李经富
华能海南股份有限公司海口电厂，海南省澄迈县 571923
摘要：火电厂的三大主要设备为锅炉、汽轮机、发电机，其中汽轮机属于蒸汽冲转旋转式装置，汽轮机在冲转旋转的过程中，会出现振动现象，振动值是判断汽轮机旋转运行是否正常稳定的重要参数之一。当汽轮机在运行情况下，其振动值增大且超过正常范围时，说明汽轮机出现了异常。汽轮机振动异常的因素有很多，为了维持汽轮机的正常运行，需要对汽轮机的异常振动因素进行分析，并根据分析结果及实际情况找到相应对策。本文主要对汽轮机异常振动因素进行分析，并根据海口电厂#8汽轮机#3轴瓦振动异常的实际情况，找到具体因素及提出相应对策。
关键词：汽轮机；振动；异常
Abstract:The three major equipment of thermal power plant are boiler, steam turbine and generator, among which the steam turbine belongs to the steam punching and rotating device. In the process of the steam turbine punching and rotating, vibration phenomenon will occur, and vibration value is one of the important parameters to judge whether the steam turbine rotating operation is normal and stable. When the vibration value of the steam turbine increases and exceeds the normal range, it indicates that the steam turbine is abnormal. There are many factors of abnormal vibration of steam turbine. In order to maintain the normal operation of steam turbine, it is necessary to analyze the abnormal vibration factors of steam turbine and find corresponding countermeasures according to the analysis results and the actual situation. This paper mainly analyzes the abnormal vibration factors of steam turbine, and finds out specific factors and puts forward corresponding countermeasures according to the actual situation of vibration abnormal of #8 steam turbine #3 bearing bush in Haikou Power Plant.
Key words: steam turbine; Vibration; abnormal
1.前言
海口电厂#8机组采用北重汽轮电机有限公司生产的机组，汽轮机型号为N330-17.75/540/540，发电机型号为QFSN-330-2。汽轮机高、中压汽缸分缸，通流部分为反正布置，且为双层缸，低压汽缸为双排汽，对称结构，高、中、低压转子均为整段转子，全部采用刚性联轴器联接，中压缸下缸有三段抽汽，低压缸下缸也有三段抽汽。汽轮机有7个轴承，其中6个轴承为滑动轴承，1个轴承为推力轴承，位于#2轴承、#3轴承之间。发电机及励磁滑环有3个滑动轴承。轴承振动报警值：大于125μm；轴承振动停机值：大于250μm。
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图1-1 轴系示意图
2.存在问题
