陈帅军
大唐吉木萨尔五彩湾北一发电有限公司 新疆昌吉州 831799
摘要：电力生产行业中汽轮机振动故障是经常发生的问题之一，而且很难彻底解决。以某发电厂的汽轮机组为例，研究该机组大修后再次启动时发生的振动故障，判断为汽轮机组轴封之间出现的动静碰磨所致，并针对该实际情况采取了切实可行的方法进行处理，保证汽轮机组稳定安全的运行。
关键词：汽轮机；振动故障；处理措施
1、汽轮机振动故障分析
1.1安装工艺
对振动相关故障有直接影响对设备的载荷、刚度、强度及安装现场要求进行复核，确保汽轮机运行合理，严格控制各部件之间距离，不得过大或过小。如果通道过大，很容易造成碰撞，否则会导致部件之间接触。在设备长期运行过程中，不同部件膨胀不可避免，耦合销系统也会出现问题。如果润滑油不起作用，装置就会变形，导致与振动相关的故障。有效维护是防止汽轮机在使用过程中振动恶化的关键。如果工作不能顺利进行或不正确，会导致故障。如果涡轮排气管温度得不到有效控制，会影响设备精度，导致振动损失；如果润滑油形成油膜以及设备转动，也会影响转子稳定性。汽轮机出现故障和异常时，整个系统将不能正常工作。
1.2转子热变形
在汽轮机的组成部件中，转子锻件的径向晶格组织不能实现彻底的绝缘度，导致转子的组成材料都是各种不同异性的物理特性。汽轮机转子由于持续保持在高温的环境下，导致材质的异向性被不断放大。一旦转子在运行中发生受热，就会使转轴的轴向在不同程度上产生膨胀的现象，如果转子在制作过程中技艺不同，会使各向异性加大，发生转子弯曲变形，最终出现振动的不平衡。转子的受热程度直接影响着热不平衡振动的大小，如果由于汽机不正常而发生温差，就会使转子在制造中残留下的内应力持续释放出来，如果出现摩擦现象，这种情况的发生是因为汽轮机的气缸内部发生进水，并且冷空气进入到气缸内部，这些不利的情况都会最终导致摩擦现象的出现，那么转子的变形量就有可能大于材料的屈服极限度，最终出现永久变形的结果。
1.3气流振动
不同的气流振荡原因也不同，首先是上层空间的振荡。由于蒸汽轮机的效率和性能，热机设计师应采用最小和逐步的方法。步进数的变化将使参考转子范围变长，临界转速降低，工作转速的增加将使工作转速与临界转速的比值增大，导致轴的稳定性降低。间隙过大可导致上下部热压力差增加，切向力作用在转子上，使转子旋转。其次，要考虑转子电流的相互作用。转子和转子外壳的差别很大，只要转速超过参考频率2.5倍，就会发生失稳。若保持这样的高频率运行则会磨损静环，活塞发动机密封的流动产生非常高的接触力，磨损导致排气口密封间隙的增加将进一步增加流入密封的气流接触力，导致严重振动。平衡力在汽轮机转子动稳定中起着重要作用，如果平衡力破坏就会导致静环磨损。通常，只有高参数的高压转子才会被搅动。涡激振动时，随着振幅增大，涡激振动逐渐接近高偏心，自振频率接近转子横向振动的固有频率。为评估这种现象，需要安装一个振动模式测试探针，监测转子振动幅度。
1.4摩擦
在汽轮机进行运转时，摩擦现象是不可避免的，特别是在汽轮机进行长时间的运转时，每个零部件上都会有各种各样轻重不一的摩擦，导致汽轮机出现振动故障。一般情况下，因为摩擦而使汽轮机出现的振动故障不会很严重地影响汽轮机的正常运转，并且有时在磨合过程中还可能会消失。然而摩擦是会产生热量的，这些热量会成为转子变形的原因，从而通过间接的方式使汽轮机出现振动故障。振动系统具有非线性的特点，这使得摩擦引起的振动故障会出现各种各样的低高频分量。汽轮机在摩擦的过程中还会影响到波动，持续的波动会使摩擦程度加深，使汽轮机的振幅加大。摩擦振动会使汽轮机的速度下降，到达转速临界值的时候转子的振动会加大，这使得汽轮机就算停止运转，也可以测量出转子如何晃动。
2、汽轮机振动故障处理措施
2.1消除转子热弯曲故障的措施
转子在工作一定时间或较长时间后，由于温度过高，容易产生电流振动而变形，目前没有更好的方法来处理这种现象，主要措施是更换转子。
