汽轮机组振动分析探讨

汽轮机组振动分析探讨

胡海勃

（北京石景山热电厂北京100041）

摘要：电力行业作为我国国民经济的重要支柱性产业，其安全稳定的运行对于经济和社会的发展至关重要。汽轮机作为电力企业重要的发电设备，是确保电力企业安全运行的基础，但汽轮机作为机械设备，在运行过程中不可避免的会发生一些常见故障。振动就是汽轮机运行过程中较为常见的故障之一，一旦振动故障发生，不仅会导致无法达到工作质量的标准，而且还会影响机组的整体运行，如果不能及时对振动故障进行处理，则会导致严重的后果发生。文章从汽轮机振动的特点入手，对汽轮机振动故障的原因和危害进行了分析，并进一步对汽轮机振动故障的处理措施进行了具体的阐述。

关键词：汽轮机；振动故障；故障处理

前言

涿州京源热电一期两台燃煤直流超临界机组，锅炉为北京巴威公司BW1242-25.4-M型，最大蒸发量为1242T/H，汽轮机为东方汽轮机CJK350/277-24.2/566/566型双缸双排汽抽汽凝汽式机组。自机组于2017年11月正式投产以来，多次出现机组2瓦X相振动大的问题，特别是机组带高负荷及满负荷时，当参数稍有变化，更加明显。

1振动类型及产生的原因

热力发电厂产生振动的原因是包括多种类型：

1.1转子不平衡

转子不平衡引起的振动故障，主要源于转子自身的转子质量偏心及转子部件制造过程中存在的缺陷。转子系统的质量偏心跟转子本身的制造质量有很大的关系。如果制造过程中出现制造误差、装配过程造成误差、材质错误造成的误差都会最终引起转子产生偏心。这就需要制造厂家在生产过程中严格按照工艺要求进行生产，同时用户的监造人员要认真审核，确保达到用户标准要求。

转子部件残缺主要由腐蚀、磨损、冲击、疲劳等因素引起，这些原因可能造成设备的零部件部分磨损或脱落，导致转子不平衡而引起机组振动产生。

1.2转子弯曲

转子的弯曲包括永久弯曲和临时弯曲两种。转子弯曲是非常危险和严重的汽轮机事故。永久弯曲主要是转子出现弓背行弯曲状态，产生的原因有很多，包括结构设计不合理，制造误差过大，安装工艺水平低，运行操作出现严重的失误等。临时弯曲主要是由于机组启动过程暖机不足，升速过快，参数不匹配等原因，特别是热态开机时，冲车参数过低，造成转子收缩，胀差减少，以及加热不均匀，上下缸温差大等极易造成机组振动，转子弯曲。一般临时性弯曲经调整参数，延长盘车时间等转子弯曲均可慢慢恢复原值。

1.3转子不对中

转子不对中也是常有的振动故障。所谓转子不对中，就是由于施工及检修过程中安装产生的误差，设备变形，机器厂房等沉降不均衡等造成转子轴线出现不均衡。转子不对中是很严重的问题，即使偏移量极小，如果不能及时解决，都有可能造成机组振动增大，联轴器磨损，轴承损坏等事故。

1.4汽流激振：主要受两方面因素影响，属于一种自激振动，主要跟负荷及机组参数有关，发生在大型汽轮机组的高中压转子段。而且主要发生在负荷较高的阶段，经常振动突然增大。经查相关数据，通过对涿州热电机组振动的分析，二瓦轴振X/Y向振动都出现在高负荷、低汽温期间，且0.5倍频分量为主，振动主要是自激振动特征。

