加强对汽轮机异常振动的控制确保汽轮机组安全运行

加强对汽轮机异常振动的控制确保汽轮机组安全运行（精选2篇）

加强对汽轮机异常振动的控制确保汽轮机组安全运行 篇1

加强对汽轮机异常振动的控制确保汽轮机组安全运行

摘要：汽轮机作为火力发电厂三大主机之一，其安全稳定运行是保障电力供应的基础。汽轮机可靠运行很大程度上取决于机组的振动状态。本文针对汽轮机在运行时产生振动的常见原因进行分析，制定出相应的防范措施，保障汽轮机组稳定运行。

关键词：汽轮机；振动原因；防护措施

一、汽轮机振动原因的危害

汽轮机组结构非常复杂，它由汽轮机转子、发电机转子和励磁机转子组成。汽轮机组是在振动状态下工作的，其振动值的大小会直接影响汽轮机的安全运行。当振动超过某一限值时，轻者噪音增大，影响转子及其零部件的使用寿命；重者动静部分发生摩擦，损坏零部件，甚至造成整台机组毁坏严重影响电厂安全稳定运行。

汽轮发电机组振动异常时可能引起的危害和严重后果如下：

1、机组部件连接处松动，地脚螺丝松动、断裂；

2、机座(台板)二次浇灌体松动，基础产 生裂缝；

3、汽轮机叶片应力过高而疲劳折断；

4、危机保安器发生误动作；

5、通流部分的轴封装置发生摩擦或磨损，严重时可能因此引起主轴的弯曲；

6、滑销磨损，滑销严重磨损时，还会影响机组的正常热膨胀，从而进一步引起更严重的事故；

7、轴瓦乌金破裂，紧固螺钉松脱、断裂；

8、发电机转子护环松弛磨损，芯环破损，电气绝缘磨破，一直造成接地或短路；

9、励磁机整流子及其碳刷磨损加剧等。

二、汽轮机振动原因的机理分析

（一）设计原因

轴承选型不合理，造成轴承工作稳定性差，因此产生油膜振荡引起汽轮机组的振动；结构设计刚度不够，发电机转子进入热态时产生不平衡或支撑力刚度变化从而引起振动；随热态负荷的增加、各轴瓦振动急剧爬升也可能引起汽轮机组振动。以上都是设计考虑不当所造成。

（二）制造原因

1、转子不平衡产生的振动；

2、联轴器的加工不精确；

3、转子制造缺陷产生的振动；

4、其他原因。

（三）安装和检修原因

1、轴承标高不合理；

2、转子中心不正：1.转子与汽缸或静子的同心度；2.轴系连接的同心度和平直度；3.轴承标高；

3、轴承特性；

4、滑销系统；

5、摩擦引起振动；

6、转子结垢；

7、转子中心孔。

（四）运行原因

机组的振动除了与上面的各方面因素有关外，还与机组的运行状况存在很大的关系。

1、机组膨胀；

2、汽缸的上下温差过大；

3、真空下降；

4、轴封供汽带水；

5、轴 承润滑；

6、发电机转子电流；

7、断叶片。

（五）异常振动的原因有以下几个方面，汽流激振、转子热变形、摩擦振动等。

1.汽流激振现象与故障排除

汽流激振有两个主要特征：一是应该出现较大量值的低频分量；二是振动的增大受运行 参数的影响明显，如负荷，且增大应该呈突发性。其原因主要是由于叶片受不均衡的气体来 流冲击就会发生汽流激振；对于大型机组，由于末级较长，气体在叶片膨胀末端产生流道紊 乱也可能发生汽流激振现象；轴封也可能发生汽流激振现象。针对汽轮机组汽流激振的特 征，其故障分析要通过长时间（一年以上）记录每次机组振动的数据，连同机组满负荷时的数据记录，做出成组曲线，观察曲线的变化趋势和范围。通过改变升降负荷速率，从5T/h到50/h的给水量逐一变化的过程，观察曲线变化情况。通过改变汽轮机不同负荷时高压调速汽门重调特性，消除气流激振。简单的说就是确定机组产生汽流激振的工作状态，采用减低负荷变化率和避开产生汽流激振的负荷范围的方式来避免汽流激振的产生。

