摘要：随着社会的不断发展，对电力的需求不断增大，作为在电厂中担负着主要发电任务的汽轮发电机组，其安全稳定的运行需要得到充分保障。然而汽轮机的异常振动会给汽轮机的安全稳定运行带来巨大的危害，严重时还会导致轴承磨损、异常停机、转子断裂等重大事故的发生。根据某电站的汽轮发电机组发生过的异常振动的原因进行了分析及故障排除，并给出了在发生异常振动时应采取的相应措施，以保证汽轮发电机组的正常运行。
关键词：汽轮机，异常振动，故障排除，振动检测，措施
1某电站2号汽轮机异常轴振动的分析情况描述
某电站2号汽轮发电机组3号轴瓦垂直瓦振自2010年11月后逐渐增大，从第4次大修至第7次大修期间，3号轴瓦冲转过程中，振动最大值对应转速逐年呈上升趋势。在第4次和第5次大修期间最大值对应转速为2700r/min，而在第6次和第7次大修期间其振动最大值对应的转速为2800~3000r/min。从汽轮机超速试验可以看出，转速偏离额定转速时振动值呈大幅下降趋势。截止第7次大修后，满功率下3号轴瓦垂直瓦振均值为4.98mm/s，波动4.02~5.63mm/s，不满足长期运行限值要求（≤4.5mm/s）。2号汽轮机3号轴瓦长期处于异常振动情况下运行容易造成轴承磨损甚至损坏，威胁机组安全运行。
2原因分析及结果
汽轮机作为电厂发电任务的重点，其运行时间长、关键部件长期磨损等原因，机组故障时常出现，严重影响汽轮机组正常运行。对于汽轮机组而言，异常振动是较为复杂的一种故障。机组振动往往受多方面影响，任何与汽轮机本体有关的设备或者介质发生变化，比如：进汽参数、疏水、油温、油质、基础发生不均匀沉降等，都可能造成汽轮机转子异常振动。而对于轴承座的振动幅值（瓦振值），其与转子激振力的大小成正比，与支撑系统的刚度成反比，而影响支撑系统刚度的可能因素包括油膜轴瓦接触状态、轴承座和台板的连接刚度、台板和混凝土连接刚度、弹簧刚度等。为分析3号轴瓦垂直瓦振超标的原因，分别对以上几方面进行分析和排查。
2.1转子动平衡对3号轴瓦垂直瓦振的影响
为了排除是因为转子动平衡引起的3号轴瓦垂直瓦振增加，第7次大修期间在2号低压转子上进行了配重，第7次大修后3号轴瓦的轴振比大修前有所降低，仅3号轴瓦的瓦振有所增大，转子的不平衡量较小，对轴瓦造成的激振力不大。
2.2轴承座连接情况对3号轴瓦垂直瓦振的影响
2号轴瓦和3号轴瓦之间存在刚性连接，为排除连接刚度对3号轴瓦垂直瓦振的影响，测量了整个轴承座从2号轴瓦到3号轴瓦的垂直瓦振，同时测量了2号轴承箱的振动状态，轴承箱和台板之间结合面上下的振动和相位。测量结果为：整个轴承座从2号轴瓦至3号轴瓦的垂直振动值逐渐增大，从1.6mm/s（2号轴瓦垂直瓦振）逐渐增大到5.81mm/s（3号轴瓦垂直瓦振），2号轴瓦和3号轴瓦的垂直瓦振差异较大。而轴承箱和台板之间结合面上下的振动和相位的数值基本一致，轴承箱和台板之间结合情况较好，其振动值基本一致，因此排除了连接刚度对3号轴瓦垂直瓦振的影响。
2.3相关工艺参数对3号轴瓦垂直瓦振的影响
为排除是否因为工艺参数的变化导致3号轴瓦垂直瓦振变大，特在第7次大修后，对偏回归系数和偏相关系数进行了分析，其中偏回归系数为工艺参数变化1个单位（如变化1℃或1kPa）振动对应的变化数值（mm/s），偏相关系数为2种关联性，越接近1或-1表示两者关联性越大。从分析结果来看，3号轴瓦垂直瓦振与汽轮机厂房汽轮机大厅温度、3号轴瓦进油温度关联性稍大一些（均为31％左右），与其他几个参数关联性较低。
