汽輪發電機組振動故障分析與預防

王樂藝

摘要：汽輪發電機組常常會因為一些原因引起振動故障，導致其功能及部件受損。如轉子質量平衡性不足，部分動靜部位發生摩擦，聯軸器對中性不足及轉子結構剛度偏低等因素導致汽輪機組振動無法定速，軸瓦發生損壞以及葉片斷裂等，影響汽輪發電機組的正常運轉。本文針對以上五個引起振動故障的原因進行分析，并針對其提出一定預防措施以期避免汽輪發電機組振動故障的發生。

關鍵詞：汽輪發電機組;振動故障;預防措施

引言

發電廠主要研究及開發各種發電機，而汽輪發電機組是發電廠研發的重要設備之一。發電機組的正常運轉與汽輪發電機組的振動頻率具有密切聯系。若汽輪發電機組發生振動故障，可能會導致該機組的部件發生損壞，制約其功能的發揮，降低其使用年限，導致投入更多的資金進行維修及調換，甚至可能威脅到員工的生命安全。引起汽輪發電機組振動故障的原因有多種，本文僅針對其中四種原因進行探討與分析。

一、轉子質量平衡性不足

一般來說，汽輪機發電機組發生振動故障的主要原因是轉子質量平衡性不足。而引起轉子質量平衡性不足的因素有轉子出廠質量平衡性不足，轉子運轉過熱發生彎曲以及轉動部件松動甚至發生飛脫現象等。

（一）轉子出廠質量平衡性不足

轉子出廠質量不足的主要原因是在加工及制造過程中由于設備精密性不足導致其質量平衡性不足，設備精密性不足可能是因為加工設備在檢修更換轉動部件后未進行調試[1]。為有效避免轉子出廠質量平衡性不足，可讓廠家在轉子出廠前進行高速動平衡實驗，促進出廠質量平衡性不足現象的消除。此外，在為加工設備更換轉動部件后，應對其進行動平衡調試，避免因零件磨合導致加工設備的精密性不足。

（二）轉子運轉過熱發生彎曲

轉子在長時間的運行下，可能會由于動靜摩擦生熱，潤滑油溫升高等發生彎曲。若此類彎曲未超過其本身熱承受量，未發生永久變形，在轉子停止運轉冷卻一段時間后是可以恢復原樣的。因此，結合眾多的轉子運行經驗，加強對轉子運行流程的制定，保障該運行方案具有一定的合理性，可有效避免熱彎曲現象的發生。

（三）轉動部件松動引起飛脫

在長期使用轉子后，并忽略對其轉動部件的檢查，可能會導致轉動部件發生一定的松動，在其運行過程中在離心力作用下松動的轉動部件發生飛脫現象，導致轉子突然性發生振動，導致軸振振幅發生劇烈變化，影響轉子的運行質量。因此，應加強對轉動部件的檢查，對松動的部件進行及時的調整及更換，避免飛脫現象的發生。

二、部分動靜部位發生摩擦

在轉子運行過程中，部分動靜部位的摩擦可能會導致軸系失去穩定性，引起轉子振動故障，甚至可能會導致轉子發生永久性的變形，影響其后續使用。部分動靜部位發生摩擦可能是由于以下三種原因。

（一）轉子軸振振幅增大

在轉子運行時，若其軸振振幅發生較為劇烈的變化，導致增大的振幅超過動靜部位預留的最小值，會引起一定摩擦導致振動過大[2]。在此時不應盲目的提升轉子運行速度，應在找出原因后進行相應的處理，然后將其投入到正常的使用中去。

（二）預留的動靜部位間隙較小

部分員工在安裝及設計汽輪發電機組的過程中，為動靜部位預留的間隙較小，導致其在運行過程中因發生熱脹現象引發動靜部位的碰撞及摩擦。因此，在設計及安裝汽輪發電機組的過程中，應嚴格把控動靜部位預留的間隙，更應加強對隔板汽封及油擋等部位間隙的預留，避免因碰撞及摩擦引起泄露，威脅到人們的人身安全。

（三）汽缸發生變形

汽輪發電機組經過長期運轉，汽缸的保溫工作做得充分性不足，導致汽缸承受的熱量均勻性不足，上下缸之間產生較大的溫差，使汽缸處于弓背狀態并發生一定的變形，若變形值超過動靜部位間隙的最小值，就會引起一定的碰撞及摩擦[3]。因此，應加強對汽缸的保溫處理，使上下缸的溫差維持在穩定的范圍內，避免汽缸發生變形導致摩擦現象的發生。

三、聯軸器對中性不足

在進行汽輪發電機組安裝及檢修時，最關鍵的一步就是為其軸系找中，保障聯軸器的對中性。若聯軸器的對中性不足，會導致轉子相連接的部位產生一定的彎矩力，促進剪切力的增加，與其相鄰的軸承也會承擔一定的作用力，導致機組發生振動故障。在加強聯軸器的對中性時，應從以下四方面著手：

（一）在架設量具前應保證其仍在有效期范圍內，在架設量具時應保證其牢靠性及穩定性。在盤動轉子時應注意百分表桿及臨時卡子的位置，應緩慢且均勻地運行轉子，避免二者發生移位現象。

（二）應在轉子自由不受力的情況下進行數據的記錄，在盤動轉子90°后，為保證讀數的準確性，應加強對盤車銷狀態的檢查，保障其處于自由活動的狀態，還應促進鋼絲繩的放松，使其處于不受力的狀態[4]。

（三）在盤動轉子前應在其上安裝并設立防竄動裝置，與此同時，還應保證盤車的方向與轉子轉動的方向具有高度一致性，避免聯軸器的對中心不足。

（四）在軸系找中工作結束后，應加強對其對中性的測量，在測量之前應歸為百分表對數，并至少進行兩次的測量，若兩次測量結果基本一致，表明該聯軸器具有高度對中性。

四、轉子結構剛度偏低

汽輪發電機組的轉子結構剛度偏低易導致其支撐結構出現一定的問題。轉子結構剛度不僅包含轉子支架的剛度，還包含缸體的剛度。若低壓缸的非落地式軸承剛度不足，會促進其振動頻率的增加，影響轉子的臨界轉速，使二者陷入共振的狀態。因此應在設計階段對其加強剛度校核，使其結構剛度達到相應標準，避免振動故障的發生。此外，也應保障發電機的端蓋軸承剛度校核，保障其結構剛度與設計目標相符，避免端蓋結構出現共振現象。

參考文獻：

[1]翁振宇.某660MW汽輪發電機組振動問題分析及處理[J].汽輪機技術，2021，63（04）：309-310+276.

[2]陳尚年，李錄平，張世海，歐陽敏南，樊昂，文賢馗.汽輪發電機組振動故障診斷技術研究進展[J].發電技術，2021，42（04）：489-499.

[3]劉雙白，吳昕，李玉寶，謝昌亞，陳凱亮，許繼東，李永康.350MW超臨界汽輪發電機組異常振動診斷[J].節能技術，2021，39（03）：237-241+250.