摘要：汽轮机是火电厂的重要设备之一，因其长时间的运行及关键部位的长期磨损，使得各种故障时常发生，其中，异常振动是其最为主要且最频繁的故障类型，对该故障进行排查，可以显著提高设备运行的稳定性。基于此，本文主要分析了火电厂汽轮机异常振动故障的成因，对其进行相关的分析，并探讨有效排除的技术措施，以提高设备运行的稳定性，提高实际的维修效率，促进安全生产。
关键词：火电厂；汽轮机；异常故障
1、汽轮机异常振动带来的危害
若汽轮机在日常运行过程中出现了异常振动问题，不仅会给整个生产系统带来巨大的安全隐患，同时也有可能迫使整条生产线停产，从而影响企业的工作进度，会带来不可预计的经济损失。例如，汽轮机的异常振动会导致轴封磨损，破坏密封作用，使水分混入到轴系润滑油中。一旦油膜被破坏，就会融化轴瓦乌金，加大漏气损失，会影响到整个汽轮机组的经济性能。汽轮机的异常振动会导致隔板汽封磨损，增大级间漏汽，同时加大转子的轴向力，继而引发推力瓦乌金发生熔化。汽轮机的异常振动会导致滑销系统出现严重磨损问题，进而影响整个汽轮机组正常的热膨胀，会引发更为严重的运行故障。汽轮机的异常振动会导致发电机的励磁机部件出现松动、损坏等问题，会威胁到整个汽轮机组的安全稳定运行。汽轮机的振动问题本身就是一个相对复杂的情况，要想切实有效解决异常振动问题，就必须要认清汽轮机异常振动带来的危害以及引发汽轮机异常振动的实际原因和表现形式，并进行深入研究和总结，以保证汽轮机的运行安全。
2、汽轮机振动分类
在汽轮机运行过程中，异常振动问题十分常见，一旦出现异常振动问题需要对振动情况进行检查，判定振动种类，按照动力的原因分类可以分为强迫振动和自激振动。
2.1强迫振动
普通强迫振动主要是因为汽轮机转子质量不平衡产生的非平衡性能故障情况，异常振动种类更多是汽轮机转子自身的质量问题，同时汽轮机刚度下降也会加剧结合面振动情况。强迫振动中的共振多数发生在汽轮机和发电机临界转速中，会加剧轴承座振动频率。再者，经过拆解发现，如果转子不对中也会造成严重的晃动情况。相比普通强迫振动情况来说，非正常强迫振动幅度更大、相位不稳定。原因主要是汽缸膨胀出现受阻，在定速之后轴承座振动幅度会逐渐增加，导致振动问题；轴承座螺栓松动、滑销系统故障等也会造成汽轮机振动失衡，产生振动问题；汽轮机振动幅度或晃动增加多数是内部失衡问题，原因多数是由于转子产生了裂纹；汽轮机在运行中由于励磁电流和振动影响，转子内部出现热弯曲现象，也会加剧振动；如果汽轮机日常维护工作不到位，导致油膜无法建立或建立不良好等，也会出现非正常强迫振动问题。
2.2自激振动
自激振动主要是汽轮机内部叶片受到不均匀气体影响产生汽流激振，针对大型机组，由于末级叶片较长，气体在叶片膨胀末端会发生紊乱气流从而产生激振问题。汽缸盖膨胀、胀差不达标，也会导致油膜振荡。再者，如果汽轮机配汽不合理，导致汽轮机转子产生不平衡汽流激振力，形成扰动，在机组工况发生变化时，机组轴系发生变化，导致振动发生。
3、汽轮机常见异常振动的排查
3.1油膜振动造成的异常振动与故障排除
（1）振动原因分析。油膜振荡是由于运行过程中滑动轴承引起的自激振荡现象，可能由于同幅转动情况，出现更为激烈的变化，一般来说，油膜振荡主要是在汽轮机转子临界速度两倍以上时发生的一种振动情况，如果这种现象发生，没有进行及时的处理，那么振动幅度将会越来越大，即使再提高转速，也不会消除振荡的现象。同时，如果这种振动情况持续时间较长，还可能造成烧瓦和轴系破坏等连锁反应。
