摘要：汽轮机是火力发电厂的重要设备，其设备结构复杂，运行环境恶劣，汽轮发电机组的故障率高，尤其是轴承异常振动，如果发现不及时或处理不当，会造成汽轮机轴瓦损坏、转子弯曲，甚至造成大轴断裂等事故，一旦发生故障就会造成极大的经济损失。为了提升汽轮机发电机组的可靠性，降低故障发生率，需要对汽轮机轴承振动大的原因进行分析，探讨影响汽轮机轴承振动大的原因，提出改进的措施，以提升汽轮机轴承运行的可靠性，延长汽轮机轴承使用寿命。
关键词：汽轮发电机组；轴承振动；措施
引言
对于发电厂而言，规模和装机容量的扩增是产业发展壮大的基本要求。汽轮机是发电厂发电设备运行最重要的组成，其运行效率极大地影响着发电厂的发电效率，汽轮机组在长时间高负荷的运转下会导致轴承振动性加大而对机组设备的生产运行效率带来影响。面对发电厂汽轮机轴承振大的问题，需要受到发电厂经管理者和经营者的重视，投入更多的技术人员和成本对轴承振大问题进行修复，问题的处理修复工作的开展一方面需要找到轴承振大的原因分析其影响因素，另一方面，则是需要对汽轮机组的生产工作进行优化，通过具有针对性、科学性的技术手段融入来保障汽轮机组的安全可靠运行。
1汽轮发电机组轴承振大的原因分析
1.1汽轮机的非正常运行
大型发电厂汽轮机在设备运行过程中出现轴承振大的原因，主要是由于汽轮机的非正常运行所导致，一方面是当汽轮机在运行处于不平衡负荷状态时汽轮机中含有一定的负序电流分量，这容易造成轴承运转电压偏离理想状态进而导致轴承在运转过程中出现振动和损耗。另一方面，则是由于汽轮机转子在运转时电枢电流会引起转子的倍频转矩脉振，虽然能够通过在定子铁芯采取一定的隔振处理，但由转子带来的不稳定电流依然会导致汽轮机的非正常运行。
1.2凝汽器退出运行
在汽轮机的运行过程中，需要凝汽器参与运转实现对设备的有效散热，当部分凝汽器失效退出运行状态，则会降低汽轮机的运转效率，汽轮机转子无法达到额定功率，这会导致轴承空转的情况出现加大轴承的振动频率。同时，当汽轮机冷凝器退出运行后，设备中的热量无法得到有效发散，转子的热变形程度与转子的运行时间有较大的关联，只有当转子变形程度超过其承受负荷后，才会对机组轴承的运转带来影响，这种来自金属特性的变形问题带来的轴承振大影响可以通过对机组设置定速运行时间及冷却时间进行有效避免，但转子发生的热变形的原因并不完全与运行过程中的受热有关，由于机组在运行一段时间后会有一定的冷却时间，在此过程中，转子会因为热应力扩散不均匀而集中于转子的某一处，在多次运行和冷却后，转子表面会呈现出凹凸不平的状态，这将对机组的正常运行产生严重影响。
1.3设备运行引起轴承摩擦振动
机械设备在运转过程中摩擦现象不可避免，对于摩擦问题，如果不采取有效的优化处理措施则会对设备带来巨大的损耗。在发电厂的汽轮机中，由摩擦振动引起的机组轴承振动加剧主要体现在转子与轴承的摩擦、机组急停摩擦及转子摩擦三个方面。在转子与轴承的摩擦上，汽轮机组在运行时随着区间波形的分化量增大，波形出现“削顶”不规则的轴承运转会导致其振动加大。在机组急停产生的摩擦中，由于发电厂的生产过程极不稳定，当出现危及人身安全或者设备参数异常时造成机组设备急停的情况出现，机组紧急停车会在轴承间产生较大的惯性扭转力使得轴承产生逆向转动，轴承速度方向的变化会对机组带来巨大的抖动。而在转子自身产生的摩擦中，由于蒸汽通道中气压差的出现使得转子转动受到不平衡力的影响进而造成机组轴承振动加剧的情况出现。
2汽轮发电机组轴承振动异常处理措施
2.1正确启停汽轮机
汽轮机设备运行操作人员的不规范操作是引起发电厂汽轮机轴承振大的重要原因之一。因此，规范化运行人员的操作和重视运行人员的培训将实现汽轮机的高效运行。汽轮机的启停并不是简单的开关设备操作，在开启汽轮机时，应将新汽参数分为额定参数和滑参数，进而调节控制阀门进汽量，实现汽轮机的冷态、热态、极热态的方式启动。同时，在阀门进汽过程中，还应对凝汽器中的冷却水剩余进行检查，避免汽轮机运行过程中凝汽器停运。而在汽轮机的停机操作中，一般而言，汽轮机的停机只需要依次序对各项控制系统进行关闭，但面对汽轮机出现异常声响，凝汽器真空急剧下降、油系统着火等情况时应采取紧急停机的方式关闭汽轮机，避免轴承在汽轮机异常中振动加大出现烧瓦、碰撞变形等问题。运行操作人员在针对汽轮机轴承振大问题进行控制调整时，也可以通过降低电枢分散电流，对转子提供持续的电力输出来进行有效改善。
2.2控制设备运行效率，减小转子受热变形
