李帅斌
平顶山姚孟发电有限责任公司?河南省平顶山市?467000
摘 要：600 MW机组汽轮机由于转子多、参数高、结构复杂等原因，所以出现故障的频次也随之升高，修理的难度也相对较大。在故障出现的情况中，因为不正常振动所引起的占大多数。本文对某台 600 MW 机组汽轮机振动故障进行分析，通过分析讨论找出解决振动故障的方法，对以后处理600 MW 机组汽轮机振动故障提供一定帮助。
关键词：600 MW 机组汽轮机；振动故障；故障分析
在我国电力系统的发展过程中，大部分主力火电机都变成了600 MW机组汽轮机。对于600 MW机组汽轮机来说，正常的振动现象是不可能不存在的，如何确认振动是否正常是有一定规定标准的。振动幅度不超过规定标准的属于正常振动，增大到超过允许标准的振动，也就是异常振动[1]。设备损坏的危险往往存在于异常振动中。比如轴系质量失去平衡、膨胀受阻、轴承磨损松动以及电磁力不平衡等等都会造成异常振动。异常振动相当于汽轮发电机运转发生故障的信号。因此，必须对汽轮机异常振动的原因进行分析，才能对症下药。
1 振动故障分析
1.1 转子不平衡故障
转子不平衡的情况出现频次极高，究其原因是部件缺损或质量偏心，细分有以下几点。① 转子存在原始质量不平衡。转子在制造过程当中存在设计的不合理或者加工时出现错误造成质量缺陷。在安装过程中未质检仔细就安装，同时还会造成安装上的错误，最终导致机组当中的转子质量偏心。动平衡精度不高，在低速动平衡时还可以正常运行，但是随着转子转速的提升，离心力会迫使汽轮机强迫振动。②转子不可逆性形变。如果转子运转过程中受到的压力过大，转子材料的承受力达到极限，使得转子产生不可逆性变形。机轮运转过程中如果发现转子发生不可逆性形变弯曲，必须对其进行直轴处理或者进行更换，不然在运转过程中极可能对其他硬件也造成不可逆性损伤。③转子产生弹性热弯曲。当进行临界转速时，转子运转摩擦力增大，造成高温现象，转子容易产生弹性热弯曲。在汽轮机内部工作时振动摩擦受热程度过大，极易造成内部转动原件的松动，造成危险的工作状态。转子在运转过程中产生的大量热能，散热不够顺畅很容易因热积累导致转子发生应力变形，带动汽轮机组就会发生异常振动。并且这种虽然是暂时性的，但是如果遇到这种高热现象，在这种高热情况下依旧会造成异常振动。④水冲击造成不平衡。当机组运行的过程中，缸内发生水冲击，会在瞬间造成轴承所受冲击力过大，超越负荷。这会造成很大的不平衡扭力，引起转子的不平衡，进而带动机组产生异常振动。
1.2 不对中故障
汽轮机各个缸体的主轴，连接方式是通过刚性联轴器[2]。在操作过程中，如果联轴器的安装不正确会造成中轴线有对不齐的现象，或者侧向反射不均匀，则必须相应地调整位置。驱动轴系统故障造成的异常振动问题有明显特征。两个相邻轴的倾斜度和偏差很容易引起汽轮机的振动问题。因此，轴承对准故障的问题在一定程度上反映了汽轮机机组运行中的轴承偏差问题[3]。这种情况下，可以进行测量并调整两个半联轴器和机组外圈之间的间隙，争取没有偏差。还有一种情况就是如2.1中转子弯曲变形导致的不对中现象，从而产生振动。联轴器连接起来的两根刚性轴的中心线偏差就被称为是转子不对中。
1.3 油膜振动故障
汽轮机是电厂发电设备的重要组成部分，其工作状态不良好的情况下，会影响效率。在汽轮机机组的振动阶段时，如果异常振动，则需要进行记录或汇总，并控制速度。汽轮机转子在轴瓦上旋转，需要润滑油对其进行润滑和冷却。而转子在运行过程中高速旋转，会在轴瓦间形成油膜。当油膜的压力可以支撑转轴时，处于平衡位置；如果转轴受到干扰时，油膜在平衡之外，会产生切向力驱动转子做涡动运动。切向力较小的情况下，这种涡动并不会造成很强烈的异常振动。当情况相反时，发散的涡动会造成轴径运动不稳定，油膜振动就由此而来。在汽轮机运行期间转子运行不稳，异常振动造成振幅的扩大增加。共振系数合适时，汽轮机的低频振动频率增加而变为油膜振动。油膜振动与顶轴中润滑油的状态。液压压力有很大关系。油膜振动的特征之一就是低频振动，如果出现这种情况，记录并停止运行，便于检查和以后的突发预案做准备[4]。
