600MW机组汽轮机振动故障分析

摘 要：进入到新世纪以来，随着我国市场经济水平的迅速提升，我国的各行各业都取得了非常快速的发展，作为反应汽轮机组运行过程中安全性的最重要的指标，汽轮机转子振动是会受到很多因素的影响的，并且当其出现故障时，要想对其原因进行查明也是较为困难的。本文便是针对大机组的汽轮机由于联轴器外罩以及护板等脱落而导致的机组停机和振动过大等问题，对发电厂的安全性造成了严重的影响，文中就我国上海汽轮机厂所生产和制造的600MW的汽轮机出现的几类振动故障进行了分析，并简述了其发生的原因和应采取的对策。

关键词：600MW机组汽轮机；振动故障；产生原因

1 某发电厂3号机组轴的振动故障分析

1.1 振动故障经过的描述

在2010年4月22日时机组的负荷为550MW，继续增加负荷后，3号机组的5号轴瓦的轴出现了振动的问题，在X方向上轴振动时从24um开始发生波动的，幅度在16-40um的范围内，而在Y方向上，振动时从45um是开始发生波动的，幅度在35-90um的范围内。并且随着所受负荷的不断变化，5号轴瓦的轴振动情况是不断间歇波动的，严重的影响了机组的稳定性和安全性，因此暂停机组的运行。

1.2 振动故障的原因分析

在2010年5月8好对3号机组开机检查，将其轴承盖打开，我们发现低压转子以及中压转子联轴器罩壳的两侧板均脱落，并且调速板的侧板掉落在了轴承座的内部，而发电机端的侧板套则是随着转子进行转动的，产生了4处磨痕。在这4处磨痕中，最严重的为发电机端联轴器的凸台磨痕，磨痕的宽度约为60mm，而深度也达到了10mm，并且从调速端到发电机端是逐渐变浅的。在发电机端外缘处和螺栓调速侧的磨痕都是较浅的，轴颈和联轴器的连接处也有磨痕存在。

联轴器的罩壳侧板为什么会脱落呢？这主要是由于联轴器罩壳3mm厚侧板和中间的上、下两个半圆形拱板的焊接方式都是采用点焊，刚度较差，侧板也容易出现变形，一旦出现了触碰和摩擦，侧板就很容易脱落。结合振动故障的具体特点，我们认为导致5号轴瓦轴出现振动故障的根本原因就是低压转子和中压转子联轴器罩壳侧板出现了不规则的碰磨。

1.3 振动故障的解决对策

1.3.1 在侧板厚度不变的前提下，汽轮机低压转子以及中压转子联轴器罩壳的侧本与上、下两个半圆形的拱板之间不再采用点焊的方式，建议选择双面满焊。

1.2.2 及时的更换低压转子和中压转子的联轴器罩壳，适当的扩大预留的间隙，建议分别加大4mm，同时选择更加合理的设计安装值。

1.2.3 在整个机组的运行的过程中，我们发现是会碰磨5号轴瓦的，由于出现过振动增大的现象，随后这种现场又消失了，可见联轴器的凸台的整圈都受到了磨损，磨掉部位对转子的强度并没有产生过大的影响，转子振动也未受到影响。在进行了相关的计算后，我们认为虽然低压转子和中压转子的联轴器受到了磨损，但是轴颈的强度还是可以满足机组的安全运行的，所以我们只需要继续进行打磨，逐步消除毛刺就可以了。

在采取了上述的对策后，机组的运行状况恢复正常，负荷为600MW时，其振动在48um左右，并且看不到波动的现象，5号轴瓦的金属温度约为55摄氏度，运行性能良好。

2 某发电公司的1号机组的振动故障分析

2.1 3-7号轴瓦的振动故障

2.1.1 挡板结构。通常情况下，在汽轮机组的转子轴系中应有5个联轴器的螺栓是有挡板的，这5个联轴器螺栓分别是低压转子发电机联轴器靠近低压转子的一侧，低压转子发电机联轴器靠近发电机的一侧，I、II低压转子发电机联轴器靠近II低压转子的一侧，低、中联轴器靠近低压转子的一侧以及I、II低压转子发电机联轴器靠近I低压转子的一侧。联轴器的螺栓挡板一般会分为两个半扇形，宽度约为165mm，厚度为5mm，材料一般选用1Cr13，在每一个挡板上都均匀的分布着12个直径为mm的孔，每个螺栓的长度为40mm，直径为10mm，挡板将这12个固定在了联轴器的螺栓上，从而避免了联轴器螺栓出现高速旋转鼓风的问题。在2快挡板上，也均匀的分布了12个半圆形的排气孔，挡板内的气体就能够被排出。挡板与转子的间隙应为0.5mm，与顶部的间隙为不超过0.3mm，拧紧螺栓的力矩为40Nm。

