汽轮机异常振动分析及处理
一、汽轮机设备概述
国华宝电汽轮机为上海汽轮机有限公司制造的超临界、一次中间再热、两 缸两排汽、单轴、直接空冷凝汽式汽轮机，型号为NZK600-24.2/566/566。具有较高的效率和变负荷适应性，采用数字式电液调节（DEH）系统，可以采用定压和定—滑—定任何一种运行方式。定—滑—定运行时，滑压运行范围40～90%BMCR。本机设有7段非调整式抽汽向三台高压加热器、除氧器、三 台低压加热器组成的回热系统及辅助蒸汽系统供汽。
高中压转子、低压转子为无中心孔合金钢整锻转子， 高中压转子和低压转子之间装有刚性法兰联轴器，低压转子和发电机转子通过联轴器刚性联接。整个轴系轴向位置是靠高压转子前端的推力盘来定位的，由此构成了机组动静之间的相对死点。整个轴系由 7个支持轴承支撑，高中压缸、低压缸和碳刷共五个支持轴承为四瓦块可倾瓦，发电机两个轴承为可倾瓦端盖式轴承，推力轴承安装在前轴承箱内。推力轴承采用LEG轴承，工作瓦块和定位瓦块各八块。盘车装置安装在发电机与低压缸之间，为链条、蜗轮蜗杆、齿轮复合减速摆动啮合低速盘车装置，盘车转速为2.38r/min。
运行中为提高机组真空严密性，将机组轴封密封蒸汽压力由设计28kp提高至40kp—60kp（以轴封漏汽量而定）。虽然提高了运行经济性但也增大了轴封漏汽量，可能会使润滑油带水并影响到机组胀差和振动，现为试验中，无法得出准确结论。#1机组大修后启机发生过因转子质量不平衡引起多瓦振动，经调整平衡块后得以改善。正常停机时出现过因胀差控制不当造成多瓦振动，也可能和滑销系统卡涩有一定关系。#2机组正常运行中（无负荷变化）偶尔会出现单各瓦振动上升现象，不做运行调整，振动达到高点之后迅速回落，一段时间后又会恢复正常，至今未查明原因。机组采用顺序阀运行时，在高低负荷变换时会发生#1瓦振动短时增大现象，暂定为高压调阀开关时汽流激振引起的振动。机组异常振动是经常发生又十分复杂的故障，要迅速做出判断处理，才能将危害降到最低。
２Ｑ１ Ｑ： ３（工） Ｃｈｉｎａ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎ０ｌ０ｇｉｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｅｔｓ 工业技术 汽轮机出现异常振动原因分析与探讨 袁春光 （哈尔滨电气国际工程有限责任公司，黑龙江哈尔滨１５００００） 摘要：汽轮机故障问题频发，严重制约了电力事业的发展。提高电力事业的经济效益，首先就要彻底解决汽轮机的故障问 题。本文从我国汽轮机的运行现状出发，列举了主要存在的质量ｆ－ｑ题，并提出了相关的解决措施，以便于全面改善汽轮机的 运作情况。 关键词：汽轮机；异常振动；原因分析 中图分类号：ＴＫ２６ 文献标识码：Ａ １汽轮机常见异常振动的分析及解决 对策 汽轮机的异常震动现象，其诱发因素可 以具体的概括为以下几个方面： １．１汽轮发电机的油膜震荡 １．１．１油膜震荡产生原因 发电机油膜自激震荡是由于汽轮发电 机转子在轴承油膜上高速旋转时，丧失稳定 性的结果。稳定时，转轴是围绕轴线旋转的。 当失稳后。一方面，转轴围绕其轴线旋转；另 一方面，该轴线本身还围绕平衡点涡动。轴 线的涡动频率总保持大约等于转子转速的 一半，故又称半速涡动。当半速涡动的涡动 速度同转子的临界转速相重合时，半速涡动 被共振放大，就表现为激烈的振动。油膜振 动具有下列特征：第一，油膜震荡一经发生， 振幅便很快的增加，使机组产生激烈振动。 