杜根旺
大唐阳城发电有限责任公司 山西省晋城市 048000
摘要：汽轮机是热电厂的主要设备之一，肩负着发电的重要任务。汽轮机在长时间的运转中，由于零部件的受损而产生机组的异常振动，因此为了确保机组的安全运行，需要分析汽轮机的产生振动的原因，并且采用相应的对策予以解决。文章通过对汽轮机进行概述，深入地探析了热电厂汽轮机振动的主要原因和解决对策。
关键词：热电厂；汽轮机振动；原因；对策
引言
随着我国经济的发展，人们对电力供应提出更高的要求。在热电厂的生产中应用汽轮机，能够保障城市经济的发展和居民用电的稳定，而加强汽轮机的维修和保养成为保证火力发电厂维修部门的主要任务。汽轮机由于长时间的运作，会产生振动的故障，因此需要分析汽轮机产生异常振动的原因，采取相应的措施进行处理，从而确保机组的正常运行。
1.汽轮机结构、振动特点及振动危害分析
1.1汽轮机结构分析
汽轮机的结构从运动方面来看可以分为转动部分和静止部分，转动部分一般由主轴、叶轮、叶片和联轴器等部件构成，而静止部分即是由汽缸、进汽部分、喷嘴、滑销系统、隔板、汽封、加热系统和轴承等部件组织。在实践过程中，通常是为使机组能达到快速启动这一功能，通常把汽缸分为高压缸、中压缸和排汽缸，其间采用隔板分离，部分汽机还设有中轴系统，以期提高机组性能。机组一般有两个径向轴承和两个推力轴承，有的采用双推力支承联合轴，也有的采用单转子三支承结构，现今一般采用椭圆轴承和可倾轴承。在使用汽轮机时，为了可以在机组中灵活启停时减小盘车力矩，避免磨损轴承，可以通过加装高压顶轴装置和低速自动盘车装置来实现。
1.2汽轮机振动特点分析
第一次启动升速至过临界转速的过程中，从轴承振动较小现象可以判断，汽轮机转子和拖带机组转子目前的平衡状态是比较好的。如果要停机后在汽轮机末级叶轮进行配重，应当先把空载3000r/min时的下轴承基频振动降下到安全线以下才可以进行。机组配置后再次启动的情况下，通常是要求轴承的垂直振动为15m，带负荷20mW时振动基本不变。振动升到91.7m时，要及时打闸停机，这时大轴挠度比开机增大100m。当第三次启动时，后汽封温度达300℃，这一次启动过程中，启动升速过程到20mW负荷，振动开始快速突升到90.7m，被迫打闸停机。当振动突增后，振动继续增加，轴承振动一旦开始爬升很快发散至报警值，说明振动故障逐次恶化。
1.3汽轮机振动危害
作为机动车系统的重要组成部分，异常振动可能对生产系统产生重大影响，导致设备完全故障，最终导致年度任务。(1)轴密封的磨损会损坏密封，增加高压缸的压力降，从而将水注入润滑油，从而可能导致油膜的结构损坏，最终削弱轴。压力损失越大，机器的经济性就越差。(2)磨损现象。当盖板磨损时，可能会进一步污染间隙，进一步增加转子轴向力，最终导致火山融化延迟。(3)滑块系统的磨损。滑块系统不仅可以用气缸固定轴承外壳；此外还确保机构有效收缩或膨胀。高磨损会影响集料的热膨胀，并可能导致进一步的事故。(4)摩托车部件损坏。异常振动对发动机的运行构成更大的危险，发动机的发动机更复杂，从而产生更多的振动原因。但是，振动问题可以通过确定振动原因来证明。
2.热电厂汽轮机典型振动故障分析
2.1转子质量不平衡故障
2.1.1故障说明
这种故障是发电机组中最常见的故障，占比高达80%左右。在工程实际中，由于多种原因，比如材料不均匀以及设计、制造与安装导致的偏差，使得转子的惯性主轴和旋转轴线存在一定的偏差，由此会产生一个离心力。当转速不变时，此离心力的大小将与转子的质量和偏心距的乘积成正比，称之为不平衡量，见公式1。主要分为由原始质量不平衡引起的转子质量不平衡与由转动部件的松动脱落引起的转子质量不平衡。
2.1.2主要特征
（1）转子质量不平衡故障的振动以工频为主，但是存在较小的高次谐波；
（2）当转速一定时，振动的振幅与相位也是一定的；
（3）当重复启动时，此振动现象能够重复出现；
（4）此种振动随着机组负荷的变化不会出现明显改变；
（5）转子质量不平衡故障时的轴心运动轨迹一般为椭圆形。
2.1.3案例分析
