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摘要：火电厂安装调试及投产运行过程中汽轮机存在着一些常见的问题，特别是汽轮机振动大的问题。然而，导致汽轮机振动大的因素很多，凡是与汽轮机本体有关的参数变化都会可能导致汽轮机轴承出现振动大的情况。本文首先对汽轮机组振动大的危害及原因进行简要介绍，之后结合实例对其振动大产生的原因进行分析讨论。
关键词：火电厂；汽轮机；振动；实例
引言
随着文明的进步，工业的发展，在居民日常的生活和工业的生产中，对供给电能的质量提出了更高的要求。在实际工作中，汽轮机故障，尤其是轴承振大，对汽轮机的安全稳定运行有严重的影响，因此本文针对汽轮机振动大的一些常见原因以及某电厂改造的210MW汽轮机组启动过程中轴承振大原因进行分析。
1.汽轮发电机振动大的危害
汽轮机振动超标，会使动静碰磨严重，部件松脱。轴封磨损严重时，降低机组经济性，蒸汽易进入轴承，造成油中水分过高，导致油膜失稳，甚至导致润滑油乳化，对汽轮机组安全稳定运行影响很大。消除异常振动，是确保汽轮机安全运行的重要环节。
2.汽轮机轴承振动大产生的原因
（1）转子质量不平衡引起的振动
转子质量不平衡是汽轮发电机组最为常见的故障。转子质量不平衡是由于转子部件质量偏心或转子部件出现缺损而造成的故障。在转子转动过程中，偏心质量产生的离心力是个不平衡力系，传递到转子的支撑轴承和基础上将产生振动。转子质量不平衡具有以下特征：
1）水平方向振动通常略大于垂直方向振动
2）振动随转速变化
3）振动随负荷变化不明显
（2）汽流激振引起的振动
气流激振是由于气流力引起的自激振动，为了提高机组参数，通常采用提高蒸汽参数方法，这就产生了可以导致轴承失稳的激振力。气流激振在高参数汽轮机上尤为常见，尤其出现在高压转子上。引起汽流激振的原因有以下几种：
1）转子与气缸同心度偏差大
2）动叶与静叶（喷嘴）之间的轴向间隙过大
3）调节阀开启顺序不合适
（3）转子不对中引起的振动
汽轮发电机组是用多转子连接而成的轴系，各转子间由联轴器连接，当转子系统出现不对中后，会引起设备的振动，轴承磨损，动静部分摩擦，油膜失稳，对汽轮机机组安全稳定运行危害极大。引起转子不对中的原因有以下两种：
1）联轴器不对中
联轴器不对中主要是因为安装过程中找正误差和对热态转子不对中考虑欠佳。
2）轴承不对中
轴承不对中实际上反映的是轴承座标高和左右位置的偏差。轴承不对中主要是由于启机过程中，受热不均，从而引起气缸受热膨胀不均，或低压缸排汽温度过高，受热后膨胀，抬高后轴承座。
（4）动静碰磨引起的振动
汽轮发电机组转子与定子的碰磨是运行中常见的且对设备破坏性较大的故障。汽轮机组的碰磨经常发生在轴封、叶片围带气封、隔板气封、各轴承油挡、轴瓦等部位，引起动静碰磨有以下原因：
1）暖缸不充分使上缸与下缸温差过大，气封部位径向间隙减小或消失
2）升速或增加负荷过程过快，汽轮机胀差过大，动静部位轴向通流间隙减小
3）机组运行过程中，蒸汽带水，汽轮机推力增大，轴向通流间隙减小。
（5）轴封供汽参数变化引起的振动
在汽轮机组中，轴封是保障机组安全稳定运行的重要部件。轴封压力，温度都对机组振动有影响，轴封温度过高，使轴颈加热过大引起胀差增大，减少动静间隙，导致碰磨引起振动。温度过低，轴颈局部冷却，局部应力过大，导致轴系不稳引起振动。
3.实例分析
（1）机组概况
汽轮机型号为K210-130-3（N210-12.75/540/540），三缸一次再热，由前苏联生产，机组于1989年调试完成投入商业运行。现改造为燃气-蒸汽联合循环机组。原启动方式为高压缸启动，改造后采用高中压联合启动，但无高压缸通风阀。
