中国能源建设集团山西电力建设有限公司 山西太原 030006
摘要：而汽轮机的轴振动是汽轮机能否安全、稳定运行的重要指标，轴振动异常是汽轮机出现机械故障的一种最直接的表现形式，机组运行的安全性、稳定性很大程度上是由汽轮机轴振动的状态来决定的。本文对汽轮机异常振动分析与排除进行分析，以供参考。
关键词：汽轮机；异常振动；排除
引言
汽轮机轴振动异常的原因较复杂，汽轮机轴振动异常可能是多个原因综合作用的结果，这就需要我们按照汽轮机的运行情况进行分析，排查可能因素，确定维修方案，对其及时做出处理，避免汽轮机发生重大事故，保障机组安全、稳定运行。
1汽轮机的正常振动与异常振动
对于汽轮机的运行来说，微小的振动是不可避免的，一般来说，只要不超过制造厂规定的标准振动值，就可以被判定为正常振动。但是，如果设备的运行振动幅度已经比原有的振动水平明显提高，或者已经超过了允许的标准振动值，也就可以判定为异常振动。任何一种异常振动情况都有可能造成设备运行的稳定性以及安全性下降，并且导致轴器质量失去平衡、叶片断裂、大轴承弯曲、轴系中心变化、动静摩擦增加、膨胀受阻现象等。这些现象都不仅会对轴承造成严重的损伤，还有可能会加剧振动，进而对轴承零件造成进一步的破坏，加速设备的磨损程度。
2汽轮机异常振动危害
振动主要指的是偏离了原来的平衡位置，位能与动能出现了转换。振动幅度不超过一定范围的振动不会影响汽轮机的正常运行，没有危害，但当超过一定范围后，振动就会危害汽轮机，降低工作效率。轴系中心变化、发电机转子内冷水路局部堵塞以及轴承磨损等均属于汽轮机的异常振动，会导致整个机组零件的松动，甚至还会加剧内部动静摩擦，导致汽轮机磨损，加速了汽轮机的老化。振动由多种因素引起，安装汽轮机或检修后还应检查其振动程度，确保振动幅度在国家规定范围内，当前我国标准中，汽轮机振动幅度值应在0.05mm以内。
3机组异常震动的原因分析
3.1汽轮机轴承标高的影响
转子两端的轴承标高不在一个合理的范围内，则两端的负荷分配不均。载荷轻的一边，轴瓦内的油膜形成困难或者根本不能建立油膜，极易诱发机组的自激振动，包括油膜振动和气流激振等；载荷重的一边，轴瓦乌金温度过高，易产生碾瓦现象，引发机组振动。
3.2超声振动滚挤压中的挤压速度
金属微观纤维组织，对于不同的挤压速度，试件断面微观组织的变化状况如下图所示。通过图表我们可以看出，如果挤压的速度不同，经过超声振动强化后金属表层微观组织的分布情况也是不同的。挤压速率比较低，就会形成叠层纤维，并且层数较多。伴随着挤压速度的增大，金属表面的纤维层数在减少，如果挤压速度达到一定值，处于稳定，金属表层不会产生纤维，仅仅会有一些变形，从而可以证实挤压速度对于金属表层的纤维细化起到了重要作用。超声振动滚挤压技术中的挤压速度对于金属表层的细化产生了非常大的影响。挤压速度较低，金属表面细化程度越高，如果挤压速度越快，金属表层的细化效果不明显。在金属零件抗疲劳方面来说，金属表层纤维的细化程度越高，有助于提升金属的抗疲劳能力。所以，挤压速度越低，有助于进一步强化抗疲劳性能。
4振动的处理
4.1电机转子重新配重
在机组启动过程中，利用振动相位仪，测得机组振动相位角，随后停机。因无法达到额定转速，故无法进行动平衡试验。但通过振动曲线分析，振动增大是突然变大，并非阶梯段增大，根据技术部检修报告高中压缸通流部门汽封全部更换后机组动静间隙有所调整，故基本认定为机组动静部分汽封齿碰磨导致的振动增大。
4.2建立神经网络汽轮机振动诊断系统
