 X 向轴 轴承 Y 向轴
振
振
动静碰摩
瓦振
振动频率
轴心轨迹
波形
监 监测 振幅突变， 振幅突变， 振幅突变，振
3. 动静碰摩引起的故障
3.1 动静碰摩故障概述
按碰摩方Baidu Nhomakorabea分类
按转子摩擦的接触面情况（径 向碰摩）
径向碰摩 轴向碰摩 全周碰摩 部分碰摩
按碰摩的位置（径向碰摩）
转动部分的摩擦部位在非转 轴的转动部件
转动部分的摩擦直接发生在 转轴本身
1
3.2 动静接触的原因
（1）汽缸跑偏或基础不均匀沉陷。 （2）蒸汽温度的变化。如果蒸汽温度的变化过于剧烈，将引起静止部件的变形。
出现锯齿尖角
测 值 振幅增大 振幅增大
幅增大
或小环。整周 振动信
故参
振动以基频 碰磨轴心轨迹 号的波
障数
为主同时也 为圆形或椭圆 峰多，波
参 数 征
征 兆
0-125 正常， 0-125 正常， 阈值 125-254 报 125-254 报 0-60 正常，
伴随高次谐 波或低频成
分出现
形且比较紊 乱；单点局部 碰摩呈内 8 字
r — 不平衡质量偏
心距
— 转动角速度
1.3 质量不平衡故障诊断 振幅
区分出具体的故障模式
作为严密的诊断，汽轮发电机 组的质量不平衡应该具有以下的特
征： 1）振动以基频(1X)为主，同时，出现
较小的高次谐波，整个频谱呈所谓 的“枞树形”。 2）在转速一定时振幅和相位是稳定的 3）多次启动振动有再现性 4）可以排除刚度、共振等因素 5）振动随负荷变化不明显 6）轴心运动轨迹为圆形或椭圆形
力F。
2.2转子热弯曲的故障特征
发电机转子热弯曲故障特征 (1)振动与励磁电流有密切关系。 (2)发电机转子冷却系统不均匀引起热 弯曲时，冷却介质入口温度越低，则振 动越大；入口温度越高，则振动越小。 (3)发电机转子出现的热弯曲大多是暂
态弯曲。 (4)因摩擦效应导致转子出现不均匀轴 向力引起的热弯曲，振动的增大具有一
1X 转子不2平X 衡故障频3X谱图 4X 频率 5号瓦y方向的振动趋势图
转子轴心轨迹
2.转子热弯曲引起的故障
2.1 转子热弯曲故障概述
转子受热后出现的弯曲变形称为热弯曲。热弯曲将导致转子平衡状态的变化， 因此热弯曲又称为热不平衡。转子热不平衡是指转子受热后（如机组带有功负荷或发电机 转子加励磁电流后）产生附加的不平衡力而出现振动改变的现象。
汽轮发电机组常见振动故障分析
1
质量不平衡引起的故障
2
转子热弯曲引起的故障
3
动静碰摩引起的故障
4
自激振动引起的故障
5
转子不对中引起的故障
6
支撑松动引起的故障
7
结构共振引起的故障
8
汽轮发电机振动故障
9
轴承座轴向振动引起的故障
10
转子裂纹引起的故障
11
动态标高变化引起的故障
1.质量不平衡引起的故障
1.1 质量不平衡故障概述
汽轮机转子在高温和高压的蒸汽介质中工作，发电机转子在投入励磁电流后也会被 加热。一般来说，转子温度的均匀增加只会引起长度的增加，而不会使转子产生弯曲。之所 以发生弯曲，是由于转子截面存在着某种不对称的因素，包括温度不对称、受力不对称、材 质不对称等，左下图转子上下表面温度不等，右下图中由于摩擦效应在转子表面产生的轴向
（1）转轴上内应力过大，转轴材质 不均。
（2）汽轮机叶轮的轮毂之间或轴上 其他套装零件与轴凸台之间轴向间
隙不足或不均匀。 （3）转轴存在径向不对称温差。
（4）转子与水或冷蒸汽接触。 （5）动静摩擦。
发电机转子热弯曲原因
（1）转子锻件材质不均匀。 （2）匝间短路。
（3）冷却系统故障。发电机转子的 冷却方式分为空冷、水冷和氢冷。
它们都可能出现冷却系统故障。 （4）绝缘变化。
（5）转子线圈膨胀受阻。 （6）转轴上套装零件失去紧力。
（7）楔条紧力不一致。
1
2.4 热弯曲故障解决措施
(1) 如果发电机转子的振动与冷却 介质的温度有关，这时需要进 行转子通风试验和流量试验 （来确定局部堵塞部位，然后 进行反冲洗，疏通冷却通道。
(2)当怀疑发生绕组局部短路或匝间 短路时，需要进行一些电气试 验查找短路部位，如气隙探测 绕组实验。
定的突发性。 (5)发电机转子热弯曲分为可逆和不可
逆两者情况。
汽轮机转子热弯曲的故障特征 (1)特征频率为1X；
(2)振幅不会发生跳跃式的变化，振动的 相位不稳定；
(3)振动随转速的变化关系明显； (4)振动随负荷的变化关系明显； (5)停机过程的振动会明显高于启动过程
2. 3热弯曲故障原因