（2）冲转过程振动大原因分析
下表1是汽轮机冲转过程中的轴振数据
表1
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在定速3000转后做了润滑油油温变化试验，油温从35℃ -45℃之间变化，各测点振动值变化不明显，可以排除润滑油温度的影响。轴封压力变化实验，轴封压力从50kPa-100kPa区间变化，温度控制在170-180℃，各测点振动值变化不明显，也可以排除轴封的影响。
通过对机组改造过程中发现的问题以及启动过程所测得的振动数据进行分析。
1）通过表1数据，可以看出平方向振动略大于垂直方向振动，且振动随转速变化较为明显。由于在改造过程中，只对轴瓦就行了检修，高中低压缸并没有进行揭缸检查，可能由于转子不均匀结垢、腐蚀，长时间冲刷导致转子质量不平衡从而引发振动变大
2）在改造过程中，发现#2瓦高压轴封齿磨损，#3瓦磨损严重乌金脱落，判断为改造前最后一次停机时，机组有碰磨。由于机组老旧数据丢失，在业主方的同意下，改造检修后第一次启动时转子偏心为70-80μm。由表1振动数据看出振动集中在#2，#3瓦处，可能由于改造前最后一次停机过程中机组碰磨，使转子存在弯曲现象，从而引发振动大。
3）改造前启动方式为高压缸启动，改造后汽轮机厂家改用高中压联合启动方式，但无高压缸通风阀，无低压缸喷水。由于改造后汽轮机由燃机排气加热余热锅炉供汽，蒸汽温度较难控制。此次冲转参数主汽压力3.0MPa，主汽温度380℃，再热蒸汽压力0.2MPa，再热蒸汽温度400℃。在启动过程中，由于没有高压缸通风阀，为了使高压缸排气温度不超温，再热蒸汽压力选择较低为0.2MPa，从而导致低压缸排气温度较高达到130℃，且无低压缸喷水，使低压缸变形增大，轴承座抬升导致轴系不对中，从而引发振动大。
（3）建议采取的措施
通过以上分析此次启机冲转过程振动大的主要原因是由转子不平衡、大轴弯曲、轴系不对中引起的。由于揭缸任务较为繁重，先可以采取长时间盘车，重新轴系找中，延长暖机时间，甚至直轴措施，调整冲转参数和提高真空度甚至增加高压缸通风阀等措施，排除大轴弯曲影响，轴系不对中和低压缸排气温度高的影响。
（4）采取的措施
由于工程量较大且无设计图纸，未进行揭缸检查通流部分，低压缸喷水装置未加装，高压缸通风阀不加装，仅对#2，#3轴承进行翻瓦检查，发现轴瓦有轻微磨损，重新处理后回装，还进行了重新轴系找中，还通过调整冲转参数及真空度，降低低压缸排汽温度到100℃（汽轮机说明书要求冲转期间低压缸排汽温度低于100℃）。第二次启机前延长了盘车和暖机时间，使偏心下降到60-70μm。
（5）措施实施后的状况
下表2是汽轮机第二次冲转过程中的轴振数据
表2
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通过采取措施后，第二次冲转过程振动的数据看出，振动较第一次有大幅度降低，但振动还集中在#2，#3瓦处，且随着转速的升高振动增大。所以不排除通流部分有结垢，腐蚀，使转子质量不平衡对机组振动的影响，以及大轴轻微弯曲的影响。
4.结语
本文结合某电厂210MW改造机组实例简单叙述了汽轮机振动大产生的原因及现象，在实际调试运行中，导致汽轮机振动大的原因还有很多且是十分复杂的，只有针对每个机组进行一系列实验分析，结合实际经验，综合判断，才能找出导致振动大的原因。
参考文献：
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