汽轮机振动大的原因分析及其解决方法全解

1、汽轮机振动大的原因分析及其解决方法摘要：为了保障城市经济的发展与居民用电的稳定，加强汽轮机组日常保养与 维护，保障城市供电已经成为了火力发电厂维护部门的重要任务。文章就汽轮 机异常振动的原因进行了分析与故障的排除，在振动监测方面应做的工作进行 了简要的论述。关键词：汽轮机；异常振动；故障排除；振动监测；汽流激振现象对转动机械来说，微小的振动是不可避免的，振动幅度不超过规定标准的 属于正常振动。这里所说的振动，系指机组转动中振幅比原有水平增大，特别 是增大到超过允许标准的振动，也就是异常振动。任何一种异常振动都潜伏着 设备损坏的危险。比如轴系质量失去平衡（掉叶片、大轴弯曲、轴系中心变化、 发电机转子内冷水路局部堵塞等）、动静磨擦、膨胀受阻、轴承磨损或轴承座 松动，以及电磁力不平衡等等都会表面在振动增大，甚至强烈振动。而强烈振又会导致机组其他零部件松动甚至损坏，加剧动静部分摩擦，形 成恶性循环，加剧设备损坏程度。异常振动是汽轮发电机运转中缺陷，隐患的 综合反映，是发生故障的信号。因此，新安装或检修后的机组，必须经过试运 行，测试各轴承振动及各轴承处轴振在合格标准以下，方可将机组投入运行。

2、振动超标的则必须查找原因，采取措施将振动降到合格范围内，才能移交生产 或投入正常运行。一、汽轮机异常振动原因分析汽轮机组担负着火力发电企业发电任务的重点。由于其运行时间长、关键 部位长期磨损等原因，汽轮机组故障时常出现，这严重影响了发电机组的正常 运行。汽轮机组异常振动是汽轮机常见故障中较为复杂的一种故障。由于机组 的振动往往受多方面的影响，只要跟机本体有关的任何一个设备或介质都会是 机组振动的原因，比如进汽参数、疏水、油温、油质、等等。因此，针对汽轮 机异常震动原因的分析就显得尤为重要，只有查明原因才能对症维修。针对导 致汽轮机异常振动的各个原因分析是维修汽轮机异常振动的关键。二、汽轮机组常见异常震动的分析与排除引起汽轮机组异常振动的主要原因有以下几个方面，汽流激振、转子热变 形、摩擦振动等。（一）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，且增大应该呈突发性，如负荷。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；

3、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 时间的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50T/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。（二）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

4、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。（三）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

5、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。三、在振动监测方面应做好的工作目前200MW及以上的机组大都装设了轴系监控装置，对振动实施在线监 控，给振动监测工作创造了良好的条件。其他中小型机组有的虽装有振动监测 表，但准确度较差，要靠携带型振动表定期测试核对，有的机组仅靠推带振动 表定期测试记录。对中小型机组的振动监测工作，一般都比较薄弱，不能坚持 定期（每周、每10天等）测试或测试记录不全不完整等等，不利于有关振动规 定的认真执行。因此，电厂应明确规定测试振动的周期，给汽机车间专业人员 和运行现场配备较高精密度的振动表，并建立专业人员保存的和运行现场保存 的振动测试登记簿，按规定周期测试并将测试结果记入登记簿。测试中发现振 动比上次测试结果增大时，专业人员应及时向领导汇报，并分析振动增大原因， 研究采取措施，必要时增加振动测试次数，以监测是否继续增大。运行中如发 现机组振动异常时，应立即使用现场保管的振动表进行测试，如振动比上次测 试结果增加了 0.05mm时，应立即打闸停机。如振动增加虽未达到0.05mm，

6、但 振动异常时听到机组有响声（如掉叶片等），或机内声音异常时，也应停机进 行检查。对一般的振动增大，也应向车间汇报，以便组织分析原因，采取措施。四、结论总之，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。及时对比分析，查找原因，并采取措施防止设备损坏事故的发生。作者简介：赵珣( 1982)，女，内蒙古根河人，湛江电力有限公司助理 工程师，研究方向：集控工程师。(1) 转动部分平衡的不正确。(2) 汽轮机、发电机等对中不好。(3) 机组附属转动件，如调速器、主轴带动的油泵、危急保安器等部件平衡的 不好，安装不良。(4) 受热的机件安装的不正确，在冷态安装时没有考虑它们热态工作时的自由 热膨胀、热变形，使得机件在受热工作时不能自由膨胀而变得有些弯曲，破 坏平衡。如各种轴在受热无处膨胀时，将被顶弯，失掉平