为了更好的解决汽轮机振动问题，研究人员应建立完善的汽轮机振动诊断检测系统，以便及时发现问题。神经网络汽轮机振动诊断系统主要采用了计算机处理技术，数学模拟了人脑神经系统，可以模拟人类处理信息的流程。对此，研究人员应在汽轮机头以及各个振动点安装吸纳红采集装置与机械箱，采集信号后储存于特定文件中，并利用信号降噪提取并保存小波能量。处理后的故障特征向量可以进行测试诊断，从而快速判断汽轮机的振动原因，以便及时发现问题进行调整维修。
4.3气流震荡防止
相较其他类型的振动问题，气流震荡出现频率较大。基于此，设计人员应利用反旋涡技术干扰流体的轴向运行，提高流体失稳界限的转速。同时，还可以增大轴承轴径的偏心率，以降低其振动幅度。除此之外，设计人员还可以改变轴承的几何形状，打乱轴向旋流，降低切向力强度，确保转子获得更高速度的稳定力，提高运行速度。
5汽轮机常见异常振动的排查
5.1油膜振动造成的异常振动的故障排除
振动故障排除，第一，提高润滑油的进油温度，一般来说，如果油温较低，最小油膜厚度增大，就可能造成油膜振荡的现象。将油温提高到38～45℃，可以尽可能提高油的流畅程度，降低黏度，设备表面结出的油膜厚度就会较小，离心率也会较大，这种情况下，油膜振荡会被比较快速的被破坏，转子中心的离心速度较高，可以进一步减少运行的阻力，减轻振动现象。第二，轴承的结构设计决定其稳定性。汽轮发电机组中采用可倾瓦稳定性最佳，其次为椭圆瓦。前者主要运用于大型机组，后者运用较为广泛。在现场若发现轴瓦自激振动且采用的是圆筒瓦时，可修改为椭圆瓦，以降低振动程度。第三，通过启动顶轴油泵的方式提高轴承油膜的径向刚度，改变轴承的间隙情况，排除油膜振荡现象。
5.2转子热变形故障排除
首先，通过温度控制的方式在机组冷状态下进行相关的启动，对于负荷值进行相关的分析，有效避免内应力的存储，造成转子的热变形。技术人员可以从振动频率分析入手，对于相伴随的应力发生情况进行有效地记录与控制，对于转子的弯曲变形情况进行异常振动的相关分析。其次，通过压力传感器以及振动传感器等，对于转子永久弯曲变形和临时弯曲变形带来的不同振动情况进行合理的故障控制，在找出造成转子温度升高的原因后，对于转子的离心参数进行合理的分析与计算，避免两端同时振动的情况，造成离心片力较大，影响相互抵消效率。最后，在某个算数点上对于振动的幅度进行合理的规避，避免不平衡的转动情况导致临界速度下降，影响整个温度控制的实际效果。除此之外，技术人员还可以通过转子热变形的相关故障处理等，通过更换新的转子，来避免这种异常振动情况的发生，如果振动力取消，那么机组就不会出现转子热变形导致的异常振动。然而，在实际的管理中，转子热变形的表现形式还复杂多样，只有对原因进行有效的排查，针对性进行处理与更换，才能够提高生产运行的安全水平。
结束语
汽轮机组振动会对设备运行带来严重的安全隐患和恶性后果。振动的原因有很多，也很复杂。现实工作中要学会分类、分层次进行分析，采用逐一排除法，对可能产生振动的各种因素进行逐一排除，最后找出真正原因，确定解决方案，有效可行的解决。
参考文献：
[1]田泽瑜，魏佳明，李祎曼，卢红远，米海波.汽轮机低压扭叶片强度和振动的可靠性分析[J/OL].机电工程，2020（01）：64-68
[2]汽轮机-齿轮箱-发电机系统中大型次同步振动问题的轴承解决方案（英文）[J].风机技术，2019，61（06）：34-38+4.
[3]叶德超，段发阶，周琦，程仲海，李旭，牛广越.基于高频响电涡流传感器的汽轮机带冠叶片振动测量技术[J]，2019，10（04）：315-321.
[4]蒋国华.汽轮机振动的原因分析及处理[D].华东理工大学，2017.
[5]张楠.基于贝叶斯网络的汽轮机振动故障诊断研究[D].华北电力大学（河北），2007.