汽輪發電機組運行中的異常振動原因和解決方案

閆玉峰

摘 要：該文主要針對汽輪發電機組在運行中出現的異常振動危害進行詳細闡述，同時，對日常生產中可能出現的異常振動原因進行分析，并對應其原因制定合理有效的解決方案，以求保障汽輪發電機組在未來的生產中能夠安全順暢運行。

關鍵詞：汽輪發電機組 異常振動 措施

中圖分類號：TK268 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（c）-0054-01

伴隨著我國電力工業的不斷發展，許多的大型汽輪發電機組被運用到實際生產中。但由于汽輪發電機組本身運行過程中參數較高，跨度較多，及繞度較大的特性，如果在較為惡劣的環境或設備較復雜的情況下運行很容易出現故障。工作過程中如果發生機組振動故障，我們需要依照其振動的特點來判定其主要原因，并給出及時有效的解決措施；避免因故障得不到及時解決而產生的進一步惡化，從而導致機器損壞或人身傷害問題的發生。

1 汽輪發電機組的異常振動危害

汽輪發電機組在平時工作中產生的振動危害主要體現在兩個方面：工作人員的安全和機器設備的傷害。其中異常振動對機械設備的傷害主要為：增加汽輪機組動靜設備之間的摩擦，導致設備零件在長時間的磨合中發生損壞，從而使設備零件提前老化毀損；由于零件的松動會傷害到機械周圍物體，導致設備事故發生。由于汽輪機組的振動噪聲，導致工作人員在工作時容易產生疲憊，損害身體健康，也阻礙了工作效率。在日常工作中對于維護汽輪發電機組運行的工作人員來說，其工作責任相對較重：保障機組在工作中發生振動時能夠立刻找到導致振動的原因，并對其進行及時的分析，給予合理有效的解決方案。以此來維持生產工作的正常運作，保障工作人員的生命安全和機械設備的使用壽命。通過對機組設備振動原因的分析和問題的解決，不僅提升了生產設備的使用壽命，降低設備維修成本，而且也促進了企業的生產效益不斷提升。

2 汽輪發電機組的振動原因及解決措施

2.1 被動強迫振動

（1）轉子質量平衡性較差，其原因主要包括：①單個轉子在制作中的質量問題，②運行中轉子發生部分斷落導致平衡降低，比如；撓性轉子葉片斷落，其最易造成轉子不平衡。由此導致的振動現象包括：汽輪機或凝汽器內有聲響，機組振動突然增大引起軸向位移顯示增大，軸瓦溫度、回油溫度、推力瓦溫度上升，如果葉片掉進抽汽管道中，容易造成逆止門卡澀，在停機時若經過臨界轉速區，其振動會加強。這些振動問題都是由于汽輪機的轉子平衡性較差導致的，對此需清楚汽輪機組轉子葉片斷落原因，經相關分析其可能原因主要包括：雜物進入，汽缸內固定零部件脫落，脹差超限，葉片本身材料質量問題，葉片過負荷，轉子長時間低周波運行，汽溫過低造成末幾級葉片濕度過大，開機或者停機時，負荷增減操作不當。針對其原因采取相應的解決措施。具體為運行中，應保持機組的電網在額定頻率及正常允許變動范圍內工作；盡量要使汽輪發電機組過負荷工作；在日常運行中，應當加強針對機組運行情況的監測工作，加強機組啟停和加減負荷操作監控，對其中的汽溫，汽壓，脹差，振動等情況進行嚴密的觀察。對其中的不同情況進行相應合理的調整，控制參數發生劇烈變化。工作中要嚴格按照機械操作方法進行具體的實踐操作，同時，還要加強監測汽輪發電機組的水汽品質，杜絕由于水中雜質過多而造成的葉片腐蝕情況；對汽輪機本體進行定點的巡邏監測工作，通過聽其內部聲響，判斷其是否存在問題，同時還要對各抽汽段壓力和凝結水水質情況進行定期的監測分析。以此來保障汽輪機葉片的完好性和轉子質量的平衡性。