这种振动随着转速的升高，振幅并不减小。 失稳而半速涡动可能较早。而油膜震荡则总 是在２倍于第一临界转速之后出现。第二， 当油膜震荡时，振动的主频率约等于发电机 的一阶临界转速，且不随转速升高而改变。 第三，由于发生油膜震荡，振幅将不只是于 转速一致的工频振动，而且还有低频分量。 第四，当发生油膜震荡的轴承，顶轴油压也 发生剧烈摆动，轴承内有明显的金属撞击 声。第五，当油膜震荡严重时，仔细观察可以 看到主轴的外露部分在颤动。 １．１２处理油膜震荡的措施 ‘通过大量的实践经验总结和数据分析， 我们基本上总结出以下几点具体的应对油 膜震荡的措施：首先，可以适当的提升轴瓦 比压的数据值；其次，尽量的缩小轴瓦之间 的间隔，这样就能够很好的控制震动的频率 和强度；再次，尽量的压低轴瓦和轴颈之间 的角度；最后，可以根据实际需要选用不同 型号的润滑油，出现幽默震荡时，应该使用 粘性比较小的润滑油。此外，震荡发生主要 是由于各个部位的受力不均匀，出现了力的 偏差，尽量实现两侧的受力平衡，也是一个 比较好的处理办法。当然在实际的处理过程 中，实际措施需要根据实际情况进行灵活选 择，这与操作人员的ｌＴ作经验和业务能力密 切相关。 １－２汽轮发电机的汽流激振 １．２．１汽流激振产生的原因 气流引发的汽轮机震动是有一定的特 征的，在进行处理时，首先可以依据这些特 征进行震动性质的划分，便于进而采取处理 的措施。具体特征主要有：（１）当汽轮机的运 动负荷超过其最大的额定数值时，汽轮机的 轴承承载能力会发生变化，进而导致急速的 －１ ３４－ 中国新技术新产品 震动，当负荷减少时，震动也随之逐渐的减 小；（２）强烈振动的频率约等于或低于高压 转子一阶临界转速；（３）气流引发的汽轮机 转动方向是顺时针方向的。（４）发生汽流激 振的部位在高压转子或再热中压转子段。 其原因主要是由于叶片受不均衡的气 体来流冲击就会发生汽流激振；对于大型机 组，由于末级较长，气体在叶片末端膨胀产 生流道紊乱也可能发生汽流激振现象；轴封 也可能发生汽流激振现象。 １２２汽流激振故障解决对策 气流引发的震动异常处理措施比较复 杂，通常需要对该汽轮机的震动现象和震动 析和调查。为了提 高故障处理的能力和故障处理措施的质量， 需要进行至少一年的震动和运行状况数据 汇总，并将这些数据做成一个数据曲线，通 过对数据曲线的变化和幅度分析，最终明确 气流的强弱分布。简单的说就是确定机组产 生汽流激振的工作状态，采用减低负荷变化 率和避开产生汽流激振的负荷范围的方式 避免汽流激振。 １－３汽轮发电机转子热弯曲 １．３．１转子热弯曲产生原因分析 转子热变形引发的振动特征是一倍频 振幅的增加与转子温度和蒸汽参数有密切 关系，大都发生在机组冷态起机定速后带负 荷阶段，此时转子温度逐渐升高，材质内应 力释放引起转子热变形，一倍频振动增大。 同时可能伴随相位变化。当弯曲的作用大于 不平衡量时，振幅的减小发生在临界转速以 上。 １．３．２转子热弯曲故障解决措施 转子在运行一定时间后，或者是长时间 运行后，由于高温作业，容易产生变形，进而 导致运行的震动。对于这种现象，没有比较 好的处理办法，主要的措施是更换新的转 子。 １４汽轮发电机的摩擦振动 １．４．１摩擦振动产生原因 摩擦振动的特征：一是，由于转子热弯 曲将产生新的不平衡力，因此振动信号的主 频仍为工频。但是由于受到冲击和一些非线 性因数的影响，可能会出现少量分频、倍频 和高频分量，有时波形存在“削顶”现象。