2机组振动故障的表现特征

2.1部件间振动传递

汽轮发电机组振动的，当某种原因引起某瓦振动以后，会引起相邻瓦、甚至是整个轴系的振动。此时不仅可以通过表记判断出机组振动，就地也会感到有比较强的振动感。

2.2振动噪声

汽轮机发生故障的时候，会伴有明显的噪声。故障之初，检查轴承振动会发现轴承振动加大而且会伴有噪声。这主要是轴承共振引起的，随着振动的加剧，噪声也逐渐加大。

3涿州热电机组振动大的处理措施

涿州热电振动大保护关系：任意瓦X相或Y相轴振动达到危险值250μm，与其它任意瓦轴振动达到报警值125μm，保护动作，机组掉闸。当机组振动突然增大时，对机组安全稳定运行还是影响极大的。往往稍一迟疑，就可能造成保护动作，机组掉闸事故的发生。

3.1减少外界对机组的扰动。

主要是在高负荷及满负荷时，维持汽压、汽温稳定在额定值附近，尽量减少波动，特别是对于主、再热汽温的维持在额定值，防止汽温大幅波动或短时大幅下降，防止产生振动。

3.2调整轴承间隙。

轴承的稳定性在一定程度上决定了发电机组是否发生振动，轴颈偏心率大，轴承稳定性好，偏心率与轴承间隙成反比。也就是说轴承间隙越小的偏心率越大，轴承越稳定。通过查看资料和与厂家沟通，针对2瓦X相振动大的问题，将2瓦上下间隙减少2mm，提高2瓦的稳定性。

3.3调整轴承标高。

适当的调整轴承标高，也是处理振动的重要方法。轴承标高的不合理会直接导致轴承比压下降，就会大大降低轴承的稳定性。

3.4调试润滑油温度。

润滑油温度也会影响汽轮机组的正常运行，提高润滑油温，就可以降低润滑油粘度，相应的减少阻碍，促进轴承偏心率的提高，进而提高轴承的稳定性，减少振动的产生。将机组润滑油温由原来正常值的40℃--45℃的区间范围，调整到维持油温上限45摄氏度运行，在保证润滑的条件下，提高机组运行的稳定性。

经过采取以上措施后，取得了一定的效果，如下图：

11、12、1月份振动与主汽流量关系趋势：

通过对11、12、1月份发生激振情况的数据整理，发现振动均值总体处于下降趋势，发生激振时的主汽温度均值也处于下降趋势。

4为控制二瓦振动恶化，在正常运行中执行以下措施

（1）维持机组主蒸汽压力接近滑压给定值。

（2）主、再热蒸汽温度尽量维持额定值；

（3）控制主蒸汽流量不超过1140t/h。

（4）当机组主汽流量接近1140t/h运行中，如因主、再热蒸汽参数、真空波动等导致主汽流量增加时，应调整机组AGC负荷上限，减少主汽流量不超限，当主汽流量短时间超过1140t/h时，要重点关注机组振动情况，做好振动突增快速降负荷准备。

（5）机组投入供热后，当机组主汽流量接近1140t/h，将电功率上限设为当前值且不再增加热负荷，当AGC指令大于当前值时，根据供热情况，可先退热负荷降低主汽流量，再调整AGC负荷上限。

（6）运行中二瓦振动幅值大于50μm时，应立即以10MW/min速率减负荷20MW，如振动无下降趋势时，可继续减负荷直至振动稳定。

（7）将2瓦X向振动幅值实时趋势加入协调趋势画面中，作为长期监视对象。

汽轮发电机组在正常运行中会收到各种因素的影响。

结束语

综上所述，电力生产是现代社会发展的有效推动力。由于汽轮机振动故障的存在，导致汽轮机机组运行过程中存在着较大的安全隐患，这对于电力企业正常的运行带来了较大的影响，所以需要加强日常的运行维护措施，做好各项检查工作，有效的减少或是避免振动故障的发生。而且还需要加强汽轮机组在设计、制造、安全和检修方面的工作，确保做到及时发现问题并及时进行解决，以保证机组能够正常、稳定的运行。

参考文献

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[3]吕锦.小议汽轮机振动的危害及产生原因与处理措施[J].装备制造，2010（4）：196.