李志敏 羅寶軍 曹興勝

摘要：汽輪機(jī)作為發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，其故障率的減少對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)都有著重要的意義。汽輪機(jī)異常振動(dòng)是發(fā)電廠(chǎng)常見(jiàn)故障中比較難確定故障原因的一種故障，針對(duì)這樣的情況，加強(qiáng)汽輪機(jī)異常振動(dòng)分析，為發(fā)電企業(yè)維修部分提供基礎(chǔ)分析就顯得極為必要。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);600MW機(jī)組;振動(dòng)處理

汽輪機(jī)異常振動(dòng)時(shí)汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中不可避免的故障，汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的原因很多，振動(dòng)的大小在一定程度上不僅影響到機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，而且直接關(guān)系到機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。文章就某發(fā)電廠(chǎng)600MW機(jī)組異常振動(dòng)的原因進(jìn)行分析，并提出處理意見(jiàn)。

1、600MW機(jī)組振動(dòng)故障的表征

近年來(lái)，通過(guò)對(duì)多臺(tái)600MW機(jī)組進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和處理，根據(jù)機(jī)組的現(xiàn)場(chǎng)記錄數(shù)據(jù)，對(duì)國(guó)內(nèi)同型機(jī)組的振動(dòng)狀況做了簡(jiǎn)單調(diào)研，600MW機(jī)組振動(dòng)主要分為兩類(lèi)，瓦振和軸振。

這些振動(dòng)故障對(duì)國(guó)內(nèi)多個(gè)電廠(chǎng)該型機(jī)組的安全投運(yùn)和工期造成較大影響。業(yè)主為了配合振動(dòng)測(cè)試查明問(wèn)題所在，在調(diào)試階段需要多次啟機(jī);為實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)處理，又需要專(zhuān)門(mén)安排停機(jī)檢查或做動(dòng)平衡，耗費(fèi)物力財(cái)力，延誤工期。

2振動(dòng)故障產(chǎn)生原因

根據(jù)對(duì)數(shù)臺(tái)600MW機(jī)組數(shù)據(jù)和相關(guān)情況分析研究，得到關(guān)于振動(dòng)故障的具體原因：一是氣流激振;二是制造階段發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子熱變形老化;三是摩擦振動(dòng)

3汽輪機(jī)組常見(jiàn)異常震動(dòng)的分析與排除

引起汽輪機(jī)組異常振動(dòng)的主要原因有以下幾個(gè)方面，汽流激振、轉(zhuǎn)子熱變形、摩擦振動(dòng)等。針對(duì)著三個(gè)主要方面以下進(jìn)行了具體的論述。

3.1汽流激振現(xiàn)象與故障排除

汽流激振有兩個(gè)主要特征：一是應(yīng)該出現(xiàn)較大量值的低頻分量;二是振動(dòng)的增大受運(yùn)行參數(shù)的影響明顯，如負(fù)荷，且增大應(yīng)該呈突發(fā)性。其原因主要是由于葉片受不均衡的氣體來(lái)流沖擊就會(huì)發(fā)生汽流激振;對(duì)于大型機(jī)組，由于末級(jí)較長(zhǎng)，氣體在葉片膨脹末端產(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。針對(duì)汽輪機(jī)組汽流激振的特征，其故障分析要通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間（一年以上）記錄每次機(jī)組振動(dòng)的數(shù)據(jù)，連同機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)的數(shù)據(jù)記錄，做出成組曲線(xiàn)，觀(guān)察曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)和范圍。通過(guò)改變升降負(fù)荷速率，從5T/h到50/h的給水量逐一變化的過(guò)程，觀(guān)察曲線(xiàn)變化情況。通過(guò)改變汽輪機(jī)不同負(fù)荷時(shí)高壓調(diào)速汽門(mén)重調(diào)特性，消除氣流激振。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是確定機(jī)組產(chǎn)生汽流激振的工作狀態(tài)，采用減低負(fù)荷變化率和避開(kāi)產(chǎn)生汽流激振的負(fù)荷范圍的方式來(lái)避免汽流激振的產(chǎn)生。

3.2轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致的機(jī)組異常振動(dòng)特征、原因及排除