2转子热变形导致的机组异常振动特征、原因及排除

转子热变形引发的振动特征是一倍频振幅的增加与转子温度和蒸汽参数有密切关系，大都发生在机组冷态启机定速后带负荷阶段，此时转子温度逐渐升高，材质内应力释放引起转子热变形，一倍频振动增大，同时可能伴随相位变化。由于引起了转子弯曲变形而导致机组异常振动。转子永久性弯曲和临时性弯曲是两种不同的故障，但其故障机理相同，都与转子质量偏心类似，因而都会产生与质量偏心类似的旋转矢量激振力。与质心偏离不同之处在于轴弯曲会使两端产生锥形运动，因而在轴向还会产生较大的工频振动。另外，转轴弯曲时，由于弯曲产生的弹力和转子不平衡所产生的离心力相位不同，两者之间相互作用会有所抵消，转轴的振幅在某个转速下会有所减小，即在某个转速上，转轴的振幅会产生一个“凹谷”，这点与不平衡转子动力特性有所不同。当弯曲的作用小于不衡量时，振幅的减少发生在临界转速以下；当弯曲作用大于不平衡量时，振幅的减少就发生在临界转速以上。针对转子热变形的故障处理就是更换新的转子以减低机组异常振动。没有了振动力的产生机组也就不会出现异常振动。

1.3摩擦振动的特征、原因与排除

摩擦振动的特征：一是由于转子热弯曲将产生新的不平衡力，因此振动信号的主频仍为工频，但是由于受到冲击和一些非线性因数的影响，可能会出现少量分频、倍频和高频分量，有时波形存在“削顶”现象。二是发生摩擦时，振动的幅值和相位都具有波动特性，波动持续时间可能比较长。摩擦严重时，幅值和相位不再波动，振幅会急剧增大。三是降速过临界时的振动一般较正常升速时大，停机后转子静止时，测量大轴的晃度比原始值明显增加。摩擦振动的机理：对汽轮机转子来讲，摩擦可以产生抖动、涡动等现象，但实际有影响的主要是转子热弯曲。动静摩擦时圆周上各点的摩擦程度是不同的，由于重摩擦侧温度高于轻摩擦侧，导致转子径向截面上温度不均匀，局部加热造成转子热弯曲，产生一个新的不平衡力作用到转子上引起振动。

2.关于汽轮机异常振动故障原因查询步骤的分析

生产中经常遇到瓦盖振、轴振的异常变化，引起振动异常的原因很多。根据振动产生的集中原因，在查找振动主要来源时要注意下面几个要素：振动的频率是1X，2X，1/2X等。振动的相位是否有变化及相邻轴承相位的关系。振动的稳定性如何（指随转速、负荷、温度、励磁电流、时间、等的变化是否变化）。例如汽轮机转子质量不平衡会有下列现象：升速时振 动与转速的二次方成正比，转速高振动大。特别过临界时振动比以往大得多。振动的频率主 要是1X。振动的相位一般不变化及相邻轴承相位出现同相或反相。振动的稳定性好（在振 动没有引起磨擦的情况下），且重复性好。根据振动特征与日常检测维修记录多方面分析，出故障原因最终排除。另外对于一些原本设计上有通病的机组，要做好心理准备并牢记其故障点，一旦出现情况首先要检查设计缺陷部件。例如：某三缸两排气200MW汽轮机,轴封系统同300MW,现低压缸的两端轴承震动常在6、7丝左右，现发现如能维持低压轴封供汽温度在120－130度时，振动基本能降到4丝左右。加负荷时振动要上升，稳定一段时间后要下降，如果低压轴封供汽温度在150度以上时，振动也要上涨。过分析我们可以看出振动主要发生在#4轴，承，其主要原因是#4轴承座在排汽缸上，支撑刚性太差，对温度较为敏感，使#4轴承的标高发生变化。东方300MW汽轮机也存在同样的情况，这可能是设计上的一大通病。针对这一原因，其故障排除要加固#4轴承座的支撑，测量温度对#4轴承标高的具体影响值，以便在找中心时事先降低#4轴承标高。汽轮机异常振动时汽轮机运行过程中不可避免的故障,同时也是较为常见的故障。在进行此类故障排除时,不能急于拆解机组,首先要根据故障特征进行故障分析,确定故障点后查看机组维修记录,确认故障点零部件情况。如故障点零部件为刚刚检修过并更换,因再次确认故障点,确认为改点后进行拆解。一般来讲短期内进过维护保养的部件出现故障的几率远远小于维护时间长的部件。因此,在进行

汽轮机异常振动原因分析时要格外注意。机组振动测试结果是研究分析机组运行状况的重 要技术依据。多年来,不少机组因振动大而拖延了投产期和检修期。对生产运行来说,接收了振动符合标准的机组以后,还必须加强振动监督,对振动监测做到制度化、经常化,必须在机组振动突然增大达到规程规定值时,及时果断地将机组停运,防止扩大损坏或对振动虽然增大,但尚未达到规程规定紧急停机数值的异常现象。值得注意的是，随着汽轮机功率的增大，在轴承座刚度相当大的情况下，转子的较大振动并不能在轴承座上反映出来。应该直接测量转子的振动数值作为振动标准才是合理的，在运行中，一旦发现振动异常，除应加强对有关参数的监视、仔细倾听汽轮机内部声音外，还应视具体情况立即减负荷乃至停机检查。必要时通过各种试验来分析机组振动异常的原因，采取相应的处理方法及消除措施。