根据工程实践经验总结得知，造成油膜振荡的主要原因如下：①润滑油的进油温度过低；②轴承稳定性；③轴瓦间隙；④其他。（2）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。
3.2汽流激振现象与故障排除
（1）汽流激振原因。汽轮机的汽流激振现象常突发于机组高负荷状态下，主要出现在叶轮直径较小和短叶片的高压转子上，其特征为振动频率低于转子工作频率。引起汽流激振的机理主要是以下两个方面：①汽封腔内压力周向变化起的激振力。这是由于轴封上、下部腔室内的压差，促使转子从静止位置继续向下运动，在此过程中，转子的惯性滞后作用使下部腔室内压力开始增加，这种汽体压将促使转子产生位移，形成涡动；②转子转矩不平衡引起的激振力。这是由于机组安装、运行中汽缸跑偏、转子径向位移等原因，造成转子相对于汽缸发生偏移，使蒸汽在转子上做的功径向分布不平衡而引起转子涡动。（2）汽流激振故障排除。进行故障分析的过程中，要对机组的振动数据进行连续性分析，在短时间内对汽流激振现象进行观察可能无法找到合适的因素，而通过长时间的复核记录、进行曲线观察，可以有效判断出汽流激振现象产生的范围以及变化的趋势。通过以下途径可有效排除汽流激振现象的产生：①改变调速汽门开启程序，以此避免转子在单侧蒸汽力作用下发生明显的径向偏移和在转子上产生不平衡力矩；②调整汽缸和转子中心，避免运行中转子和汽缸中心发生明显偏移；③加装防涡汽封。
3.3转子热变形
造成转子热变形的因素非常多，由于汽轮机的运行环境恶劣，会造成转子自身热应力增加、汽缸进水、冷空气进入、摩擦等。由于在机组启动定速带负荷阶段，转子温度会持续上升，内应力会转变为转子热能，达到一定程度后就会产生热变形，增加振动频率、（可能出现）相位变化。所以转子变形会直接导致汽轮机异常振动。此外，在汽轮机运行中，势必会产生一定量的摩擦情况。特别是对于汽轮机转子来说，正常摩擦生产振动、涡流对汽轮机自身运转不会造成较大影响，但动静摩擦生热严重会造成转子热弯曲，圆周各个点产生的摩擦量不同，造成热度不同，出现温差情况，不同受热会出现不同应力造成热弯曲，从而提高振动幅度。由于汽轮机运行中无法做到绝对的平衡，所以转子轻微热变形也是客观存在的现象，一旦发现汽轮机有规律振动且振动幅度较大，则可能是转子热变形严重的表现。所以，如果是较为严重的热变形，影响汽轮机运行，主要是采用直轴处理措施，可以采用局部加热法：对轴的凸处迅速加热，人为使轴产生超过材料弹性极限的反向缩应力；内应力检验法：将弯曲部分加热到内部应力松弛的温度，并利用外施加的压力，使弯曲凸出侧的金属纤维缩短，凹处纤维伸长。以上方法可以有效降低机组振动问题，减少振动动力。
结语
综上所述，火电厂汽轮机的主要故障原因有油膜振荡、汽流激振、转子热变形以及摩擦振动等，只有对原因进行有效的分析，进行针对性的排查，才能提高设备运行的稳定性。从本文分析可知，研究火电厂汽轮机异常故障有利于我们以解决问题为导向来看待目前检修技术存在的不足。因此，我们要加强系统研究，探求技术的发展方向，加强故障排查能力，提高实际维修效率，使机组安全稳定地运行。
参考文献
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[2]殷富伦.浅谈火电厂汽轮机异常振动原因及处理措施[J].科技创新与应用,2015(27):163.