海口电厂#8汽轮机#3轴瓦振动异常一直以来是#8机组的顽疾，此异常存在时间较长，在经历过多次机组停机维护的情况下，到目前为止依旧会不定时出现。#3轴瓦X轴振动值正常情况下在100～115μm之间，发生异常并加以干预的情况下最大值为148μm，而其他轴瓦振动值并未超过100μm。
3.汽轮机轴瓦振动增大的因素
3.1机组转子中心未调整好
新的汽轮机安装转子或汽轮机揭缸拆解转子检修后回装时，转子中心未调准，在启机过程中发生定子与转子碰磨，导致汽轮机发生异常振动。
3.2机组轴瓦间隙未调整好
新的汽轮机安装转子或汽轮机揭缸拆解转子检修后回装时，轴瓦和轴颈间隙未调整好，在在启机过程中轴瓦和轴颈发生碰磨，导致汽轮机振动异常。
3.3汽缸或大轴金属温差过大，引起汽缸变形或大轴弯曲过大
汽轮机在启机过程中，若暖机时间不够，或热态冲转蒸汽参数不匹配，将使得汽缸及转子受热膨胀不均匀，可能还会导致滑销系统卡涩，使汽缸不能自由膨胀，造成汽缸、转子发生变形，动静碰磨，导致汽轮机振动增大。
3.4轴承油膜振荡
汽轮机转子在高速运转中，其旋转力会作用在油膜上，使得油膜发生变化，若油膜不稳定产生振荡，易造成轴承动静碰磨，将导致汽轮机出现振动异常。
3.5润滑油压过低或油质恶化
润滑油压过低，油量不足，或油质恶化，都对汽轮机起不到润滑作用，从而使得轴承动静碰磨烧瓦，增大汽轮机振动值。
3.6润滑油温过高
润滑油不仅对汽轮机起到机械润滑的作用，也对轴承起到冷却的作用。润滑油温过高，不能及时带走轴承的热量，使得轴承温度升高，并且油温高将使得润滑油的粘性降低，进而破坏油膜的稳定性，导致汽轮机振动增大。
3.7轴承油挡附着的油变质碳化
轴承注入的润滑油在润滑转子后会甩向油挡，油挡上会附着少量的润滑油，其经过长时间的空气氧化，会逐渐碳化变硬，若轴颈在旋转过程中碰磨到碳化部分，则会导致轴承振动异常。
3.8汽轮机发生水冲击
主、再热蒸汽或轴封蒸汽带水，进入汽轮机后，将使得汽轮机的推力急剧增大，导致推力轴承碰磨损坏；蒸汽在汽轮机内膨胀做功，水珠相当于子弹会击穿转子叶片，并且高温汽缸和转子遇水会急剧收缩变形、碰磨损坏，导致汽轮机剧烈振动。
3.9汽轮机断叶片或内部构件脱落
汽轮机断叶片或内部构件脱落，将使得汽轮机发生碰磨损坏，从而导致汽轮机振动增大。
3.10汽轮机振动测量装置异常
汽轮机振动测量装置发生异常，测量数值不准确，振动值波动或突增，导致出现报警情况或人为误判。
3.11汽轮机轴封供汽中断、轴封汽压、汽温过高
汽轮机轴封供汽中断，使得冷空气进入汽轮机中，造成大轴弯曲，发生动静碰磨，导致汽轮机振动异常；轴封汽压、汽温过高，容易将热量传递到附近的轴承和使蒸汽串入润滑油中，造成轴承温度过高、润滑油带水，从而破坏油膜，导致汽轮机振动异常。
3.12发电机电子、转子电流不平衡
汽轮机和发电机是同轴驱动，发电机、电力系统缺相运行或发电机发生不对称短路时，发电机会产生不对称的电磁力矩，导致汽轮发电机组出现异常振动。
3.13汽流激振
汽流激振是指蒸汽压降促使转子产生位移，与汽缸发生偏移形成涡动，从而引起振动。轴封腔室内汽流分布不均或汽压不平衡，使得轴封间隙内压力周向变化不均，汽压将促使转子产生径向位移，形成涡动，使得机组出现振动。正常运行中，汽轮机由于蒸汽在汽缸内分布不均，引起转子涡动而出现汽流激振。对于大型机组，由于末级较长，气体在叶片膨胀末端产生汽流紊乱也可能发生汽流激振现象。汽流激振现象中，涡动的力都与蒸汽流量直接有关，即与机组有功负荷有关，因此一旦在某一负荷下发生汽流激振，必然会随蒸汽流量的增大而加剧；相反，在小于某一流量下会消失，在以后某次升负荷和减负荷过程中将会有可能再度出现。
3.14转子联轴器螺丝松动
汽轮发电机组在启机之前转子联轴器螺丝没有拧紧或在正常运行中出现螺丝松动的情况，将使得转子中心发生偏移，进而导致汽轮发电机组的振动异常。
4.海口电厂#8汽轮机#3轴瓦振动异常原因分析
2020年04月份对#8机组进行了停机C修维护，但是在C修结束启机之后，#3轴瓦仍然出现多次振动异常情况，查看#8机组06月份#3轴瓦出现过振动异常的历史曲线收集相关参数如下表：