600MW机组进行大修后启动，当升到2600rpm时，#3轴承附近出现异常响动，后停机检查发现了平衡块脱落现象。经过测量发现，平衡块的脱落导致了轴振与瓦振的相位变化了约60°，轴振振幅增加了40μm，瓦振振幅增加了6μm。
2.2转子热弯曲故障
2.2.1故障说明
转子热弯曲主要是指当转子受热后出现的弯曲，它将导致转子的平衡状态发生改变，所以又可称之为热不平衡，一般汽轮机出现转子热弯曲的主要原因：包括转子的材料不均匀，内应力过大；转子存在径向方向的不对称温度差；转子长时间与温度较低物体接触；存在动静摩擦等。
2.2.2主要特征
（1）转子热弯曲故障的振动为工频；
（2）振幅变化比较连续，不会出现跳跃式的改变，但是其相位不稳定；
（3）转子热弯曲引起的振动随转速的改变会出现明显变化；
（4）转子热弯曲引起的振动随负荷的改变会出现明显变化；
（5）在停机过程中，转子热弯曲引起的振动会明显高于启动过程中的振动。
2.2.3解决措施
当出现转子热弯曲故障时，如果此时的振动没有超过规定限制，那么此时可以允许转子继续运行。当振动超过限值时，如果振动的增量相对不大并且较为稳定的话，可以对转子进行热平衡，目的是补偿一部分热弯曲产生的质量不平衡。
2.3动静碰摩故障
2.3.1故障分类
引起动静碰摩的主要原因包括：基础出现不均匀下沉以及汽缸出现跑偏；蒸汽温度出现明显剧烈变化；汽缸的保温措施不当；排汽缸出现快速加热与冷却状况；汽封出现损坏；机组暖机不充分；机组出现剧烈晃动等。
2.3.2解决措施
解决转子动静碰摩最有效的措施就是在保证安全的前提下进行一定程度的“磨合”。当在启动时，如果在临界转速以下发生碰摩，应该立即停机并进行盘车；如果发生在临界转速以上，那么应该在可控的某一转速下进行停留，磨合间隙，待振动正常后再继续升速。
当在带负荷阶段，只要振动能够保持在一定范围内，就可以严密观察，来允许转子自行磨合出一定间隙；而如果在此过程中，转子的振动不断增加，就需要降低负荷或者直接停机来保证机组安全。
2.3.3案例分析
机组大修后启动过程中，出现了低压转子振动持续增加，且转子无法定速的现象，经初步判断存在动静摩擦，且是由于动不平衡产生的。在低压转子发电侧进行多次加重后，振动值大幅下降，机组同时定速并网。
2.4自激振动故障
2.4.1故障说明
此种振动故障是由于转子系统自身的运动而引起的振动，与之相对的是强迫振动。主要包括由轴承油膜力导致的自激振动和由蒸汽力引起的气流激振。
自激振动一般发生在机组启动升速过程中，当机组升速到某一转速时，轴承轴瓦的振动值会突然增大，此转速一般称之为失稳转速，主要包括半速涡动与油膜振荡。而引起自激振动的主要原因包括轴径扰动过大、转子热弯曲与转子永久弯曲、轴承座刚度过大等。
2.4.2主要特征
（1）振动突增；
（2）振幅增加后持续不稳定；
（3）其与机组负荷关系不大；
（4）机组存在异常声响；
（5）一般存在与工频成一定比例的低频分量。
根据其表现特征，可以通过提高油温、调整转子中心、调整轴承顶隙与比压等措施来解决。
与此同时，汽流激振一般是由于汽流力引起的，一般是当提高蒸汽参数时会发生此种故障，在高参数汽轮机的高压转子上发生非常常见。发生的主要原因包括转子与汽缸的同心度偏差比较大、动静叶之间的轴向间隙比较大、转子不平衡、轴瓦稳定性比较差等等。当发生此种故障时，可以通过增加轴瓦比压、减小蒸汽静态力、减小蒸汽激振力、减小轴瓦间隙、扩大两侧间隙、降低润滑油粘度以及增大上轴瓦的轴衬宽度等措施来解决。
2.5其他振动故障
除了以上四种常见故障外，发电厂汽轮机一般还会出现转子不对中、支撑松动、结构共振、转子裂纹等多种故障，在进行判断时，需要根据机组出现的现象、结合数据分析等进行综合判断。
3.结论
本文针对目前电厂汽轮机的几种典型振动故障进行了分析，包括质量不平衡故障、转子热弯曲故障、动静碰摩故障以及自激振动故障灯，说明了振动故障的成因、特点及解决方案，并进行了案例说明，可以为类似振动故障的解决提供参考。
参考文献
[1]殷富伦.浅谈火电厂汽轮机异常振动原因及处理措施[J].科技创新与应用,2015(27):163.