汽轮机转子热弯曲原因
转子质量不平衡是汽轮发电机组最为常见的故障。据有关统计，在现场发生的机组 振动故障中，有转子不平衡造成的约占80%，属于转子质量不平衡的将达到90%左右。
转子质量不平衡是指在工程实际中，由于材料的不均匀和设计、制造及安装的偏差，转 子的惯性主轴与旋转轴线多少有些偏离。在转子转动中，偏心质量产生的离心力是个不平衡力 系，传递到转子的支撑轴承和基础上将产生振动。当转速一定时，离心力的大小正比于质量与 偏心距的乘积，在平衡技术中将其称为不平衡量，简称不平衡。
对于汽轮机转子热弯曲产生的
振动，如果振动在限值以内， 也可不予考虑。当超过限值， 但振动增量相对不大且较为稳 定，以及无法查明热弯曲原因， 或已查明原因但一时无法处理 时，则可以考虑对汽轮机转子 进行热平衡，补偿一部分热弯 曲产生的质量不平衡。
发电机转子热弯曲故障 解决措施
汽轮机转子热弯曲故障 对策
转子质量不平衡
原始质量不平衡
转动部件松动脱落
1
1.2 质量不平衡故障机理
转子质量不平衡产生振动的机理是，转子各横截面的质心连线 与各截面的几何中心连线不重合，从而使转子在旋转时，各截面的离 心力构成一个空间连续力系，转子的挠度曲线为一连续的三维曲线，
如下图所示。
F mr2
式中 :
m
— 不平衡质量
形毛糙、 不稳定， 或有削
兆
警，254 以 警 254 以上 80 以上报警
（3） 汽缸进水和保温不良。 （4）排汽缸的快速加热和冷却。
（5）汽封损坏。 （6）暖机不充分，在转子存在较大晃度的情况下开机。
（7）剧烈振动。
3.3 机组动静碰摩的故障征兆
故障模式 参数 名称
轴承 X 向轴 轴承 Y 向轴
振
振
动静碰摩
瓦振
振动频率
轴心轨迹
波形
监 监测 振幅突变， 振幅突变， 振幅突变，振
3. 动静碰摩引起的故障
3.1 动静碰摩故障概述
按碰摩方Baidu Nhomakorabea分类
按转子摩擦的接触面情况（径 向碰摩）
径向碰摩 轴向碰摩 全周碰摩 部分碰摩
按碰摩的位置（径向碰摩）
转动部分的摩擦部位在非转 轴的转动部件
转动部分的摩擦直接发生在 转轴本身
1
3.2 动静接触的原因
（1）汽缸跑偏或基础不均匀沉陷。 （2）蒸汽温度的变化。如果蒸汽温度的变化过于剧烈，将引起静止部件的变形。
出现锯齿尖角
测 值 振幅增大 振幅增大
幅增大
或小环。整周 振动信
故参
振动以基频 碰磨轴心轨迹 号的波
障数
为主同时也 为圆形或椭圆 峰多，波
参 数 征
征 兆
0-125 正常， 0-125 正常， 阈值 125-254 报 125-254 报 0-60 正常，
伴随高次谐 波或低频成
分出现
形且比较紊 乱；单点局部 碰摩呈内 8 字
r — 不平衡质量偏
心距
— 转动角速度
1.3 质量不平衡故障诊断 振幅
区分出具体的故障模式
作为严密的诊断，汽轮发电机 组的质量不平衡应该具有以下的特
征： 1）振动以基频(1X)为主，同时，出现
较小的高次谐波，整个频谱呈所谓 的“枞树形”。 2）在转速一定时振幅和相位是稳定的 3）多次启动振动有再现性 4）可以排除刚度、共振等因素 5）振动随负荷变化不明显 6）轴心运动轨迹为圆形或椭圆形
力F。
2.2转子热弯曲的故障特征
发电机转子热弯曲故障特征 (1)振动与励磁电流有密切关系。 (2)发电机转子冷却系统不均匀引起热 弯曲时，冷却介质入口温度越低，则振 动越大；入口温度越高，则振动越小。 (3)发电机转子出现的热弯曲大多是暂
态弯曲。 (4)因摩擦效应导致转子出现不均匀轴 向力引起的热弯曲，振动的增大具有一
1X 转子不2平X 衡故障频3X谱图 4X 频率 5号瓦y方向的振动趋势图
转子轴心轨迹
2.转子热弯曲引起的故障
2.1 转子热弯曲故障概述
转子受热后出现的弯曲变形称为热弯曲。热弯曲将导致转子平衡状态的变化， 因此热弯曲又称为热不平衡。转子热不平衡是指转子受热后（如机组带有功负荷或发电机 转子加励磁电流后）产生附加的不平衡力而出现振动改变的现象。
汽轮发电机组常见振动故障分析
1
质量不平衡引起的故障
2
转子热弯曲引起的故障
3
动静碰摩引起的故障
4
自激振动引起的故障
5
转子不对中引起的故障
6
支撑松动引起的故障
7
结构共振引起的故障
8
汽轮发电机振动故障
9
轴承座轴向振动引起的故障
10
转子裂纹引起的故障
11
动态标高变化引起的故障
1.质量不平衡引起的故障
1.1 质量不平衡故障概述