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由表中参数可以看出，#3轴瓦振动异常大部分出现在#8机组加负荷的过程中，但也会在负荷稳定和负荷降低时出现，且振动异常的出现并没有局限在某一负荷段，说明#3轴瓦在加、减负荷或负荷稳定的情况下都有可能出现振动异常，并且此异常在#8机组加负荷情况下出现尤为显著。
在#3轴瓦出现振动异常情况前后，轴封蒸汽压力没有异常波动，并且维持在正常压力范围内，说明轴封蒸汽压力对#3轴瓦振动异常的影响不大。
在#3轴瓦出现振动异常情况前后，润滑油温度、润滑油压力、#3轴瓦金属温度没有出现异常波动。22日、26日、28日的润滑油温虽然超过了高I值报警线（45℃），但是其油温仍然在允许范围内。#3轴瓦金属温度在#3轴瓦出现异常振动过程中，其温度变化不大，并未达到报警值（95℃）。因此润滑油温、润滑油压对#3轴瓦振动异常的影响不大，#3轴承的轴颈和轴瓦并没有发生碰磨。
综上所述：#3轴瓦振动异常频繁出现在#8机组加负荷的过程中，因此可以从轴承油膜振荡、轴承油挡附着的油变质碳化、汽流激振、转子联轴器螺丝松动进行分析。
轴承油膜振荡
经过之前#8机组停机维护，目前#2、#4轴瓦位置偏高，#3轴瓦载位置偏低，因此#2、#4轴瓦载重较#3轴瓦载重大。#3轴瓦载重较轻，在转子高速旋转的情况下，其油膜稳定性较差，容易发生振荡。
轴承油挡附着的油变质碳化
主油箱的微负压是由排烟风机将主油箱内的气体排出形成的，若主油箱的负压过大，容易将空气和水分吸入轴承箱中，使得轴承油挡上附着的润滑油氧化而碳化，若轴颈在旋转过程中碰磨到碳化部分，则会导致轴承振动异常。
汽流激振
#8汽轮机在正常运行中，中压缸的调速汽门是全开方式，但中压缸底部有三段抽汽管道，抽去部分蒸汽用于加热器的加热源，中压缸的径向蒸汽分布并不是均匀的，在加负荷扰动过程中，蒸汽流量增加，抽汽流量也会增大，有可能出现汽流激振。
转子联轴器螺丝松动
#3轴瓦振动异常一直以来是#8机组的顽疾，在异常分析中，也有提出转子联轴器螺丝松动的问题，但是在多次停机维护后，仍然存在，说明转子联轴器螺丝松动的因素并不是主要因素，有可能是联轴器、螺丝在设计及做工方面存在缺陷，才使得#8机组在运行中引起联轴器螺丝松动从而导致#3轴瓦振动异常。
5.海口电厂#8汽轮机#3轴瓦振动异常的对策
（1）运行人员应加强机组各轴承振动参数的监视及分析工作，防止因振动异常超限导致主设备损坏事故发生。
（2）机组运行中，控制好主汽、再热汽温，避免汽温出现急剧变化。尽量避免负荷出现较大的摆动，加减负荷应平稳，速率控制在规程值内。
（3）当振动达140μm时启动A顶轴油泵，严密监视振动变化趋势。
（4）振动达到150μm时，必须有人到就地进行检查听音，发现异常及时汇报。
（5）振动达到150μm应及时报主管领导及专业工程师，振动达到180μm并有上升趋势应减负荷观察运行，不允许振动长期超限运行。以后每增大10μm汇报一次。振动达到220μm，报主管生产领导，作打闸停机准备。当出现振动异常增大，并在汽机内部有清晰的金属磨擦声和撞击声，应立即打闸破坏真空停机，并禁止机组重新启动。
（6）当#3轴瓦X向逐渐振动增大时，应同时严密监视其Y向及机组各轴瓦的振动情况，若都有增大趋势，应重点监视轴瓦温度，推力轴承温度及轴承回油温度、轴向位移等参数变化，轴瓦温度出现缓慢上升时应适当减负荷，直至不再升高为止，若轴瓦温度急剧上升，减负荷过程中已达到停机值（110℃）时，立即打闸停机。
（7）下次停机维护时，将#3轴瓦的位置进行优化调节，也可以增高轴瓦的进油比压，避免油膜出现振荡。对中压缸进行揭缸拆解检查，是否是转子联轴器在运行中发生螺丝松动，检查联轴器是否存在设计工艺缺陷。
（8）平时对汽轮机汽流激振的相关数据进行收集统计，分析是否#3轴瓦异常振动是由汽流激振引起的，若是汽流激振引起的振动异常，可以适当降低机组负荷，躲开汽流激振的负荷范围。
6.结束语
汽轮机是电力系统重要的电力生产设备，其的安全稳定运行是发电厂的经济支撑。汽轮机在运行中，难免会出现各种异常情况，作为发电厂的运行人员应打好相关的专业基础，不断提高故障分析及处理能力，做好平时的异常分析工作，在异常出现时，及时发现及时处理，为保障机组的安全稳定运行做好本职工作。
参考文献
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