汽轮机组产生振动原因分析及解决方案

摘要：汽轮机各轴瓦振动值是衡量一台机组安全运营的重要指标，也是评价一个施工企业重现机组装配精度的重要标准。由于汽轮发电机组特别是大容量机组由多根转子组成，转子之间以及动静部套的相互影响增加了查找振动原因的难度。所以此篇文章只针对一般的振动原因进行分析并从安装和检修方面提出具体的消除振动的方法。

关键词：汽轮机；振动；热膨胀

1.转子弯曲和联轴器连接质量不佳引起的振动

转子进入现场后，应严格按照厂家说明书要求对转子轴弯和联轴器飘偏和晃动进行复测，找中心数据要与厂家要求数据相符最大偏差不得超过0.03mm，中心找好后联轴器螺栓要经过加工承重各螺栓之间重量之差

解决方案：

转子进入现场第一时间复查轴弯曲值，如果数据超标及时通报，轴系找中和轴系恢复要确保量具的精度和数据的真实性。

2.转子质量不平衡引起的振动

所谓转子动平衡是指转子的质心与旋转中心不重合而会使转子不平衡而产生一个离心力，这个离心力会对轴承产生一个激振力而使之引起机组振动。如果离心力过大，机组的振动也会异常。造成转子不平衡的因素很多，例如：转子材质的不均匀性，联轴器的不平衡、键槽不对称，转子加工误差，转子在运动过程中产生的腐蚀、磨损等。

解决方案：

对转子末级叶片叶根部分加装配重块或重新返厂检修消除转子质量不平衡。

3.转子热变形引起的振动

转子热弯曲变形分为转子永久性弯曲和临时性弯曲两种。其故障机理类似转子质量偏心，因而会产生与质量偏心类似的旋转矢量激振力。

控制措施：

汽缸受热后尽可能盘动转子将其上下受热均匀，如果发生了永久性弯曲则需要采取直轴处理。

4.轴承垫块接触不良及紧力不适当引起的振动

由于安装工艺马虎引起的轴瓦垫块接触不良，降低了轴承的抗振能力而产生较大的振动；顶隙和轴瓦紧力是构成轴承整体结构的主要部分，如果未按要求留够轴瓦紧力和顶隙会影响轴承的稳定性，细微的阻力和振幅都很容易使机组振动超标。

解决方案：

按设计要求留够轴瓦间隙，并做好详细记录有助于日后出现问题能够及时处理。轴瓦垫块接触情况要与轴系找中心同时进过验收，垫块上部的垫皮不得多于3片切要接触密实。

5.轴承座底平面与基础台板接触不良引起的振动

由于汽缸发生膨胀或收缩，会使前轴承箱向前滑移，这个时候如果轴承座与台板之间接触较差或未涂抹脂，将会影响整个机组的热膨胀进而使前轴承箱受阻坐标位置发生变化；另外汽轮机轴承座地脚螺栓紧力不均匀，经过长期运行而发生螺栓松动，其振动也往往是逐步发展的。

解决方案：

安装过程中要特别注意前轴承箱台板的研刮，前箱就位前要详细检查导向键有无卡涩部件；运行一段周期定时检查地脚螺栓有无松动，如果螺母有明显得振动感，此时将螺栓复紧一遍，振动立即减小。

6.轴承座位置不合理引起的振动

汽轮机由轴承支撑，由于轴承标高设计位置不合理或轴承座台板底部水泥垫块接触不密实，会引起两端轴承负荷分配不合理。负荷较轻的一端，轴瓦油膜能难建立，以致引起机组油膜振动；负荷较重的一端，会引起油温升高，进而引起轴瓦乌金温度过热损毁引起机组振动。

控制措施：

机组安装过程，要充分考虑到汽缸负荷分配问题，汽缸做负荷分配前要检查各轴承座底部水泥垫块是否接触密实，做负荷分配左右垂弧变差不能大于0.07mm。

7.滑销系统引起的振动

当机组带负荷受热后汽轮机会产生膨胀，滑销系统就是用于引导机组膨胀的。当滑销系统卡涩时，机组的膨胀就会受限，当机组的膨胀受限时会引起机组较大振动。

解决方案：

各类滑销间隙数据要真实可靠，对需二次加工的导向键要保证加工面的精度；适当增加暖机时间，检查胀差位移指示器在适当范围内再开始冲车。

8.动静间隙的大小引起的振动

汽轮机转子与隔板、端汽封都存在间隙，当汽轮机与轴封之间的间隙过大时会引起空气内漏或者蒸汽外漏，从而影响机组的效率和真空；当汽轮机与轴封之间的间隙过小时，引起动静摩擦，会使机组的振动超标。