三、汽轮机振动的防护措施

（一）设计制造方面

在汽轮机组未进入现场安装之前时，业主方应委托正规的监理公司对设计制造全过程进行跟踪监督，尽可能将设计制造缺陷减小为零。

（二）安装检修方面

汽轮机组安装、检修过程的控制是减少机组振动最为重要的手段。每一个工序如果不认真加以控制，都有可能增加机组产生振动的因素。故此，笔者认为，在安装、检修过程采用有效措施方法对以下几个环节加以控制，就能够尽可能地减少汽轮机振动影响因素。

1、联轴器装配；

2、控制好轴承轴径水平；

3、轴系对中；

4、轴承研磨；

5、垫铁及滑销系统安装；

6、确立转子中心的办法；

7、动静部分间隙控制；

8、其他。

（三）运行维护方面

1、监视措施

汽轮机应当装设轴承振动测量装置和大轴振动测量装置，用于监视机组的振动情况，当振动过允许值时，应当发出声光报警信号，以提醒运行人员注意，及时采取相应措施，以免造成事故。

2、保护措施

机组应装设振动保护装置，当振动超过极限值时，发出脉冲信号去驱动保护控制电路，自动关闭主汽门，实行紧急停机，保护机组安全。

3、汽轮机组运行中振动的处理办法

1.如机组负荷、参数变化大引起振动，应尽快稳定机组负荷、参数，同时注意汽轮机胀差、上下缸温差变化。2.检查润滑油温、油压及各轴承温度是否正常，否则调整油温、油压，使其正常。3.就地倾听汽轮发电机组内部声音。4.检查汽轮机上、下缸温差，若温差大于42℃，按汽机进水处理。5.如因发电机引起振动，应降低机组负荷，查明发电机转子、静子电流不平衡的原因。6.检查胀差、轴向位移、绝对膨胀。7.若机组振动值超标，立即手动脱扣汽 机，按紧急停机处理。8.运行及停运机组时，严格按照规程操作，发现异常现象，及时处理。加强对汽轮机异常振动的控制确保汽轮机组安全运行

加强对汽轮机异常振动的控制确保汽轮机组安全运行 篇2

关键词：汽轮发电机组 异常振动 措施

中图分类号：TK268 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（c）-0054-01

伴随着我国电力工业的不断发展，许多的大型汽轮发电机组被运用到实际生产中。但由于汽轮发电机组本身运行过程中参数较高，跨度较多，及绕度较大的特性，如果在较为恶劣的环境或设备较复杂的情况下运行很容易出现故障。工作过程中如果发生机组振动故障，我们需要依照其振动的特点来判定其主要原因，并给出及时有效的解决措施；避免因故障得不到及时解决而产生的进一步恶化，从而导致机器损坏或人身伤害问题的发生。

1 汽轮发电机组的异常振动危害

汽轮发电机组在平时工作中产生的振动危害主要体现在两个方面：工作人员的安全和机器设备的伤害。其中异常振动对机械设备的伤害主要为：增加汽轮机组动静设备之间的摩擦，导致设备零件在长时间的磨合中发生损坏，从而使设备零件提前老化毁损；由于零件的松动会伤害到机械周围物体，导致设备事故发生。由于汽轮机组的振动噪声，导致工作人员在工作时容易产生疲惫，损害身体健康，也阻碍了工作效率。在日常工作中对于维护汽轮发电机组运行的工作人员来说，其工作责任相对较重：保障机组在工作中发生振动时能够立刻找到导致振动的原因，并对其进行及时的分析，给予合理有效的解决方案。以此来维持生产工作的正常运作，保障工作人员的生命安全和机械设备的使用寿命。通过对机组设备振动原因的分析和问题的解决，不仅提升了生产设备的使用寿命，降低设备维修成本，而且也促进了企业的生产效益不断提升。