（2）轉子中心點位置發生偏差，其主要是機組內部兩個相鄰轉子在連接時中心不同心。原因主要是在進行轉子的安裝檢修時，因對聯軸器中心的重視程度較低、進行連接螺栓緊固時用力不均勻；其問題大多是人為形成，因此，應從加強人員管理的角度予以解決。

（3）汽輪機膨脹阻礙，此問題是導致汽輪發電機組振動的主要原因，工作中由于汽輪機膨脹受阻，導致軸承間位置高度變化，從而使機組轉子中心出現移動偏差，不僅會改變軸承座和臺板的接觸狀態，還會使軸承座支撐剛度降低。在有些情況下，還會導致機械設備發生動靜摩擦，加重轉子的質量平衡問題。針對此問題導致的機組振動的主要原因既包括安裝過程，也包括運行過程，安裝過程中的不仔細及運行過程中檢查維護工作不足。

（4）軸瓦發生松動現象，其松動原因主要是安裝力度不足及長時期振動導致，由于軸瓦的松動導致軸承振動加強，且振動過程中伴有噪音。

（5）轉子溫度控制不合理，汽輪發電機組振動隨轉子受熱狀態的變化而變化，振動隨轉子溫度的增加而增加。原因由于轉子沿橫截面受不均勻溫度影響、導致其膨脹不均而發生不規則變形，從而使其對振動支承性不足導致共振現象。

（6）電磁干擾力，其主要原因為發電機轉子匝間短路和轉子繞組發生接地、發電機磁力中心不正、電網干擾等。轉子匝間短路是指發電機轉子繞組本身發生連接短路，原因是轉子繞組通風孔內有金屬雜物或轉子集電環處絕緣不合格。轉子繞組發生接地，主要因為發電機軸承座及勵磁機軸承座底部絕緣不合理，其不僅會引起發電機轉子本身發熱造成機組振動，還會導致發電機碳刷產生火花，導致其破損。針對發電機磁力中心不正的原因主要是機組安裝檢修引起，對其應加強機組安裝檢修工作。而電網干擾主要原因為相連接電網運行頻率波動等，干擾機組正常工作運行。

2.2 自激振動

針對自激振動主要是指自主的發生振動，不受外力作用。其又常被人們稱作負阻振動，由振動本身運動產生阻力從而加劇振動。其主要是軸瓦自激振動；對此自激振動主要發生于軸瓦潤滑油膜和軸頸間。包含兩方面：（1）半速渦動；持振動主要是轉子第一臨界轉速比工作轉速高出1/2，由于其振動頻率為一半工作轉速頻率，所以稱為半速渦動。此振動振幅較小，當機組速度提升時，與轉子第一臨界轉速不會發生共振現象，其對機組安全的威脅程度較低。（2）油膜振蕩；汽輪發電機轉速比第一臨界轉速高兩倍，其軸瓦發生自激振動；轉子第一臨界轉速比工作轉速的1/2低，則軸瓦也發生自激振動。其振動可能發生在汽輪發電機組起動升速過程中，一旦發生所有軸承都會出現振動。目前多采用減少軸瓦長度的方法。降低潤滑油粘度，也可增加其穩定性。

3 結語

通過對汽輪發電機組在工作過程中出現的異常振動進行分析，了解其振動產生原因。在對其振動原因的分析研究中，使我們清楚問題的所在，對應其問題采取合理科學的解決措施，保障汽輪發電機組安全穩定運行。

參考文獻

[1] 陳丁躍，徐暉，敬曉明，等.非線性“轉子-軸承-基礎”系統碰摩動力分析[J].動力工程，2001（5）：1430-1433.

[2] 施圣康.汽輪發電機組振動故障診斷技術的發展現狀[J].動力工程，2001，21（4）：1295-1298.endprint