发电厂运行效率直接影响着发电厂的经济效益，但一味地追求企业生产经济效益则会导致设备损耗加大，加剧企业的生产成本投入，通过科学合理的对设备运行效率进行控制，才能够实现发电厂的长远可持续发展。控制设备运行效率主要体现在对设备转子系统的调整控制，对转子的温度及偏心度进行监控、优化改善机组设备开停机工序三个方面。在对机组设备转子系统的调整控制上，需要操作技术人员利用先进的技术设备对转子的旋转重心进行监测并通过调整机组设备运行工频使得转子的重心时刻均匀分布，从而实现对转子系统的稳定控制。在转子温度及偏心的监控工作上，这对于设备运行效率调整的操作指令较少，主要要求检修维护人员在适逢停机时展开对转子零件的检查，将产生偏心或表面存在凹凸的转子及时修复，消除转子热弯曲对轴承造成的振大现象，此外，对于转子温度的监控还能够有效避免汽轮机组过热对内部设备带来的损耗加剧情况出现。而在机组设备开停机工序的优化改善方面，主要是为了避免机组设备突然启动或停车对轴承带来的抖动，减少开停机过程中产生的静动摩擦，使设备平稳的启动这将有效防止轴承的不规则振动情况出现。
2.3加强对运行中轴封监视和调整
汽轮机中的轴封自动装置能够有效提高轴承运转效率，并且能够给轴承运转提供密闭的环境，避免空气流入使轴承发生不规则振动，轴封自动装置是依靠自动化技术对轴承密封腔进行监控，汽轮机运行操作人员可以通过对轴封装置的自动化监视器对轴承的运转情况进行动态了解，当轴承发生异常振动时，可以通过调节轴封装置内外压力差降低轴承振动。在汽轮机实际的运行过程中，运行操作人员往往会淡化对轴封装置的监视，只有自动化设备发出警告后才进行相应调整，因此，强调设备运行操作人员对轴封装置的监视和调整工作，使轴承异常问题出现的第一时间就展开相应的参数调节，这样才能够保障汽轮机运行的稳定可靠。
3案例概述
3.1机组及振动情况介绍
某电厂系350MW超临界汽轮发电机组，机组型号为：C350/283-24.2/0.4/566/566超临界、一次中间再热、两缸两排汽、单轴、凝汽式汽轮机，机组轴系由高中压转子、低压转子、发电机转子组成，高中压转子与低压转子，低压转子与发电机转子均采用刚性连接的形式连接。汽轮机各转子采用双支撑形式。该汽轮发电机组轴系布置如图1所示。
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图 1 机组轴系简图
该机组2017年12月进入整套启动调试阶段，机组启动后发电机5号、6号轴承分别发生较大振动，由于5号轴承轴振过大，机组无法通过临界转速，严重影响了现场工期进度。
3.2机组振动诊断及处理
2017年12月3日机组进行了首次冲转，启动后发电机6号轴承振动偏大，现场对发电机6号轴承处进行检查，发现发电机励磁机小间内存在异音，随后打开励磁机小间发现转轴处夹杂大量碎纸屑，经过现场确认，这是由于励磁小间进行油漆粉刷时，为防止油漆滴落而对转轴用报纸进行包裹，粉刷工作结束后未对纸削进行清理，导致机组启动后碎纸屑被卷入，现场纸屑清理完毕后，6号轴承振动迅速回落至正常值。机组重新定速600r/min。
机组进行打闸摩擦检查，振动正常后进行升速，随着转速上升5号轴承X向、Y向振动开始上涨，转速达到1510r/min时，5号轴承X向振动达到225μm，Y向振动达到215μm，现场调试人员下令手动停机。
对5号轴承振动数据进行诊断分析，引起5号轴承振动的主要频谱为基频振动，且随转速上升振动持续上涨，属于强迫振动类型，能引起强迫振动的原因主要有以下因素：①质量不平衡；②刚度不足；③结构部件共振；④不对中；⑤发电机转子热弯曲；⑥转子存在活动部件；⑦转子裂纹；⑧联轴器松动；⑨动静碰摩。
通过现场检查，发现5号轴承上油挡与转轴处有碰摩痕迹，高速旋转的转轴使油挡部分融化并粘附在轴颈处。见图2。
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图 2 5 号轴承轴径
现场对5号轴承上油挡进行打磨处理，扩大了上油挡间隙，并对转轴处进行清理。机组盘车4h后再次启动。机组启动升速至800r/min，5号轴承振动幅值较第一次启动振动数据偏大，且转速稳定在800r/min时，5号轴承轴振幅值持续上涨、相位逆转向变化，经过现场数据分析，初步判断5号轴承附近仍存在碰摩故障，同时现场巡检过程中发现盘车内存在异音，经现场研究决定，停机对5号轴承及盘车装置进行详细检查。
对5号轴承进行检查未发现异常，对盘车装置进行检查过程中，发现一处螺栓盖板缺失，随后在盘车对轮罩内发现该缺失的螺栓盖板及螺栓，螺栓螺纹磨损严重，螺栓盖板已被磨损变形。
经过对5号轴承及盘车装置的详细检查，确定了由盘车螺栓盖板引起的机组振动故障。盘车装置回装后机组再次启动，顺利达到额定转速。
4结束语
综上所述，本文中，首先对汽轮机轴承振动大的原因进行了分析，并对此提出了有针对性的处理措施，进而结合某发电厂实际汽轮机组振动异常现象展开具体分析，以期对今后汽轮机发电机组零部件尤其是轴承振动的检修及运行维护具有良好的借鉴意义，从而保障汽轮机轴承提供安全保障，确保汽轮机发电机组的正常运行。
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