二 是，发生摩擦时，振动的幅值和相位都具有 波动特性，波动持续时间可能比较长。涡动 等现象，但实际有影响的主要是转子热弯 曲。由于重摩擦侧温度高于轻摩擦侧，导致 转子径向截面上温度不均匀，局部加热造成 转子热弯曲，产生一个新的不平衡力作用到 转子上引起振动。 １４＿２摩擦振动故障解决对策 汽轮机运行一定时间后，会产生相应的 磨损，可能导致局部构建出现磨损。因此，需 要定期对其进行系统的检查。通常情况下， 需要安排专业的机械检查人员，对所有的汽 轮机进行整体检查，主要以设备的运行状况 为主，发现有严重摩擦的现象，及时采取措 施制止。这样就能够防患于未然，既能够减 少机械维护的费用，又能够延长汽轮机的使 用寿命。 ２对汽轮机异常振动故障采取的措施 由于汽轮机故障的原因比较复杂，所以 在进行故障处理时，也需要进行具体问题的 具体分析，通常来说汽轮机故障产生可能在 安装的过程中、运行的过程中、以及后期的 养护过程中等，笔者结合相关的工作经验和 理论技术，提出了如下几种常见的故障处理 办法，希望能够在实际的操作中给相关工作 人员一定的参考和借鉴。 ２１汽轮机的振动频率问题 汽轮机的震动是存在频率的，对于震动 故障的解决，首先应该明确分析其频率的具 体数值。从物理学的角度分析，汽轮机的频 率与汽轮机震动的相位密切相关。通常来 说，升速时振动与转速的二次方成正比，转 速高振动大，振动的频率主要是ｌＸ，振动的 相位一般不变化及相邻相位出现相同或相 反，且重复性好。 ２２汽轮机的振动与负荷的关系 汽轮机的振动与负荷有一定的关系，负 荷数值超过额定数值之后，受力就会出现不 均匀，这样，汽轮机自然会发生振动。另外， 由于高温导致的热变形也是发生振动的一 个重要原因。 结语 未来，我国电力企业的汽轮机养护和管 理工作必须形成一个完整的体系，进行相关 专业人员的定期业务培训，从汽轮机的安装 到使用再到后期的养护，都需要由专业的负 责人员来完成，并将发现的问题和故障及时 记录和存档，以便于后期相关问题的处理。 通过系统化的管理和操作，未来我国汽轮机 的整体应用水平必然会提升。 参考文献 ［１］１牟法海，侯锐，王文营，等．超临界空冷 ６６０ＭＷ汽轮机组不稳定振动原因分析与处 理叨．汽轮机技术，２０１２． 【２］李新凯，刘全义，关小彪，等．空气压缩机汽 轮机异常轴振动原因分析与处理 ．化肥工 业．２０１１．
汽轮发电机组冲转升速时振动超限导致跳机问题分析与解决
摘要：汽轮发电机组整套启动过程中可能发生振动值超量程的情况，本文对汽轮机冲转过程出现的状况进行了原因分析，结合造成振动高的各种潜在可能因素，提出切实有效的检查及处理方案，对以后类似问题的分析、解决具有相应参考意义。
关键字：汽轮发电机组，振动，原因分析，解决
引言：机组整套启动时（尤其是首次启动），其振动值可能超出机组的保护跳闸值，经由揭瓦检查、发电机加平衡块等等方式方能使振动值合格。汽轮发电机组振动数据是判断汽轮发电机运行情况的重要指标，会严重影响设备及人员的安全，而汽轮机异常振动又是常见故障中比较难确定故障原因的一种，本文根据所遇实际情况结合影响机组振动的各项因素进行分析阐释。
一、以杭丽热电项目机组振动值高处理过程为例
