吳兆濱

（中共黑龍江省委黨校〈黑龍江省行政學院〉 黑龍江 哈爾濱 150000）

0 引言

汽輪機出現(xiàn)異常振動就是它的全部或一部分沿直線或曲線往返顫動過程出現(xiàn)了問題,沒有按照一定的時間規(guī)律和周期運動。 這種異常振動是故障出現(xiàn)的前兆。 應(yīng)該給與充分的重視。 在我國經(jīng)濟的快速發(fā)展中，對我國電力供應(yīng)提出了更高的要求。 為了保障城市經(jīng)濟的發(fā)展與居民用電的穩(wěn)定，加強汽輪機組日常保養(yǎng)與維護，保障城市供電已經(jīng)成為了火力發(fā)電廠維護部門的重要任務(wù)。對于汽輪機由于運行時間長、關(guān)鍵部位由于長期磨損可能會出現(xiàn)異常振動，會導致汽輪機組故障出現(xiàn)，這會影響發(fā)電機組的正常運行?？赡軐е螺S承座松動、基礎(chǔ)甚至廠房建筑物的共振損壞等，因此，分析找出汽輪機異常振動原因并制定解決方案非常重要。

1 汽輪機常見異常振動的分析及解決對策

1.1 汽輪發(fā)電機的油膜震蕩

1.1.1 油膜震蕩產(chǎn)生原因

發(fā)電機油膜自激震蕩是由于汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子在軸承油膜上高速旋轉(zhuǎn)時，喪失穩(wěn)定性的結(jié)果。 穩(wěn)定時，轉(zhuǎn)軸是圍繞軸線旋轉(zhuǎn)的。 當失穩(wěn)后。 一方面，轉(zhuǎn)軸圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)；另一方面，該軸線本身還圍繞平衡點渦動。 軸線的渦動頻率總保持大約等于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的一半，故又稱半速渦動。 當半速渦動的渦動速度同轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速相重合時，半速渦動被共振放大，就表現(xiàn)為激烈的振動。 油膜振動具有下列特征：第一，油膜震蕩一經(jīng)發(fā)生，振幅便很快的增加，使機組產(chǎn)生激烈振動。這種振動隨著轉(zhuǎn)速的升高，振幅并不減小。失穩(wěn)而半速渦動可能較早。而油膜震蕩則總是在2 倍于第一臨界轉(zhuǎn)速之后出現(xiàn)。第二，當油膜震蕩時，振動的主頻率約等于發(fā)電機的一階臨界轉(zhuǎn)速， 且不隨轉(zhuǎn)速升高而改變。第三，由于發(fā)生油膜震蕩，振幅將不只是于轉(zhuǎn)速一致的工頻振動，而且還有低頻分量。第四，當發(fā)生油膜震蕩的軸承，頂軸油壓也發(fā)生劇烈擺動，軸承內(nèi)有明顯的金屬撞擊聲。 第五，當油膜震蕩嚴重時，仔細觀察可以看到主軸的外露部分在顫動。

1.1.2 處理油膜震蕩的措施

在機組出現(xiàn)油膜震蕩時，可采用以下解決對策：第一，可以增加軸瓦比壓；第二，可以減小軸瓦頂部間隙或增大上軸瓦軸承合金的寬度；第三，可以減小軸頸與軸瓦的接觸角，一般可減小至300～400；第四，可以降低潤滑油動力粘度。 例如提高油溫或選用粘度較小的潤滑油等；第五，可以用平衡的方法將轉(zhuǎn)子原有不平衡分量降得很少。

1.2 汽輪發(fā)電機的汽流激振

1.2.1 汽流激振產(chǎn)生的原因

汽流激振類振動有以下特點：a、汽輪發(fā)電機組的負荷超過某一負荷點，軸振動立即急劇增加；如果降負荷低于負荷點，振動立即迅速減小。 b、強烈振動的頻率約等于或低于高壓轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速。 c、汽流激振一般為正向渦動。d、發(fā)生汽流激振的部位在高壓轉(zhuǎn)子或再熱中壓轉(zhuǎn)子段。

其原因主要是由于葉片受不均衡的氣體來流沖擊就會發(fā)生汽流激振；對于大型機組，由于末級較長，氣體在葉片末端膨脹產(chǎn)生流道紊亂也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象；軸封也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象。

1.2.2 汽流激振故障解決對策

針對汽輪機組汽流激振的特征，其故障分析要通過長時間(一年以上)記錄每次機組振動的數(shù)據(jù)，連同機組滿負荷時的數(shù)據(jù)記錄，做出成組曲線，觀察曲線變化情況。 簡單的說就是確定機組產(chǎn)生汽流激振的工作狀態(tài)，采用減低負荷變化率和避開產(chǎn)生汽流激振的負荷范圍的方式避免汽流激振。

