汽轮发电机组振动分析

摘要：在机组正常运行中，汽轮机组异常振动将会影响运行，甚至将会对机组造成致命的伤害，针对这种情况，以下从振动产生的原因、危害以及预防来分析。

关键词：汽轮发电机；震动；危害

1 机组产生振动的原因分析

1.1 设计制造方面

汽轮发电机转子是一个高速旋转的机械，如果转子的质心与旋转中心不重合则会因为转子的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，如果这个离心力过大，则机组的振动就会异常。

1.2 安装和检修方面

a）轴承的标高，如果两端的轴承标高不在设计要求的范围内，那么转子两端轴承的负荷分配就不合理。负荷较轻的一边，轴瓦内的油膜将会形成不好或者根本不能建立油膜，这样就会诱发机组的自激振动、油膜振动和汽流激振等；而负荷较重的一边，由于吃力太大，会引起轴瓦温度升高，当轴瓦乌金温度达到一定值时，很容易产生轴瓦乌金过热现象，从而造成机组的振动。

b）轴承自身特性，轴承自身特性对机组振动的也会产生影响，主要包括轴瓦的紧力、顶隙和连接刚度等几个方面。

c）机组中新，机组中心应包括转子与汽缸或静子的同心度、支撑转子各轴承的标高、轴系连接的同心度和平直度。如果转子与汽缸或静子的同心度偏差过大，则可能会引起汽流激振、电磁激振和动静碰磨。若发生碰磨，则会使转子发生热弯曲而引起不稳定普通强迫振动。当联轴器法兰外圆与轴颈不同心、联轴器法兰止口或螺栓孔节园不同心、端面瓢偏、连接螺栓紧力明显不对称时，不论圆周和端面中心数据调整的如何正确，当把连接螺栓拧紧后，都会使轴系不同心和不平直。当转子处于旋转状态时，轴系同心度和平直度会直接产生振动的激振力，引起机组的振动。

d）滑销系统，当由于某种原因使滑销系统卡涩时，机组的膨胀就会受到限制，当机组的膨胀受到限制时就会引起机组较大的振动，严重时以至于不能开机或者引起动静碰磨，从而造成更大的破坏。

e）动静间隙，汽轮机转子与汽缸和汽、轴封之间以及发电机转子与静子之间都存在间隙。它们之间的间隙又不能过小，否则将引起动静碰磨，会使机组的振动超标。

f）转子结垢，在进行除垢时应该保证除垢方法的正确性，同时要注意对整个转子都要进行除垢，否则可能会在转子上产生新的质量不平衡。

g）转子中心，现代汽轮机转子大轴大都留有中心孔，在中心孔两端用堵头封堵，在检修期间如果不慎让异物（包括油、水等）进入中心孔，在转子装复回原后开机，机组肯定会出现振动异常的现象。

h）活动部件，检修期间如果有活动部件进入汽轮机，大修后开机活动部件可能在汽流的冲击下撞伤甚至损坏汽轮机叶片，从而造成严重的事故，并引发机组振动；如果发电机内存在活动部件，一方面可能一起发电机内部短路，另一方面可能引起机组振动的不稳定，这将会对机组振动的诊断带来困难。

1.3 运行方面

a）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，这样一方面会产生热应力，减少机组的寿命；另一方面就会引起过大的膨胀差，从而影响机组的开机过程。当机组的膨胀不充分时，极易引起机组的动静碰磨而产生振动。

b）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油油温，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

c）轴封进汽温度每一轴封的进汽温度都不一样，在运行规程所允许的范围内调整轴封进汽温度会对机组的振动产生一定的影响。轴封进汽温度对机组振动的影响主要表现为进汽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。

d）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

e）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，当发电机转子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

f）断叶片，当汽轮机发生断叶片时，转子的质量分布明显发生改变，因此机组的振动会发生明显的变化。

2 机组异常振动的危害

a）动静部分摩擦、转子弯曲；

b）轴承磨损，轴承脱胎；轴承座紧固螺栓松动；

c）凝汽器管束和主油泵零件损坏；

d）发电机振动过大，滑环和电刷磨损加剧，静子槽楔松动绝缘磨损。

3 机组异常振动的防治和处理

3.1 消除异常振动产生的隐患

a）台板标高正确，接触良好；管道连接受理符合要求；保证机组膨胀自如，支撑刚度合格。

b）消除叶片叶根松动；在进行除垢时应该保证除垢方法的正确性，同时要注意对整个转子都要进行除垢，否则可能会在转子上产生新的质量不平衡；

c）转子找中心、隔板找中心和汽封间隙调整符合要求；考虑轴承座标高实际变化和转子旋转时轴心偏移，保证运行中满足转子自然垂弧的要求，动、静部分通信。

d）调整轴承间隙和紧力符合要求，垫铁接触合格。

e）机组冲动前按要求连续盘车直轴，使偏心率符合启动要求；

f）控制油温、油压和凝汽器真空、排气温度符合启动、运行要求；

g）15%以下加强疏水，防止汽轮机进水或进冷气

h）停机后连续盘车，至少要间断盘车

3.2 异常振动的处理

a）在升速中速范围（非临界转速）内，任一轴承振幅达0.04mm，不允许继续升速；升速过程产生异常振动，应立即降速至振幅的允许范围进行暖机，直至连续盘车。查明原因，消除后，才允许升速。

b）在带负荷运行时，产生异常振动，应立即降负荷；仍不能消除异常振动，则解列降速暖机，直至盘车状态，或直接打闸停机。

c）无论机组处于何种运行状态，在振动异常之前或之后机组内有金属撞击声或摩擦声，立即破坏真空紧急停机，进行连续或间断盘车。

总之，机组振动影响着机组安全运行，在机组正常运行的时，时刻注意机组的振动，以免振动影响机组的安全运行。