彼时杭丽项目3号汽轮机组所涉及各分系统的调试工作已经结束，正处于机组整套调试阶段。按照首次启动的要求进行详细准备工作后，机组开始启动并升速。按照调试方案先升速至800r/min后，就地打闸，确认机组无摩擦等异常声音，然后重新开启速关阀，开启调门升速至800r/min，依照冷态暖机曲线暖机，且在低速暖机保持时间内，对机组运转情况进行仔细检查，仔细测听各轴瓦，汽封声音，发现并无明显异常。但是注意到发电机一侧，也就是4瓦振动值偏高，大概在80μm左右，不过距报警值还有一段距离。（汽轮机振动的报警值为80μm，跳机值为110μm。发电机振动的报警值为120μm，跳机值为150μm。）当暖机结束后准备按照升速曲线将机组由800r/min升速到2000r/min，但到1043r/min过程中发现机组振动值整体迅速升高，其中发电机4瓦瞬间到194.8μm，而汽轮机3瓦处振动也已经超出110μm跳机值。其他两个瓦处振动也有明显的增大趋势。
而且第一次时1043r/min时已跳机，距杭州汽轮机股份有限公司所供非停顿区1300-1750r/min转速上还有一段距离。跳机转速到0r/min后启动盘车，继续连续盘转，以尽量缩小转子热弯曲的可能性。同时再次对系统及机组本身进行检查，期间并没有发现明显的问题。因而当检查完相关测振探头的准确性后，经业主、监理、总包、调试、安装以及汽轮机厂家、发电机厂家共同商议，决定再次冲转以排除是否首次为偶发性的故障，同时再次启动也为一旦振动问题依旧存在，为之后出具解决方案提供相应参考数据。因而依照规程规范按要求再次升速到800r/min，当由800r/min升速到2000r/min的过程中，机组的整体振动再次飙升，并导致跳机。
汽轮机振动大的原因分析及其解决方法（2）
2.3 中心不正
一种是转子轴线中心不在一条直线上。产生这种问题的原因除找中心的质量不好之外，还可能是汽缸热膨胀受阻、蒸汽管道热膨胀补偿不足。对于核电厂汽轮机的挠性转轴，两轴线不同心会使联轴器的磨损加速，表面摩擦系数增大，导致挠性联轴器无法起到补偿调节的作用。另一种是汽轮机与发电机两个转子之间联轴器中心偏差过大或联轴器有缺陷。对于用挠性联轴器连接的转子，当联轴器有缺陷不能对中心自动调整时，可能发生振动。当联轴器耦合原件之间正常啮合被破坏，从而导致传递扭矩在联轴器周上分布不均匀时，也会发生振动。中心不正的振动特点是波形呈正弦波，振动的频率等于转子的转速，与机组的工况无关。由于转子柔度与轴承油膜的弹性影响，只有靠近有缺陷联轴器的轴承才会出现明显的振动。相邻的两个轴的振动相位相反。
针对中心不正引起的振动解决方法主要靠检修和安装调试时的细心工作，从而保证汽轮机组的正常工作。
2.4 油膜自激振荡
油膜自激振荡是汽轮机发电机转子在轴承油膜上高速旋转时，丧失动力稳定性的结果。其特点是振荡主频约等于发电机的一阶临界转速，且不随转速变化而变化。
当汽轮机组发生油膜振荡时，应增加轴瓦比压，方法是缩短轴瓦长度，即减小长径比，或调整联轴器中心，保证热态时各轴瓦负荷分配均匀。
2.5 汽流激振
汽流激振有两个主要特征：一，出现较大值的低频分量；二，振动受运行参数影响明显，且增大呈突发性。其主要原因是由于叶片受到不均衡的汽流冲击。对于大型机组，由于末级较长，汽体在叶片末端膨胀所产生的紊流也可能造成汽流激振。同时，轴封也可能发生气流激振现象。 针对汽轮机组气流激振的特点，其故障分析要通过长时间的记录机组的振动数据，做成成组的曲线，观察曲线的变化趋势和范围。通过改变升降负荷速率，观察曲线的变化情况，最终有目的的改变汽轮机不同负荷时的高压调速汽门的重叠特性，消除汽流激振。也就是，确定机组产生汽流激振的工作状态，采用降低负荷变化率和避开气流激振的负荷范围的方式来避免汽流激振的产生。