1.3 汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子熱彎曲

1.3.1 轉(zhuǎn)子熱彎曲產(chǎn)生原因分析轉(zhuǎn)子熱變形引發(fā)的振動特征是一倍頻振幅的增加與轉(zhuǎn)子溫度和蒸汽參數(shù)有密切關(guān)系，大都發(fā)生在機組冷態(tài)起機定速后帶負荷階段，此時轉(zhuǎn)子溫度逐漸升高，材質(zhì)內(nèi)應(yīng)力釋放引起轉(zhuǎn)子熱變形，一倍頻振動增大，同時可能伴隨相位變化。當彎曲的作用大于不平衡量時，振幅的減小發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以上。

1.3.2 轉(zhuǎn)子熱彎曲故障解決措施

針對轉(zhuǎn)子熱變形的故障處理就是更換新的轉(zhuǎn)子以減低機組異常振動，沒有了振動力的產(chǎn)生機組也就不會出現(xiàn)異常振動。

1.4 汽輪發(fā)電機的摩擦振動

1.4.1 摩擦振動產(chǎn)生原因

摩擦振動的特征：一是，由于轉(zhuǎn)子熱彎曲將產(chǎn)生新的不平衡力，因此振動信號的主頻仍為工頻。但是由于受到?jīng)_擊和一些非線性因數(shù)的影響，可能會出現(xiàn)少量分頻、倍頻和高頻分量，有時波形存在“削頂”現(xiàn)象。 二是，發(fā)生摩擦時，振動的幅值和相位都具有波動特性，波動持續(xù)時間可能比較長。渦動等現(xiàn)象，但實際有影響的主要是轉(zhuǎn)子熱彎曲。由于重摩擦側(cè)溫度高于輕摩擦側(cè)， 導致轉(zhuǎn)子徑向截面上溫度不均勻，局部加熱造成轉(zhuǎn)子熱彎曲，產(chǎn)生一個新的不平衡力作用到轉(zhuǎn)子上引起振動。

1.4.2 摩擦振動故障解決對策

平時定時對汽輪機組進行維護，并對留意是否存在不和諧的機件摩擦聲，確保及時發(fā)現(xiàn)問題并對相應(yīng)機件進行維修或更換，避免因摩擦振動引起的機組運行故障。

2 對汽輪機異常振動故障采取的措施

汽輪發(fā)電機組振動異常是運行中最常見的故障之一，其發(fā)生的原因是多方面的，也是十分復雜的，與制造、安裝、檢修和運行水平有直接關(guān)系。 發(fā)生異常振動時，建議從以下幾方面分析處理。

2.1 汽輪機的振動頻律問題

當振動的頻率是1X、2X、1/2X 等，要分析振動的相位是否有變化及相鄰相位的關(guān)系。 例如汽輪機轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡會有下列現(xiàn)象：升速時振動與轉(zhuǎn)速的二次方成正比， 轉(zhuǎn)速高振動大， 振動的頻率主要是1X， 振動的相位一般不變化及相鄰相位出現(xiàn)相同或相反， 且重復性好。

2.2 汽輪機的振動與負荷的關(guān)系

出現(xiàn)這種問題的可能原因是：滑銷系統(tǒng)不良；基礎(chǔ)不均勻的下沉：主蒸汽管路布置不當，在熱膨脹時汽缸施加了作用力；其他不正常的熱變形引起機組中心線發(fā)生變化等。

3 結(jié)語

汽輪機出現(xiàn)異常振動時， 是汽輪機運行過程中可能發(fā)生的故障。在處理此類故障時，首先要根據(jù)故障特征進行故障分析，確定故障點后查看機組維修記錄，確認故障點零部件情況。 一般來講短期內(nèi)進過維護保養(yǎng)的部件出現(xiàn)故障的幾率遠遠小于維護時間長的部件。許多情況時需要維修人員長期積累的經(jīng)驗來判斷，因此，提高汽輪機組維護人員的技術(shù)培訓，是提高汽輪機故常排除效率的最佳途徑。

［1］牟法海，侯銳，王文營，等.超臨界空冷660MW 汽輪機組不穩(wěn)定振動原因分析與處理[J].汽輪機技術(shù)，2012-02-25.

［2］李新凱，劉全義，關(guān)小彪，等.空氣壓縮機汽輪機異常軸振動原因分析與處理[J].化肥工業(yè)，2011-10-283.