電廠汽輪機組異常振動與排除

張忠偉 李海玲

（北方聯合電力海勃灣發電廠，內蒙古 烏海 016034）

在電廠的發電系統設備當中，汽輪機做為其中重要的組成部分，其穩定的運行十分關鍵，對整個系統都有著極其重要的意義。汽輪機為了保證電廠電力的正常供應，需要處于長期的運轉狀態，在運轉時受到多種因素的，所以很難避免故障的發生，目前汽輪機故障中其機組的異常振動是十分常見的故障，此故障發生的原因較為復雜，機組任何一個構件都可能引起異常振動，因此在日常汽輪機運行中，對其異常振動故障的分析和排除則成為汽輪機日常維護的重要內容之一，只有有效的排除了異常振動，才能保證機組的穩定運行，保證正常的電力供應。

1 汽輪機組常見異常震動的分析與排除

汽輪機組在正常運行時，每當引發生異常振動時，可以從汽流激振、轉子熱變形、摩擦振動等三個方面進行檢查。在大多數的異常振動中都是由于這三個方面的原因引志的，因此對這三個方面可以進行詳細的分析，從而查出引起汽輪機振動的原因。

1.1 汽流激振現象與故障排除

汽流激振有兩個主要特征：一是應該出現較大量值的低頻分量；二是振動的增大受運行參數的影響明顯，如負荷，且增大應該呈突發性。其原因主要是由于葉片受不均衡的氣體流沖擊就會發生汽流激振；對于大型機組，由于末級較長，氣體在葉片膨脹末端產生流道紊亂也可能發生汽流激振現象；軸封也可能發生汽流激振現象。對汽輪機汽流激振的故障進行分析需要較多的時間才能觀察到，因為要對每次振動的數據進行分析，做出成組的曲線，從而觀察曲線變化的趨勢，從而尋求出科學的解決方案。對于汽流激振故障的處理可以通過改變升降負荷速率或是在不同負荷時調整汽輪機的高壓調速汽門來消除氣流故障。簡單的說就是確定機組產生汽流激振的工作狀態，采用減低負荷變化率和避開產生汽流激振的負荷范圍的方式來避免汽流激振的產生。

1.2 轉子熱變形導致的機組異常振動特征、原因及排除

在汽輪組冷啟動完成定速后帶負荷的階段，一倍頻振幅會有所增加，轉子的溫度會上升，同時蒸汽的參數也會發生變化，轉子內溫度的升高會使材質內的應力進行釋放，同時一倍頻振動增大，此時相位也會有所變化，從而導致轉子在應力作用下發生熱變形，從而導致機組產生異常振動，威脅機組的運行安全。轉子的彎曲故障發生時，有永久性和臨時性之分，但二者的故障機理是相同的，所產生的旋轉矢量激振力都是一樣的，這點與轉子質量的偏心相類似，但有一點是不同的，就是軸彎曲時會兩端產生錐形運動，同時還有較大的工頻振動發生，這點是與轉子質量偏心相區別的。另外，轉軸彎曲時，由于彎曲產生的彈力和轉子不平衡所產生的離心力相位不同，兩者之間相互作用會有所抵消，轉軸的振幅在某個轉速下會有所減小，即在某個轉速上，轉軸的振幅會產生一個“凹谷“，這點與不平衡轉子動力特性有所不同。當彎曲的作用小于不平衡量時，振幅的減少發生在臨界轉速以下；當彎曲作用大于不平衡量時，振幅的減少就發生在臨界轉速以上。針對轉子熱變形的故障處理就是更換新的轉子以減低機組異常振動。沒有了振動力的產生機組也就不會出現異常振動。

1.3 摩擦振動的特征、原因與排除摩擦振動的特征：

一是轉子的熱彎曲所產生的不平衡力不會影響振動信號的主頻信號，但由于部分沖擊力和非線性因數的影響，會有分頻、倍頻和高頻分量的少量產生，同時波形有時也會有“削頂”現象。

二是發生摩擦時，振動的幅值和相位都具有波動特性，波動持續時間可能比較長。摩擦嚴重時，幅值和相位不再波動，振幅會急劇增大。

三是降速過臨界時的振動一般較正常升速時大，停機后轉子靜止時，測量大軸的晃度比原始值明顯增加。

汽輪機的轉子在運轉過程中會因摩擦而產生抖動、渦動等情況，轉子在運轉過程中其周圍各點的摩擦程度是不一樣的，試探程度大的部位其因摩擦所產生的熱量就多，因此重摩擦部位的溫度較其他部位就會高很多，這樣在轉子的截面上就會因溫度不均勻而造成局部過熱部位發生熱彎曲，轉子局部的彎曲會產生一個不平衡力，從而引起振動的發生。

2 關于汽輪機異常振動故障原因查詢步驟的分析

汽輪機運行中其瓦蓋和軸承會發生異常的振動變化，引起這種異常振動的原因較多，在查找時需要根據引起振動的不同原因進行來源的查找，通常在查找時應注意以下幾個要素：振動的頻率是1X，2X，1/2X等。振動的相位是否有變化及相鄰軸承相位的關系。振動的穩定性如何（指隨轉速、負荷、溫度、勵磁電流、時間、等的變化是否變化）。例如汽輪機轉子質量不平衡會有下列現象：升速時振動與轉速的二次方成正比，轉速高振動大。特別過臨界時振動比以往大得多。振動的頻率主要是1X。振動的相位一般不變化及相鄰軸承相位出現同相或反相。振動的穩定性好（在振動沒有引起磨擦的情況下），且重復性好。根據振動特征與日常檢測維修記錄多方面分析，找出故障原因最終排除。另外對于一些原本設計上有通病的機組，要做好心理準備并牢記其故障點，一旦出現情況首先要檢查設計缺陷部件。

結語

在電廠的正常運行中，汽輪機發生異常振動故障是較為常見的，很難避免，因此對于此類故障的發生，需要進行詳細的觀察和分析，對于能不拆解機組的盡量避免拆解，可以根據故障點的維修記錄來確認故障的運行狀態，對于確定的故障內零部件是新更換過的，需要對故障點進行重新的確認，因為新更換的零件在短期內發生故障的機率要小得多，因此在對汽輪機出現異常振動的原因進行分析時要格外的認真，確保故障點判斷的準確性，避免誤拆的可能。從而保證故障的有效排除，保證機組的穩定運行，為人們供應高質量的電力。

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