栗夏

摘 要：汽輪機組的異常振是較為復雜的故障之一。汽輪機組振動嚴重時會危及汽輪機安全的穩(wěn)定運行，為此分析了我廠#3汽輪機組振動的振源因素，并總結了處理措施。

關鍵詞：汽輪機 轉子不平衡 振動

中圖分類號：TK263.6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（c）-0-01

由于宏偉熱電廠#3機組振動相對偏大，在機組啟動過臨界轉速的時候，振動值很大超出了不合格的范圍。曾經(jīng)出現(xiàn)過機組啟動過程中，振動值大，轉速不能到達3000 r/min而定速的局面。嚴重影響宏偉熱電廠#3機組汽輪機安全運行及經(jīng)濟效益。本文就將對宏偉熱電廠#3號機組的振動原因進行分析，總結振動的表現(xiàn)形式及采取的解決辦法。決不允許在強烈振動的情況下讓機組繼續(xù)運行。

1 汽輪機振動原因分析

宏偉熱電廠#3機組是哈爾濱汽輪機廠生產(chǎn)的型號CC100-8.83/0.981/0.245型汽輪機。型式：高壓、雙缸、雙排汽、雙抽、沖動凝汽式汽輪機。 額定功率100 MW，最大功率（冷凝/抽汽），112.5/125 MW，轉速3000 r/min，汽壓8.83±0.49 Mpa，汽溫：535（+5-10） ℃。

1.1 轉子質(zhì)量不平衡

當轉子有質(zhì)量不平衡故障時，將發(fā)生振動，主要特征有：是一個與轉速同頻的強迫振動，振動幅值隨轉速按振動理論中的共振曲線規(guī)律變化，在臨界轉速處達到最大值。振動波形近似為正弦波；轉子的軸心軌跡為橢圓。

1.2 轉子初始彎曲

有初始彎曲的轉子具有與質(zhì)量不平衡轉子相似的振動特征，所不同的是初彎轉子在轉速較低時振動較明顯。由于彎曲變形與轉子同步旋轉，產(chǎn)生橫向激振力激起轉子的同步橫向振動，在臨界轉速附近發(fā)生共振。

1.3 轉子熱態(tài)不平衡

在機組的啟動和停機過程中，橫截面產(chǎn)生不均勻的溫度分布，使轉子發(fā)生瞬時熱彎曲，產(chǎn)生較大的不平衡，使轉子產(chǎn)生振動。它一般與負荷有關，改變負荷，振動相應地發(fā)生變化，但在時間上較負荷的變化滯后，隨著盤車或機組的穩(wěn)態(tài)運行，整機溫度趨于均勻，振動會逐漸減少。

引起機組轉子熱變形可能的原因有，轉子自身熱應力、運行中氣缸進水、進冷空氣以及動靜摩擦、中心孔進油、發(fā)電機轉子冷卻不均勻等。2010年我廠大修前，3#機組曾因轉子中心孔進油，導致機組在臨界轉速區(qū)域內(nèi)的長時間異常振動。其表現(xiàn)形式為： 汽缸膨脹受阻，使軸承支承剛度降低；轉子熱彎曲。3#機組異常振動，懷疑轉子中心孔進油，揭缸、吊出轉子、分解悶頭、打開中心孔蓋，利用壓縮空氣清掃中心孔，吹出0.6 kg油，從而減小了熱彎曲發(fā)生的

幾率。

1.4 轉子部件脫落

當脫落的部件質(zhì)量相當大時，會使轉子出現(xiàn)嚴重的質(zhì)量不平衡，從而使轉子的振幅值突然增大。轉子部件脫落的前后，振動的幅值和相位突然發(fā)生變化；部件脫落一段時間后，振動的幅值和相位趨于穩(wěn)定。

2011年，我廠3#機組大修，高壓缸大蓋揭開后，發(fā)現(xiàn)高壓缸調(diào)速級一動葉片斷裂飛出，引起首級靜葉片局部受損，轉子動平衡遭到破壞，最終導致振動異常?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)：汽機首級葉片有一片齊根斷裂，留在高壓缸左側首級隔板與調(diào)速噴嘴之間。此問題發(fā)現(xiàn)前3#機組運行中始終處于振動不穩(wěn)定狀態(tài)、機組啟停困難、惰走時間縮短等問題。經(jīng)過機組大修，更換了損壞的復速級葉片，機組振動減小至正常范圍，現(xiàn)機組平穩(wěn)運行，異常振動消失。

1.5 轉子部件結垢

如果蒸汽的品質(zhì)長期不合格，汽輪機的葉片表面將結垢，使轉子平衡遭到破壞，振動增大。由于結垢需要相當長的時間，所以振動是隨著年月逐漸增大的。幅度值和相位隨時間發(fā)生極為緩慢的變化。

1.6 油膜振蕩

油膜振蕩是軸頸帶動潤滑油高速流動時，高速油流反過來激勵軸頸，使其發(fā)生強烈振動的一種自激振動現(xiàn)象。當轉軸的臨界轉速比較低時，渦動頻率可能與轉軸的臨界轉速相等或接近，其渦動振幅將被共振放大，即產(chǎn)生強烈的振動，此時稱為油膜振蕩。其振動的主要頻率成分為臨界轉速左右的頻率。

1.7 間隙振蕩

轉子與靜子的徑向間隙變化出現(xiàn)偏差，這種偏差會產(chǎn)生一個作用于轉子切向力，導致振動發(fā)生。間隙振蕩與機組負荷有著顯著的關系，當機組帶到一定負荷時突然發(fā)生強烈的振動，當負荷減小時振動又突然

消失。

2 汽輪機振動的處理措施

針對上述原因，我廠根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的實際情況制定了以下處理方法。

2.1 振動故障分析及消振處理

2011年#3機組大修期間，針對#3汽輪機振動進行了研究探討，由于轉子在運行中出現(xiàn)了不平衡，經(jīng)計算給轉子加平衡塊后，#3汽輪發(fā)電機的#4軸承振動也有了較好的改變。

2.2 修復斷裂葉片做好動平衡

由于#3機組振動過大主要是由于葉片的斷裂而引發(fā)的質(zhì)量不平衡而引起的，經(jīng)過機組多次現(xiàn)場動平衡，在轉子上加裝平衡塊，使機組過臨界時振動峰值小于報警值，工作轉速時振動峰值達到振動標準值。通過現(xiàn)場動平衡，機組的振動問題得到了圓滿解決。

2.3 防止轉子中心孔進油

由于#3機組中心孔進油可能引起機組振動，應采取一定措施防止再次進油。轉子中心孔探傷的涂油要清理干凈，把堵頭堵好；檢查轉子中心孔堵頭上的排氣孔；檢查調(diào)速器小軸是否存在進油的隱

患等。

2.4 避免轉子結垢措施

為了避免轉子結垢而引發(fā)轉子不平衡而產(chǎn)生振動，就要保證蒸汽品質(zhì)和溫度在標準質(zhì)量范圍內(nèi)，并且定期分析蒸汽各參數(shù)指標，必要時還要停機檢修。

3 結語

通過對我廠#3機組的振動分析研究表明，當轉子的內(nèi)在狀態(tài)發(fā)生變化時，其振動形態(tài)也將隨之發(fā)生改變。我們只要能抓住振動時表現(xiàn)出來的不同特點進行分析，就能找出振動的原因并解決。

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