解决方案：

尽量选取厂家要求的汽封间隙上下限值中偏上限的数值，在牺牲一点经济性的同时，提高机组的安全运行；汽轮机整体试扣后要盘车数次，监听内部是否有异常刮蹭声音。

9.定位销、定位键脱落引起的振动

在静叶部套时往往需要定位键和定位销进行固定，定位键或定位销的脱落、松动将会导致动静间隙骤然变化，从而引起动静摩擦产生较大的振动，特别是低压缸进汽分流环部位定位键多而且分布较广很容易产生隐患。

解决方案：

对易脱落的定位键、定位销采取电焊满焊的方式将其焊接牢固。

10.基础、结构不合理引起的振动

由于基础自振频率与机组振动频率合拍，产生共振引起较大的振动；或基础沉降不均匀使机组中心变化，引起的振动。

解决方案：

若为基础频率与机组共振频率相近，改变基础梁与梁之间的结构适当增加斜梁或连接梁，以改变振动节点，改变自振频率；大型设备放置运转层平台后，要定时做好沉降观测，若基础沉降不均匀，则要对基础梁做加固措施并复查汽轮机对轮中心。

11.发电机、励磁机磁场中心不对称引起的振动

发电机、励磁机磁场中心不对称有两种：其一，圆周方向转子和定子空气间隙不对称；其二，励磁中心不对称。前者发电机圆周方向磁场中心不对称，有时会引起静子的振动。后者在发电机励磁机磁场中心不对称，产生了转子与静子中心不一致，而转子欲恢复原先的位置，这样就形成了周期性的轴向振动。

解决方案：

通过复查和调整励磁中心和空气间隙予以解决。

12.热力管道与汽轮机强力对口引起的振动

与汽轮机连接管道主要包括各级抽汽管道、冷段、导汽管道，高压缸整体未定位前，上述管道安装至第一道支吊架处不能与汽缸连接，等到汽缸全实缸试扣并拧紧1/3螺栓后，各轴承座二次浇灌以后才能与汽缸对口焊接，以防止汽缸变形及中心偏移。导汽管道由于是高合金、高强度钢制成，安装过程中需要考虑到冷拉值和焊口热处理问题，所以施工过程中常采用两边对称冷拉、焊接、热处理方法防止一侧变形过大。但实际过程中常会出现以汽缸为吊装点强拉硬拽，引起的汽缸跑位或是管道强力对口的问题；在运行时未考虑到机组的膨胀值，与汽缸连接的管道支架弹簧定位销未取出或保温材料过于密集影响管道自由膨胀从而影响机组膨胀。如霍州600MW#2机组试运期间，汽机冲转时未发生异常现象，当增加负荷后高压缸向外膨胀量开始增大，这时发现一瓦振动超标，经过现场实地考察发现由于支撑导汽管道的阻尼器与基础间隙太近，在机组受热膨胀后阻尼器成为了影响管道膨胀的元凶，进而影响到整个机组的热膨胀才造成了1号瓦振动超标，通过拆除阻尼器后机组又恢复了正常运行。

控制措施：

在与汽缸连接的管道，要严禁利用汽缸作为临时起吊、推拉点，管道对口、焊接时要在汽缸猫爪附近安装百分表观察汽缸变形情况，并随时复测高、低对轮中心，如有异常情况发生随时通知停止施焊；机组具备整体启动条件后，要检查各系统管道是否有影响热膨胀的区域。

结束语：

影响汽轮机振动的因素很多，安装和检修过程是机组振动成因的重要方面，加强过程控制和质量把关可以有效减少机组振动超标的概率。但实际过程中，机组振动影响因素繁杂交织，需要我们静下心来认真分析、详细考证，只要我们抱着一种实事求是的工作态度再接合施工规范要求，振动原因的一定能查得水落石出。