高连达 端木昭勇 于龙
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摘要：在电力工业中，汽轮发电机组是最重要的设备，它也朝着高参数、高容量的方向发展。振动参数是直接关系到汽轮机正常运行的重要技术指标之一。根据相关数据和信息，对故障进行识别，确定汽轮发电机组振动故障的原因或机理，并确定相应的解决方案和处理方案。通过这些数据，对存在的问题进行了分析，并加强了改进和处理，找出了合适的检查汽轮机故障的方法，以保证汽轮发电机的正常运行。
关键词：刚度；发电机组；振动；轴瓦稳定性；
汽轮发电机组是电力工业中重大的关键设备，现在正越来越向高参数、大容量方向发展。振动参数是直接关系到汽轮发电机组正常运行与否的一项重要技术指标。汽轮发电机组振动故障诊断是根据相关的数据和信息对故障定性，进而对其产生的原因或机理做出判断，并确定解决措施和实施处理方案。
一、关于发电机组的分析情况讨论
在日常电力系统工作过程中，汽轮发电机为电力系统的正常工作保驾护航，因此，其正常运行对电力系统非常重要。对发电机工作进行评价过程中，振动幅度对于状态的评价有着重要作用，是一项重要的指标。如果发电机在工作中的振动幅度有所改变，就说明发电机在运行过程中出现了情况。摩擦等因素，不仅会影响发电机的正常工作，还会加速发电机的磨损、提高事故概率，从而影响机组的正常工作，严重时使机组遭到破坏，设备内部的结构也因此会受到不同程度的影响，出现短路等严重情况。并且，电力系统中发电机组的各部分结构都相互联系，这些情况都会连在一起，导致发电机受到不同程度的连锁影响。在这一背景下，传统的诊断方法、处理方法不再适用于现在的电力系统发电机组。单一的故障诊断只能适用与以往的诊断，对于不断发展的发电机组要及时跟进，对于所出现的故障进行准确诊断。现在的发电机组经过更新换代，应用到各种复杂的构件，出现问题后很难准确找到故障的症结，因此对维修人员的综合处理能力提出了更高的要求。
二、汽轮发电机组常见的机械振动故障
1.转子不平衡
转子不平衡的形成有转子系统的质量偏心和转子部件出现缺损两方面的原因。转子质量偏心是由于转子的制造误差、装配误差、材质不均匀等原因引起的。转子部件缺损是指转子在运行中由于腐蚀、磨损、介质以及受疲劳力的作用，使转子的零部件局部损坏、脱落而造成新的不平衡。频谱特征表现为转频处幅值激增，同时表现出振动、相位随转速变化，轴心轨迹为椭圆等特性。
2.转子弯曲
转子弯曲包括转子弓形弯曲和临时弯曲两种故障。转子弓形弯曲是指转子轴呈弓形，有转轴结构不合理、制造误差大、长期运行后自然弯曲等方面的原因。转子临时弯曲是由于转子的转轴有较大预负荷、开机时暖机不足、升速过快、转轴变形不均匀等原因造成的。转轴弓形弯曲与转轴临时弯曲是两种不同的故障，但其机理相同。频谱特征表现为转频处幅值激增，同时表现出低转速下转轴原始晃度大，临界转速附件振动略减小等特性。
3.转子不对中
由于机器的安装误差、承载后的变形以及机器基础的沉降不均等，造成机器工作状态时各转子轴线之间产生平行位移、角度位移或综合位移等对中变化误差，统称为转子不对中。具有不对中故障的转子系统在运转过程中有可能引起机器联轴器偏转、轴承早期损坏等，危害极大。频谱特征表现为一倍和二倍转频处幅值变大。
4.油膜振荡
油膜振荡是由滑动轴承油膜动力学特性引起的自激振动，主要由轴承间隙不当、润滑油不良、油温和油压不当等原因引起。严重的油膜振荡会损坏轴承和转子，损坏机器，发生恶性事故。频谱特征表现为0.43-0.48倍转频处幅值变大，且是在一定的转速下出现。
5.转子支撑系统松动
转子支撑系统松动是指支撑系统配合间隙误差大或配合过盈量不足，或是配合面的连接螺栓紧固不牢必生的异常振动。分数次谐波频率出现状况。