2 汽轮发电机组的振动原因及解决措施

2.1 被动强迫振动

（1）转子质量平衡性较差，其原因主要包括：①单个转子在制作中的质量问题，②运行中转子发生部分断落导致平衡降低，比如；挠性转子叶片断落，其最易造成转子不平衡。由此导致的振动现象包括：汽轮机或凝汽器内有声响，机组振动突然增大引起轴向位移显示增大，轴瓦温度、回油温度、推力瓦温度上升，如果叶片掉进抽汽管道中，容易造成逆止门卡涩，在停机时若经过临界转速区，其振动会加强。这些振动问题都是由于汽轮机的转子平衡性较差导致的，对此需清楚汽轮机组转子叶片断落原因，经相关分析其可能原因主要包括：杂物进入，汽缸内固定零部件脱落，胀差超限，叶片本身材料质量问题，叶片过负荷，转子长时间低周波运行，汽温过低造成末几级叶片湿度过大，开机或者停机时，负荷增减操作不当。针对其原因采取相应的解决措施。具体为运行中，应保持机组的电网在额定频率及正常允许变动范围内工作；尽量要使汽轮发电机组过负荷工作；在日常运行中，应当加强针对机组运行情况的监测工作，加强机组启停和加减负荷操作监控，对其中的汽温，汽压，胀差，振动等情况进行严密的观察。对其中的不同情况进行相应合理的调整，控制参数发生剧烈变化。工作中要严格按照机械操作方法进行具体的实践操作，同时，还要加强监测汽轮发电机组的水汽品质，杜绝由于水中杂质过多而造成的叶片腐蚀情况；对汽轮机本体进行定点的巡逻监测工作，通过听其内部声响，判断其是否存在问题，同时还要对各抽汽段压力和凝结水水质情况进行定期的监测分析。以此来保障汽轮机叶片的完好性和转子质量的平衡性。

（2）转子中心点位置发生偏差，其主要是机组内部两个相邻转子在连接时中心不同心。原因主要是在进行转子的安装检修时，因对联轴器中心的重视程度较低、进行连接螺栓紧固时用力不均匀；其问题大多是人为形成，因此，应从加强人员管理的角度予以解决。

（3）汽轮机膨胀阻碍，此问题是导致汽轮发电机组振动的主要原因，工作中由于汽轮机膨胀受阻，导致轴承间位置高度变化，从而使机组转子中心出现移动偏差，不仅会改变轴承座和台板的接触状态，还会使轴承座支撑刚度降低。在有些情况下，还会导致机械设备发生动静摩擦，加重转子的质量平衡问题。针对此问题导致的机组振动的主要原因既包括安装过程，也包括运行过程，安装过程中的不仔细及运行过程中检查维护工作不足。

（4）轴瓦发生松动现象，其松动原因主要是安装力度不足及长时期振动导致，由于轴瓦的松动导致轴承振动加强，且振动过程中伴有噪音。

（5）转子温度控制不合理，汽轮发电机组振动随转子受热状态的变化而变化，振动随转子温度的增加而增加。原因由于转子沿横截面受不均匀温度影响、导致其膨胀不均而发生不规则变形，从而使其对振动支承性不足导致共振现象。

（6）电磁干扰力，其主要原因为发电机转子匝间短路和转子绕组发生接地、发电机磁力中心不正、电网干扰等。转子匝间短路是指发电机转子绕组本身发生连接短路，原因是转子绕组通风孔内有金属杂物或转子集电环处绝缘不合格。转子绕组发生接地，主要因为发电机轴承座及励磁机轴承座底部绝缘不合理，其不仅会引起发电机转子本身发热造成机组振动，还会导致发电机碳刷产生火花，导致其破损。针对发电机磁力中心不正的原因主要是机组安装检修引起，对其应加强机组安装检修工作。而电网干扰主要原因为相连接电网运行频率波动等，干扰机组正常工作运行。

2.2 自激振动

针对自激振动主要是指自主的发生振动，不受外力作用。其又常被人们称作负阻振动，由振动本身运动产生阻力从而加剧振动。其主要是轴瓦自激振动；对此自激振动主要发生于轴瓦润滑油膜和轴颈间。包含两方面：（1）半速涡动；持振动主要是转子第一临界转速比工作转速高出1/2，由于其振动频率为一半工作转速频率，所以称为半速涡动。此振动振幅较小，当机组速度提升时，与转子第一临界转速不会发生共振现象，其對机组安全的威胁程度较低。（2）油膜振荡；汽轮发电机转速比第一临界转速高两倍，其轴瓦发生自激振动；转子第一临界转速比工作转速的1/2低，则轴瓦也发生自激振动。其振动可能发生在汽轮发电机组起动升速过程中，一旦发生所有轴承都会出现振动。目前多采用减少轴瓦长度的方法。降低润滑油粘度，也可增加其稳定性。

3 结语

通过对汽轮发电机组在工作过程中出现的异常振动进行分析，了解其振动产生原因。在对其振动原因的分析研究中，使我们清楚问题的所在，对应其问题采取合理科学的解决措施，保障汽轮发电机组安全稳定运行。

参考文献

[1]陈丁跃，徐晖，敬晓明，等.非线性“转子-轴承-基础”系统碰摩动力分析[J].动力工程，2001（5）：1430-1433.