其中与3号轴瓦进油温度呈负相关，进油温度升高1℃，理论上振动可以下降0.089mm/s。与汽轮机大厅温度呈正相关，厂房温度降低1℃，理论上振动也可以下降0.038mm/s。但由于相关系数较小，因此实际调整工艺参数后的结果与理论计算会有偏差，对振动的缓解效果也是比较有限的。从运行经验来看，汽轮机厂房汽轮机大厅温度、3号轴瓦进油温度在平时均是由控制逻辑进行集成控制，以保证温度恒定，在主动降低厂房温度和升高进油温度后，3号轴瓦垂直瓦振并未有所改善，可以基本排除是工艺参数的改变导致了3号轴瓦垂直瓦振异常的原因。
2.4轴瓦状态的影响
第7次大修期间对3号轴瓦轴承进行了解体检查。因1、2号低压转子未吊出，2、3号轴瓦的对轮未解开，采用塞尺对3号轴瓦轴承的接触状态进行了检查，未见异常。
2.6原因分析
通过分析相关工艺参数，排除了工艺参数变化对3号轴瓦垂直瓦振的影响；测量了各结合面上下振动，排除了连接刚度对3号轴瓦垂直瓦振的影响；对于弹簧减震装置以及基础台板的不均匀沉降对3号轴瓦垂直瓦振的影响需后续累计数据进行分析；3号轴瓦轴承与轴承座接触情况需进一步解体2、3号轴瓦之间的对轮进行检查实。通过上述排查分析，认为3号轴瓦垂直瓦振超标的原因有：（1）转子动平衡对3号轴瓦垂直瓦振有一定的影响；（2）基础不均匀沉降导致3号轴瓦与2号轴瓦的动刚度发生变化，从而导致3号轴瓦垂直瓦振高；（3）不排除3号轴瓦存在局部卡涩的可能性。
3后续处理建议
经过上述的试验以及对运行数据的分析，建议对3号轴瓦采取以下措施：
（1）因转子激振力大小与瓦振幅值成正比关系，考虑进一步配平转子配重，通过转子动平衡补偿方法，降低转子激振力的大小来改善振动。
（2）在后续大修过程中解开3号轴瓦与2号轴瓦之间的连接对轮，重点对3号轴瓦轴承背弧与瓦枕接触状态进行检查，排除3号轴瓦存在局部卡涩的可能；在第8次大修时，对2号低压转子进行了进一步的配平配重，与第7次配重地点成90°夹角方向进行了新的配重。配重后，重新启动2号汽轮机，冲转到3000r/min后，3号轴瓦的垂直瓦振降到2.55mm/s，并网运行后，3号轴瓦垂直瓦振为3.43mm/s。
4结论
通过对某电站2号汽轮机3号轴瓦垂直瓦振高问题的分析和解决方法，得出以下结论：
（1）在运行时，应注重汽轮机部件的保养和维护，在启停机时要对汽轮机汽缸、转子等部件进行充分预热或避免快速冷却，密切监视工艺参数、转速以及辅助系统的运行是否正常，同时还要关注发电机的运行状态，避免因发电机电磁力不平衡引起汽轮机振动。在发现汽轮机振动增大时，应先将可手动改变的工艺参数，如提高凝汽器真空度、降低汽轮机厂房汽轮机大厅的温度、提高润滑油的进油油温，尽可能地降低汽轮机振动。
（2）维修时可从多方面考虑，转子质量不平衡、中心不正、动静摩擦、基础螺栓松动或基础台板沉降不均匀、油膜振荡、汽流激振等原因都有可能引起汽轮机的异常振动。汽轮机异常振动问题是汽轮机事故处理中最棘手的问题，它的机理和处理手段比较复杂，很难做到快速、准确找出引发问题的所在。在发生异常振动后，需综合考虑，多方评定，并采取有效措施防止设备损坏事故的发生。在处理好异常振动后，应进行资源共享，共同学习分析方法和处理方案，提高技术水平，在面对同一问题时，能尽快解决，保证机组的安全稳定运行。
参考文献
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