2.1.2 振动故障经过的描述。在调试机组的过程中，汽轮机处于冲转的状态，其转速约为1200r/min，半个小时后其转速约为2450r/min，3个半小时后其转速达到了2950r/min，又过了半个小时，成功的进行阀切换的操作，转速也随之达到了2977r/min，此时汽轮机的3-7号轴瓦的轴振动情况突然增大，由于机组的振动保护功能，所以机组停止了运行。随后启动了顶轴油泵，当转速达到400r/min时，4号轴瓦是有摩擦声的。

2.1.3 停机检查。在将机组停机后，进行检查时，我们发现4号轴瓦位置处的联轴器螺栓挡板有两个链接螺栓都断裂了，而8号轴瓦位置处的联轴器螺栓挡板有12个连接螺栓断裂了，并且整个螺栓挡板大概掉下了四分之一。6号轴瓦和7号轴瓦位置处的联轴器螺栓都沿着顺时针方向翘起了，均有2个连接螺栓断裂了，8号轴瓦和4号轴瓦位置处的联轴器外罩也都出现了相应的损坏。

2.1.4 振动故障的原因分析

（1）由于联轴器双头螺栓的露出部分的尺寸不符合相应的要求，所以环形挡板也就无法靠近到联轴器的槽中，有一部分已经出槽了。挡板的损坏都是按照转子的转动方向翘起的，并且都是从接缝处开始的，所以接缝处翘起的原因应为安装挡板时操作不当，导致其安装不平；（2）虽然是有防松垫连接螺钉，但并不是每个都固定牢靠，所以挡板容易出槽。挡板的质量为8kg，如果其出槽，那么螺钉就会被拉断，轴系的重量就会严重失衡，轴瓦的振动会剧烈上涨，同时出现了跳机的现象。

2.1.5 振动故障的解决对策。出现此类振动故障时，应立即全部更换已经损坏了的联轴器螺栓挡板，安装时应严格执行相应的检修工艺标准，保证其安装质量。

2.2 7-9号的轴瓦振动故障

2.2.1 振动故障的经过描述。在调试整个机组的过程中，进行超速试验时，汽轮机的转速为3000r/min，11分钟后转速达到了3134r/min，此时7-9号轴瓦的轴振动突然出现了剧烈振动的现象，由于机组自动的振动保护功能，因此机组停止了工作状态。在此过程中，机组7-9号轴瓦的轴最大振动分别为341um、316um以及265um。

2.2.2 停机检查。在机组自动停机后，对其进行检查时，我们发现9号轴瓦位置处的联轴器螺栓挡板大概掉下了四分之一，而8号轴瓦位置处的联轴器螺栓挡板上有一个连接螺栓出现了断裂，在其断裂后，联轴器螺栓孔和挡板螺栓孔出现了错位的现象，并且轴上也产生了划痕。断裂的螺栓表面有粗糙的部分，也有光滑的部分，在机组运行的过程中，挡板出现颤动，并且当其疲劳强度超过了极限应力后，就出现了断裂。

2.2.3 解决的对策。出现此类振动故障时，应立即将已经损坏的联轴器螺栓挡板全部更换，为防止接缝处出现翘起的问题，应将2个联轴器挡板焊成一个整圈的整体。

3 结束语

通过以上的论述，我们对600MW的汽轮机出现的几类振动故障进行了详细的分析和论述，我们归纳了所暴露出的几大问题和应采取的对策：首先，出现了三次汽轮机轴振动的大停机故障，会对整个机组运行的稳定性和安全性造成严重的影响；所出现的三次振动故障，有一次为静止部分，另两次为转子本身。由于转子的运行状况对于整个机组运行的安全性都是有着影响的，所以我们应更加重视汽轮机转子的安装操作，保证其安装质量，做好对相关人员的教育和培训工作，制定健全的转子工艺标准，并且严格的遵照相应的规程和制度进行检查和维修的工作。

参考文献

[1]毕大成.600MW机组异常振动故障分析[J].中国新技术新产品，2012.

[2]刘红革.浅谈600MW机组出力不足原因分析及处理[J].云南电力技术，2008.

[3]刘路明.600MW汽轮机振动故障分析及改进[J].河北电力技术，2007.