600MW超超臨界汽輪機振動問題分析及處理

李志敏 羅寶軍 曹興勝

摘要：汽輪機作為發電系統的重要組成部分，其故障率的減少對于整個系統都有著重要的意義。汽輪機異常振動是發電廠常見故障中比較難確定故障原因的一種故障，針對這樣的情況，加強汽輪機異常振動分析，為發電企業維修部分提供基礎分析就顯得極為必要。

關鍵詞：汽輪機;600MW機組;振動處理

汽輪機異常振動時汽輪機運行過程中不可避免的故障，汽輪發電機組振動的原因很多，振動的大小在一定程度上不僅影響到機組的經濟性，而且直接關系到機組的安全、穩定運行。文章就某發電廠600MW機組異常振動的原因進行分析，并提出處理意見。

1、600MW機組振動故障的表征

近年來，通過對多臺600MW機組進行了現場實測和處理，根據機組的現場記錄數據，對國內同型機組的振動狀況做了簡單調研，600MW機組振動主要分為兩類，瓦振和軸振。

這些振動故障對國內多個電廠該型機組的安全投運和工期造成較大影響。業主為了配合振動測試查明問題所在，在調試階段需要多次啟機;為實施現場處理，又需要專門安排停機檢查或做動平衡，耗費物力財力，延誤工期。

2振動故障產生原因

根據對數臺600MW機組數據和相關情況分析研究，得到關于振動故障的具體原因：一是氣流激振;二是制造階段發電機轉子熱變形老化;三是摩擦振動

3汽輪機組常見異常震動的分析與排除

引起汽輪機組異常振動的主要原因有以下幾個方面，汽流激振、轉子熱變形、摩擦振動等。針對著三個主要方面以下進行了具體的論述。

3.1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來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。針對汽輪機組汽流激振的特征，其故障分析要通過長時間（一年以上）記錄每次機組振動的數據，連同機組滿負荷時的數據記錄，做出成組曲線，觀察曲線的變化趨勢和范圍。通過改變升降負荷速率，從5T/h到50/h的給水量逐一變化的過程，觀察曲線變化情況。通過改變汽輪機不同負荷時高壓調速汽門重調特性，消除氣流激振。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。

3.2轉子熱變形導致的機組異常振動特征、原因及排除

轉子熱變形引發的振動特征是一倍頻振幅的增加與轉子溫度和蒸汽參數有密切關系，大都發生在機組冷態啟機定速后帶負荷階段，此時轉子溫度逐漸升高，材質內應力開釋引起轉子熱變形，一倍頻振動增大，同時可能伴隨相位變化。由于引起了轉子彎曲變形而導致機組異常振動。轉子永久性彎曲和臨時性彎曲是兩種不同的故障，但其故障機理相同，都與轉子質量偏心類似，因而都會產生與質量偏心類似的旋轉矢量激振力。與質心偏離不同之處在于軸彎曲會使兩端產生錐形運動，因而在軸向還會產生較大的工頻振動。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。

3.3摩擦振動的特征、原因與排除

摩擦振動的特征：一是由于轉子熱彎曲將產生新的不平衡力，因此振動信號的主頻仍為工頻，但是由于受到沖擊和一些非線性因數的影響，可能會出現少量分頻、倍頻和高頻分量，有時波形存在“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，丈量大軸的晃度比原始值明顯增加。摩擦振動的機理：對汽輪機轉子來講，摩擦可以產生抖動、渦動等現象，但實際有影響的主要是轉子熱彎曲。消息摩擦時圓周上各點的摩擦程度是不同的，由于重摩擦側溫度高于輕摩擦側，導致轉子徑向截面上溫度不均勻，局部加熱造成轉子熱彎曲，產生一個新的不平衡力作用到轉子上引起振動。

4汽輪機異常振動故障查詢注意事項

生產中經常碰到瓦蓋振、軸振的異常變化，引起振動異常的原因很多。根據振動產生的集中原因，在查找振動主要來源時要留意下面幾個要素：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，找出故障原因終極排除。

結語

綜上所述，在對600MW汽輪機振動故障排除時，不能急于拆解機組，首先要根據故障特征進行故障分析，確定故障點后查看機組維修記錄，確認故障點零部件情況。如故障點零部件為剛剛檢驗過并更換，因再次確認故障點，確以為改點后進行拆解。一般來講短期內進過維護保養的部件出現故障的幾率遠遠小于維護時間長的部件。因此，在進行汽輪機異常振動原因分析時要格外留意。很多情況時需要維修職員長期積累的經驗來判定的，加強企業汽輪機組維護保養職員培訓，進步維修職員素質及專業技能時進步汽輪機故常排除效率的最佳途徑。

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