1.4 转子动静碰磨故障
大参数、大容量的汽轮机发展路径已经成为了常态。参数的增加也意味着汽轮机动静叶片的气流变化更加精细，为了降低漏气损失，提高汽轮机的效率，动静叶之间的间隙越做越小。间隙的减小意味着运行要求更高，在机组运行状态不良时，动静碰摩现象愈发严重。汽轮机的动静碰摩分为三种情况，分别为早中晚期碰摩。动静碰磨的根据不同的表现形式，而表现出来的不同典型振动特征为：振动的时域波形特征：当转子发生碰磨故障时，振动的时域波形随时间变化较大。由于蒸汽涡轮机内部部件之间的摩擦引起的振动。在汽轮机运行期间，如果发电机的定子和转子之间的气隙不均匀，会导致整个汽轮机机组的异常振动。由于转子叶片和导向叶片之间的摩擦，轴向误差和流动路径中的间隙不足，涡轮叶片的变形和隔膜的弯曲，轴承的放置或操作误差等，这些振动问题会引起摩擦和振动问题。
2 振动问题的处理预案与解决对策
2.1 汽轮机振动的处理预案
①当机组产生异常振动时，运行人员根据先前总结记录分析情况来源。首先检查主要的和次要的汽门是不是处于正常情况，上下缸的温差在不在正常范围，其次检查负责轴承润滑冷却的润滑油质量情况，检查轴承形变情况。②若未能查到振动原因，应联系专业人员对振动频谱进行测量，确定振动原因并采取措施减轻或消除振动源。③振动超过运行极限值时，应紧急停机进行处理；当机组出现强烈振动或汽轮机内发出明显的金属响声时，应立即破坏真空紧急停机。
2.2改进监控措施
电厂汽轮机机组配备轴承监测设备，以便实现对机组的实时监控。在轴承振动测试过程中，要注意安装步骤的正确与稳定。制定突发事件预案，养成良好的操作规范以及用完即关即检查的好习惯，尽量避免失误导致的过错。
2.3 科学有效地保护措施
提供购买相对应的防振装置，这种装置可以在发生异常振动时提供一些帮助，比如可以监测状态并及时关停设备，防止轮机组产生更大的损伤。或者和大数据研究所合作，进行一些数据分析，建立一个保护性电脑程序，或者分析出振动发生的时间段，在对应时间段里进行调整。在使用之后，设定三重保护措施，首先利用程序进行第一个防护检查，其次需要运行人员进行第二次检查，最后由监察人员进行收尾，务必使轮机组不产生损伤。
2.4 更新技术手段
解决转子热弯曲可以及时更换新转子，或者联合厂家对转子材料进行更新。转子质量不均的问题可以通过减小负载变化率并避免气流激励的负载范围，可以避免气流激励。解决轴不对称，在异常振动时调整每个设备并更换零件，避免摩擦和振动。
3 结束语
科技带来生活的便利，也带来工业的跨步，人们需要电力来进行各种社会操作，一个安稳运行的电力场所是必须的，汽轮机的稳定性在很大程度上影响着火电厂的维稳。一旦汽轮组高频次的产生异常振动，将会直接影响民生，影响经济，造成更大的混乱。由此可见做好对汽轮机的稳定性措施是非常重要的。600 MW 机组汽轮机异常振动故障原因较多，本文着重分析介绍了几种常见情况，并提出了一些建议，希望能对后续异常振动情况提供一定帮助。
参考文献：
[1]张越. 600MW汽轮机组振动故障诊断方法的研究[D].华北电力大学,2015.
[2]冯永和.离心压缩机汽轮机（103JT）的振动故障分析和研究［D］.兰州：兰州理工大学，2014.
[3]黄玮.关于火电厂汽轮机辅机常见故障分析及检修方法略
谈[J].黑龙江科技信息,2016(33):38-39.
[4]杨龙.600 MW机组汽轮机振动故障分析[J].现代工业经济和信息化,2020,10(09):132-133.