7、衡，造成振动；机 壳受热不能自由膨胀时，也会变形引起振动。(5) 某些机件配合尺寸不符合要求，如轴封片与轴颈配合间隙不对，配合过紧， 则在受热时轴颈与密封片相摩擦，引起振动。(6) 轴承有缺陷，如轴瓦巴氏合金脱层、龟裂；轴承与轴瓦安装间隙不合适； 瓦壳在轴承座中松动；轴承动态性能不好，发生半速涡动或油膜振荡等，造 成振动。(7) 机组基础不符合要求或基础下沉，都会使机组发生振动。2、运行方面的原因(1) 汽轮机汽缸保温不良、在启动前预热的不充分或者不正确，因而造成蒸汽 轮机在启动时转子处于弯曲状态。(2) 固定在汽轮机转子、联轴器、变速器齿轮轴上的某些转动零件松弛、变形 或者位置移动，引起回转体的重心位置改变加剧振动，如叶轮和轴结合松动、 某些部分变形等。一些有严格重量要求的回转零件，如联轴器个别螺栓更换 而又未做平衡试验，也会破坏平衡，加剧振动。(3) 回转部件的原有平衡被破坏，如叶片飞脱，叶片或叶轮腐蚀严重，叶轮破 损，轴封损坏，叶片结垢，个别零件脱落，发电机转子内冷水路局部堵塞， 以及静止部分与转动部分发生摩擦等等。(4) 启动前预热不均匀，机壳产生变形，使机组内动静部件间隙不均

8、匀，甚至 产生摩擦，引起振动。(5) 蒸汽管路或气体管路对机组的作用力，使机组变形、移位；管路与机组联 接不合要求等等也都造成振动。(6) 轴承润滑不够或不适当，油泵工作不稳定，或者油膜不稳定。(7) 新蒸汽等运行参数与要求值偏差太大。新蒸汽参数偏差过大而末及时调 整，使汽轮机部件热膨胀及热应力变化剧烈；汽压、汽温过低未及时采取措 施；排汽缸温度过高引起汽缸变形等等。(8) 机组运行转速离实际临界转速太近、机组某部件的固有振动频率等于或低 倍于汽轮机运行频率，使部件或汽轮机发生共振。(9) 汽轮机内部转动部件与汽封偏心，产生蒸汽自激振荡引起振动。(10) 发电机电磁力不平衡引起振动。首先我想提出，振动问题是汽轮机事故中最为棘手的问题，它的机理和处理手 段比较复杂，下面我只是大略的概括下。汽轮机的振动最为常见的有下列：1、质量不平衡，占70%。2、中心不正，占20%。3、动静磨擦，占5%。4、基础松动或接触不好，套装部件松动。5、油膜振荡6、气流激振7、匝间短路。其中气流激振常有下列情况：1、汽封圆周间隙相差大，以致形成涡动2、调节汽门的开度到一定值，振动发生，跨过后振动消失，且重复性好

9、。运行方面如果在机组设计制造、安装和检修期间各方面都做得比较完美，那机组就不会 因为振动过大而影响运行了吗？答案是否定的，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机组膨胀机组的滑销系统对机组振动的影响情况，而机组的膨胀是受其滑销系统制约的。 当滑销系统本身不存在问题时，如果运行人员操作不当，机组也会出现膨胀不 畅的问题。最明显的例子是在开机过程中，当机组的暖机时间不够或者升速加 负荷过快，则机组各部分的膨胀就不一样，这样一方面会产生应力，减少机组 的寿命；另一方面就会引起过大的差别膨胀，从而影响机组的开机过程。当机 组的膨胀不充分时，极易引起机组的振动和动静碰磨。2润滑油温轴颈在轴瓦内的稳定性如何决定了机组诱发振动的可能性有多大，当稳定性太 差时，外界因素的变化很容易引起机组振动的产生。而润滑油在轴瓦内形成的 油膜如何又是影响转子稳定性的一个重要影响因素，油膜的形成除了与轴承乌 金有关外，还有一个重要因素就是润滑油油温，润滑油油温应该在一个合理的 范围内，过高过低都对油膜的形成不利。3轴封温度每一轴封的温度都不一样，在运行规程所允许的范围内调整轴封温度会对机组 的振动产生一定的影响。轴封温度对机组振动的影响主要表现为温度对轴承座 标高的影响和温度对端部汽封处动静间隙的影响，这两方面对机组振动的影响 机理在前面已经述及，在此不再重复。4机组真空和排汽缸温度机组真空和排汽缸温度总是相辅相成的，其中一个因素的变化必然引起另一个 因素的改变。对于轴承座坐落在排汽缸上的机组来说，排汽缸温度的变化主要 表现在对轴承座标高的影响上，所以会对机组的振动产生影响。5发电机转子电流当电流通过发电机转子时会产生热量，这部分热量就要会使发电机转子产生膨 胀，当发电机本身存在一定量的质量不平衡时，由于膨胀会使该不平衡量产生 的力矩发生改变，从而引起机组的振动变化；当发电机自身存在膨胀不均时， 即使冷态情况下质量平衡较好，也会由于膨胀的不均匀性产生动态的质量不平 衡，而这一

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