淺析汽輪機組汽流激振故障原因

翟秀紅

摘要：汽流激振是關系汽輪發電機組經濟性、安全性的重大問題。機組容量不斷增大、蒸汽參數不斷提高使汽流激振問題成為目前機組設計、運行、檢修中必須考慮的重要問題。因此，研究如何及時準確診斷出汽流激振故障，對機組運行安全可靠性，減少經濟損失和預防突發災難事故具有重要意義。為此，本文在對汽流激振的機理及特征進行概述的基礎上，詳細且全面的分析了汽輪機組汽流激振故障原因，旨在為機組安全穩定運行提供技術參考。

關鍵詞：汽輪機組；汽流激振；故障原因

隨著機組參數的不斷升高，發生汽流激振的概率也不斷增大。汽流激振給電廠的安全穩定運行帶來了嚴重影響，因此加強對大型汽輪機汽流激振產生原因及解決措施的研究尤為重要。本文就汽輪機組汽流激振故障原因進行了分析，旨在為汽輪機組安全穩定運行提供理論參考。

1汽流激振產生的機理及特征

1.1產生機理

（1）葉頂間隙激振力

汽輪機在安裝或運行中汽缸跑偏造成轉子相對于汽缸發生偏移，使得葉頂間隙發生改變。葉頂間隙小的一側汽流作用于葉輪的橫向力大，葉頂間隙大的一側汽流作用于葉輪的橫向力相對較小，造成汽流作用于轉子軸心上的力不平衡，促使轉子發生自激振動。研究表明，葉頂間隙激振力易發生在汽輪機大功率區段及葉輪直徑較小、葉片較短的轉子上，即高參數汽輪機的高、中壓轉子上。

（2）汽封汽流激振力

由于設計不當或在運行過程中參數控制不穩定產生軸系動態偏心，造成軸封和隔板汽封腔室內蒸汽周向分布不均勻，在轉子上產生多個不平衡力矩，使轉子發生自激振動。

（3）轉子上的靜態蒸汽作用力

由于汽輪機高壓缸進汽方式非對稱性的影響，使得轉子受高壓蒸汽作用，一方面造成高壓轉子軸頸在軸承上的載荷發生變化，另一方面造成高壓轉子在徑向上位置發生偏移，汽輪機通流部分間隙發生變化，最終導致轉子上抬、軸承的動力特性改變，進而使轉子失穩。

1.2特征

（1）汽輪機汽流激振屬于自激振動，不能用動平衡方法消除；

（2）汽輪機汽流激振易發生在高、中壓轉子上；

（3）汽輪機汽流激振具有良好的再現性；

（4）引起汽輪機汽流激振的主頻率一般為低頻；

（5）汽流激振的產生有時與汽輪機進汽調門的開啟順序和開度密切相關。

2.1蒸汽激振力大

（1）汽封設計不當主要指葉頂汽封、隔板汽封及高壓轉子前后軸封的間隙或結構設計不當，使動靜間隙沿圓周方向分布不均勻，蒸汽在不同位置泄漏量不同，在轉子上產生一個不平衡的力矩。高負荷時該力矩增大，導致軸系失穩。

（2）汽缸或轉子偏移使汽缸與轉子不同心，高壓轉子軸封和隔板汽封的蒸汽壓力沿周向分布不均勻，趨向于使轉子產生渦動。

（3）軸系不對中分為聯軸器不對中、軸瓦中心標高變化及轉子與靜子不同心三類。軸系不對中會造成軸承載荷變化和動靜間隙周向分布不均，引起轉子轉矩沿徑向不平衡，嚴重時可誘發高負荷下低頻振動，是導致汽流激振的直接原因之一。

（4）汽缸膨脹不暢引起汽缸跑偏或動靜碰摩，也會引起蒸汽壓力分布不均勻和轉子轉矩沿徑向不平衡。

（5）安裝與檢修偏差是引起機組汽流激振的重要原因，很多機組故障都是由安裝質量差或檢修或復裝誤差等引起的，安裝質量差可導致動靜間隙分布不均、轉子與汽缸同心度差等。

（6）調門運行方式不當包括調門開啟順序不當和調門開度不當兩方而。調門運行方式不當會引起不對稱蒸汽力和力矩，該力可以影響軸頸在軸承中的位置，改變軸承承載，造成轉子失穩，也會使轉子在汽缸中的徑向位置發生變化，引起通流部分間隙變化，導致激振力增大。

（7）主蒸汽管道與汽缸連接不對中。如西固熱電廠5號機組因導汽管返修缺陷，導致高壓缸扭曲偏斜，從而引起汽流激振。

（8）運行參數變化。有些運行方式敏感于運行參數，如主蒸汽流量、主汽溫、主汽壓；潤滑油溫度；凝汽器真空、軸封參數、軸系不平衡、高壓脹差突變等。

高負荷時，在配汽方式調節負荷過程中被激發。

2.2軸瓦穩定性差

（1）軸瓦型式不當。不同軸瓦的穩定性裕度不同，可傾瓦的穩定性高于橢圓瓦，而橢圓瓦的穩定性高于圓筒瓦，穩定性最差的為三油楔瓦。

（2）軸瓦葉頂間隙過大。葉頂間隙過大會顯著降低軸瓦的穩定性。如海門電廠2號1000MW機組、綏中電廠800MW機組等通過調整葉頂間隙來提高軸瓦的穩定性。

（3）軸承座標高變化。標高變化會使軸系中某些軸承承載變低、比壓減小而失穩。

（4）軸承比壓小、長徑比大。軸承比壓是指軸瓦單位工作而積上所承受的載荷。減小長徑比會增大比壓，并使下瓦油膜力減小，增加軸瓦穩定性。

（5）潤滑油黏度高。隨著潤滑油黏度提高，軸瓦穩定性降低，因此改變潤滑油溫度是防比低頻振動的有效措施之一。

結束語

綜上所述，本文通過對汽流激振的機理及特征進行概述，從蒸汽激振力大、軸瓦穩定性差兩大方面詳細且全面的分析了汽輪機組汽流激振故障原因，旨在為業內人士保證機組安全穩定運行提供理論參考。

參考文獻：

[1]范志強，段學友，韓元，李波.330MW汽輪機組汽流激振故障分析及處理[J].內蒙古電力技術，2015，06：82-85.