轉(zhuǎn)子熱變形引發(fā)的振動(dòng)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(jī)組冷態(tài)啟機(jī)定速后帶負(fù)荷階段，此時(shí)轉(zhuǎn)子溫度逐漸升高，材質(zhì)內(nèi)應(yīng)力開(kāi)釋引起轉(zhuǎn)子熱變形，一倍頻振動(dòng)增大，同時(shí)可能伴隨相位變化。由于引起了轉(zhuǎn)子彎曲變形而導(dǎo)致機(jī)組異常振動(dòng)。轉(zhuǎn)子永久性彎曲和臨時(shí)性彎曲是兩種不同的故障，但其故障機(jī)理相同，都與轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心類(lèi)似，因而都會(huì)產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類(lèi)似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力。與質(zhì)心偏離不同之處在于軸彎曲會(huì)使兩端產(chǎn)生錐形運(yùn)動(dòng)，因而在軸向還會(huì)產(chǎn)生較大的工頻振動(dòng)。另外，轉(zhuǎn)軸彎曲時(shí)，由于彎曲產(chǎn)生的彈力和轉(zhuǎn)子不平衡所產(chǎn)生的離心力相位不同，兩者之間相互作用會(huì)有所抵消，轉(zhuǎn)軸的振幅在某個(gè)轉(zhuǎn)速下會(huì)有所減小，即在某個(gè)轉(zhuǎn)速上，轉(zhuǎn)軸的振幅會(huì)產(chǎn)生一個(gè)“凹谷”，這點(diǎn)與不平衡轉(zhuǎn)子動(dòng)力特性有所不同。當(dāng)彎曲的作用小于不衡量時(shí)，振幅的減少發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以下;當(dāng)彎曲作用大于不平衡量時(shí)，振幅的減少就發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以上。針對(duì)轉(zhuǎn)子熱變形的故障處理就是更換新的轉(zhuǎn)子以減低機(jī)組異常振動(dòng)。沒(méi)有了振動(dòng)力的產(chǎn)生機(jī)組也就不會(huì)出現(xiàn)異常振動(dòng)。

3.3摩擦振動(dòng)的特征、原因與排除

摩擦振動(dòng)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(dòng)信號(hào)的主頻仍為工頻，但是由于受到?jīng)_擊和一些非線(xiàn)性因數(shù)的影響，可能會(huì)出現(xiàn)少量分頻、倍頻和高頻分量，有時(shí)波形存在“削頂”現(xiàn)象。二是發(fā)生摩擦?xí)r，振動(dòng)的幅值和相位都具有波動(dòng)特性，波動(dòng)持續(xù)時(shí)間可能比較長(zhǎng)。摩擦嚴(yán)重時(shí)，幅值和相位不再波動(dòng)，振幅會(huì)急劇增大。三是降速過(guò)臨界時(shí)的振動(dòng)一般較正常升速時(shí)大，停機(jī)后轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，丈量大軸的晃度比原始值明顯增加。摩擦振動(dòng)的機(jī)理：對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子來(lái)講，摩擦可以產(chǎn)生抖動(dòng)、渦動(dòng)等現(xiàn)象，但實(shí)際有影響的主要是轉(zhuǎn)子熱彎曲。消息摩擦?xí)r圓周上各點(diǎn)的摩擦程度是不同的，由于重摩擦側(cè)溫度高于輕摩擦側(cè)，導(dǎo)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(gè)新的不平衡力作用到轉(zhuǎn)子上引起振動(dòng)。

4汽輪機(jī)異常振動(dòng)故障查詢(xún)注意事項(xiàng)

生產(chǎn)中經(jīng)常碰到瓦蓋振、軸振的異常變化，引起振動(dòng)異常的原因很多。根據(jù)振動(dòng)產(chǎn)生的集中原因，在查找振動(dòng)主要來(lái)源時(shí)要留意下面幾個(gè)要素：振動(dòng)的頻率是1X，2X，1/2X等。振動(dòng)的相位是否有變化及相鄰軸承相位的關(guān)系。振動(dòng)的穩(wěn)定性如何（指隨轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、溫度、勵(lì)磁電流、時(shí)間、等的變化是否變化）。例如汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡會(huì)有下列現(xiàn)象：升速時(shí)振動(dòng)與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，轉(zhuǎn)速高振動(dòng)大。特別過(guò)臨界時(shí)振動(dòng)比以往大得多。振動(dòng)的頻率主要是1X。振動(dòng)的相位一般不變化及相鄰軸承相位出現(xiàn)同相或反相。振動(dòng)的穩(wěn)定性好（在振動(dòng)沒(méi)有引起磨擦的情況下），且重復(fù)性好。根據(jù)振動(dòng)特征與日常檢測(cè)維修記錄多方面分析，找出故障原因終極排除。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)600MW汽輪機(jī)振動(dòng)故障排除時(shí)，不能急于拆解機(jī)組，首先要根據(jù)故障特征進(jìn)行故障分析，確定故障點(diǎn)后查看機(jī)組維修記錄，確認(rèn)故障點(diǎn)零部件情況。如故障點(diǎn)零部件為剛剛檢驗(yàn)過(guò)并更換，因再次確認(rèn)故障點(diǎn)，確以為改點(diǎn)后進(jìn)行拆解。一般來(lái)講短期內(nèi)進(jìn)過(guò)維護(hù)保養(yǎng)的部件出現(xiàn)故障的幾率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于維護(hù)時(shí)間長(zhǎng)的部件。因此，在進(jìn)行汽輪機(jī)異常振動(dòng)原因分析時(shí)要格外留意。很多情況時(shí)需要維修職員長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判定的，加強(qiáng)企業(yè)汽輪機(jī)組維護(hù)保養(yǎng)職員培訓(xùn)，進(jìn)步維修職員素質(zhì)及專(zhuān)業(yè)技能時(shí)進(jìn)步汽輪機(jī)故常排除效率的最佳途徑。

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