6.转子横向裂纹
转子系统的转轴上出现横向疲劳裂纹，会发生严重的断轴事故，危害很大。裂纹的产生有材质不良、应力集中、转子长期受交变力等方面的原因。频谱图上表现一倍二倍频率上幅值变大，降速过1/2临界点，伴随二倍频的振动峰等。
7.碰摩
由于密封间隙、轴承间隙小等原因而引起的汽轮发电机组转动部件与静止部件之间的摩擦碰撞，称为碰摩现象。碰摩使转子产生非常复杂的振动，是转子系统失稳的一个重要原因，严重的可以造成转轴永久性弯曲。其频谱图上表现出高低次谐波及其组合谐波，内环或外环的轴心轨迹，振幅和相位缓慢旋转或振幅逐渐增加。
三、碰摩故障诱发因素
发电机组碰摩故障在机组故障中占有较大的比例，对于该故障的成因分析有比较重大的意义。根据前人对碰摩故障的成因分析，其主要影响因素有间隙的尺寸、质量偏心和其它一些原因，具体描述如下：
1.汽封间隙调整偏小
为了提高汽轮机的效率，减少漏气损失，大型发电机组普遍在检修时或安装时将间隙调整至设计值的下限，在机组起动时易出现摩擦振动。
2.动静间隙在运行中出现变大趋势
大型机组在运行中，如果轴承座落在低压缸上，则轴承标高会随着轴承温度、真空、轴封温度等发生变化，导致转子与汽缸的间隙发生变化，甚至间隙消失发生摩擦。此外启动不合理，导致汽缸膨胀不均、上下缸温差大等也会造成动静摩擦。
3.密封瓦间隙过小、油档调整不当、浮动油档卡涩等也会诱发动静摩擦。
4.转子原始质量偏心较大或转子盘车不充分致使晃度过大，在过临界时引起的振动过大导致动静摩擦。
5.轴承承载分配不合理，个别轴承承载过重、轴承设计安装不合理、润滑油供油不合理，顶轴油系统故障，导致油膜涡动或振荡也会造成动静摩擦。
6.轴承安装不规范、基础不牢靠有共振或运行中的气流激振或参数超限均有可能造成动静摩擦。
7.其它方面，如果振动发生在发电机侧，重点要考虑电气、密封油和冷却水方面的原因；如励磁碳刷与滑环间紧力是否过大、励磁中心是否对正、发电子转子是否有冷却不均造成变形或有松动现象、密封瓦的接触情况及油档的紧固情况等。
四、机组轴瓦松动故障影响因素及预防处理
轴瓦松动多属安装不符合技术要求所致。轴瓦松动会导致机组发出闷哑的敲击声，并使连杆大端孔或主轴承座孔磨损，使零件提前报废。要防止这种事故的发生，必须严格零件及其装配的技术要求。具体应注意如下几点：
1.轴承外圆表面与其座孔表面应无斑点，不毛糙，其粗糙度分别不大于0.8和1.6，并保证它们的贴合面积在85%以上。
2.轴瓦应有一定弹性，并且其弯度应小于座孔弯度。将瓦片装入座孔后，可借瓦片自身弹力与座孔紧密贴合。若瓦片弯度大于或等于座孔的弯度，就不能凭借自身的弹力与座孔紧密贴合，此时应将瓦片适当扩张后再使用。
3.轴瓦外圆与其座孔之间的配合要求有适当的过盈量，才能保证它们贴合良好。轴瓦的过盈量是由轴瓦的分解面凸出量来保证的。
4.必须保证装配清洁，装配时中心线不允许歪斜，而且应事先在轴承和座孔表面涂抹一层润滑油，以减少装配阻力。
5.轴瓦分解面凸出量允许最小值为0.03毫米，轴承与座孔允许最小过盈量为0，低于上述数值应予修复或更，换新件。
6.轴瓦背面定位突样应良好，凸销过低时可用尖冲铣增高。轴承定位卡槽和止动销要嵌合可靠。止动销与机体孔配合紧度必须足够，以防脱落。
结语：
在电力工业中，汽轮发电机组是最重要的设备，它也朝着高参数、高容量的方向发展。运用层次分析法对汽轮发电机组故障进行分析，得出振动故障的特殊性，并采用多特征属性诊断方法进行准确诊断。该方法与传统方法相比有很大的优势，诊断准确率很高，能准确、快速地找到故障所在。
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