2.2消除气流激振
因为不同的振动所导致的振动故障，在进行处理时方法也各不相同。对于汽轮机的气流激振问题，要根据汽轮机的实际情况，跟踪记录和研究分析气流激振的现象。首先要对汽轮机的振动数据进行分析，利用所收集的数据，制作出对应的振动曲线图，通过对汽轮机在运行过程中的振动变化情况进行观察分析，具体有振动变化的范围和方向，进而对汽轮机气流激振的现象发生的原因进行确定，有针对性地采取相应的解决办法。对汽轮机的负荷变化进行细致的控制，通过分析汽轮机的运行状况来对进气阀的开度进行调节控制，对气流激振的负荷范围进行规避，可以有效的消除气流激振的现象。
2.3防振设备安装
如上所述，在检测到异常振动条件后安装智能监测装置可提供报警信息。报警指令是让技术人员在紧急情况下自动关闭电路，停止设备运行。在此过程中，现场人员还应采取紧急措施，为保障机组设备安全，还可以安装智能监控保护设备，提高设备使用质量和效率。
2.4提高机组膨胀和温度的措施
机组的膨胀由多种原因造成，从成型角度看，原因可分膨胀不均匀、温度不稳定的故障。因此，为避免机组故障，可定期检查、维修和更换顶升系统。操作汽轮机设备前，有必要提供均匀的预热，使汽缸保持温度。还需要监测润滑油温度、轴封温度和排气蒸汽温度。如果发现温度不符合操作要求，必须及时采取相应措施，建立自动温控系统。
2.5油膜振动的处理措施
通过总结大量实践经验，分析资料，总结出处理油膜振动的具体措施：适当提高数据值；尽量减小垫层之间距离，能很好地控制振动的频率和强度；尽量减小载体夹角。然后根据实际需要选择润滑油。在强度冲击情况下，应使用低黏度润滑油。另外，振动主要是由于各部件受力不均导致受力异常，不平衡受力导致设备在高速转动的过程中偏离中心，要根据实际情况灵活选择维修措施。
2.6有效处理摩擦振动
在对汽轮机摩擦产生的振动故障进行处理时，应对涡动和抖动现象多加注意。在汽轮机启动时，如果发生动静碰撞，那么应保证机组在较低转速下运转，采用磨合的方法，使动静碰撞渐渐地摆脱接触。假如振动超出正常范围，应立刻停止机器运转，在一段时间后，机子温度回升转子可以正常弯曲时再启动机器。如此反复的过程，正常情况下摩擦都可以被消除。千万不能采用“冲临界”的方法，使机组被迫开启，这样会导致汽轮机大轴出现永久弯曲的现象。
2.7调整轴承箱及通流部分
为彻底解决转子与外汽缸发生碰摩的隐患并顾及汽轮机在机组轴系中的对中情况，决定对汽轮机两侧轴承箱、外汽缸重新安装。检修思路为首先调整转子在轴系中的位置，再精确调整外汽缸位置，最终目的为在尽可能不影响机组对中的情况下首先保证外汽缸与转子的相对位置，使汽轮机通流部分间隙均匀以保证运行时工况良好。转子在轴系中的位置由机组安装时各轴间距设计参数保证。根据齿轮箱与进汽端联轴器端面间距和主风机与排汽端联轴器端面间距可基本确定转子轴向位置，由于推力盘位置的限制可以将推力瓦一侧轴承箱(进汽端轴承箱)的轴向位置随转子的位置而确定。排汽侧轴承箱轴向位置则可根据安装时油封斜口与转子的位置而确定，以保证盘车挂钩与盘车齿不发生碰摩。两侧轴承箱的径向位置则可通过两侧联轴器端面径向对中情况来确定。当转子在轴系中位置确定后即可调整下半部分外汽缸与转子的相对位置，可根据机组安装时转子进汽端轴向定位图中的EII，即转子进汽端油封加工面到外汽缸轴封安装加工面的距离来确定外汽缸与转子的轴向相对位置。
结束语
对汽轮机振动故障所产生的危害进行了研究和分析，对汽轮机发生振动故障的原因和如何进行处理进行了具体的探索和分析，希望通过以上分析，可以使汽轮机的工作人员在进行具体工作时有据可依。
参考文献
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[2]吴健,吴仕奎.汽轮机高负荷振动异常分析及处理[J].内燃机与配件,2020(09):160-161.