对电厂汽轮机组振动的分析探讨

摘要：经济的快速发展对我国电力供应提出了更高的要求。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我国为了火力发电厂维护部门的重要任务。汽轮机组作为发电厂重要组成部分其异常振动对于整个发电系统都有着重要的影响，文中就汽轮机异常振动的分析进行了简要的论述。

关键词：汽轮机；异常振动；分析；故障排除；振动监测；汽流激振现象

中图分类号：TM311文献标识码：A文章编号：

引言：

汽轮发电机组是高速旋转机械,在运行过程中振动是不可避免的,机组振动是汽轮发电机组运行状况优劣的重要标志之一,也是机组设计、制造、安装、检修质量的综合反映。振动故障一旦发生,将造成一系列不良后果,影响机组的运行和生产,严重的振动甚至会酿成整机的毁坏。振动大的直接危害主要有:导致机组零部件承受很大动应力,使其材料疲劳或损坏；可能导致螺栓螺帽等紧固件松弛,造成汽缸中分面等处的蒸汽泄漏；可能导致汽轮机动静部分发生摩擦,轴承磨损加剧；可能导致主轴弯曲等。一般来说振动幅度不超过规定标准的是属于正常振动,本文所说的振动是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。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内,方可将机组投入运行。

1.常见的振动故障的诊断

1.1转子质量不平衡

转子质量不平衡：汽轮发电机组最常见的振动故障，它约占了故障总数的80％。随着制造厂加工、装配精度以及电厂检修质量的不断提高，这类故障的发生率正在逐渐减少。即使如此，质量不平衡目前仍是现场机组振动的主要故障。质量不平衡的一般特征：最关键的特征是：稳定的工频振动在整个信号中占主要成分。 工频振幅为主的状况应该是稳定的，这包括：各次启机；升降速过程；不同的工况，如负荷、真空、油温、氢压、励磁电流等。工频振动的相位同时也是稳定的。第二个主要依据是这种状况的重复性。汽轮发电机组转子的质量不平衡产生的原因有三个：原始不平衡；转动过程中的部件飞脱、松动;转子的热弯曲。其中原始不平衡是主要原因。 平衡质量块飞脱的一个案例: 某电厂的200MW机组大修后启机，3、4号轴承振动大进行动平衡，接长轴联轴器加重1600g，用两个M14的螺钉固定，升速到2600rpm时，3号轴承附近发出一声响声，振动增大，立即停机，发现平衡块飞脱。2600rpm平衡块飞前，3号轴振为 179mm∠14°，瓦振为 41mm∠69°，飞后3号轴振为 220mm∠60°，瓦振为 47 mm∠118°，平衡块飞脱使得轴振和瓦振相位变化约60°，轴振振幅增加40mm，瓦振振幅增加 6mm。

1.2转子的弯曲

转子热弯曲引起的质量不平衡的主要特征是工频振动随时间的变化。 随机组参数的提高和高参数下运行时间的延续，工频振幅逐渐增大，相位也随之缓慢变化，一定时间后这种变化趋缓，最终基本不变。存在热弯曲的转子降速过程的振幅，尤其是过临界转速时的振幅，要比转子温度低启机升速时的振幅大。两种情况下的波特图可以用来判断是否存在热弯曲。为此有时需要安排专门的试验，机组不采用滑参数停机的方式，较快地减负荷，以观察转子温度高的情况下降速过程的幅频特性，和冷态启机时进行比对。一旦转子温度降低，转子的弯曲会很快恢复。因此，测试必须在转子弯曲没有完全恢复前进行。 转子热弯曲产生的原因：新机转子的热弯曲一般来自材质热应力。这种热弯曲状态是固有的。有时运行原因也会导致热弯曲。如：汽缸进水、进冷空气、动静碰摩等。只要没有使转子发生永久塑性变形，这类热弯曲都是可以恢复的，引起热弯曲的根源消除后，工频振动大的现象也会随之自行消失。

2.汽轮机异常振动原因分析

2.1汽轮机异常振动

随着现代化生产的发展和科学技术的进步，设备的结构越来越完善，自动化程度也越来越高。由于许许多多无法避免的因素的影响，有时设备会出现各种各样的故障，以致降低或失去预定的功能，甚至造成严重的灾难性事故，国内外曾经发生的各种恶性事故，造成了人员伤亡，产生了严重的社会影响；即使是经常发生的事故，也因生产过程不能正常运行或机器设备损坏而造成巨大的经济损失。严重的灾难性事故触目惊心，不但造成很大的人员伤亡和环境污染，在社会上也引起了强烈的反响，例如美国三里岛核电站和前苏联切尔诺贝利核反应堆的泄漏曾引起对核电站安全性的争议，对核能的发展产生了影响。还有其他许多事故也是很严重的，如1972年日本关西电力公司南海电厂3号机组——600MW汽轮发电机组因振动引起的严重断轴毁机事故，我国1985年大同电厂和1988年秦岭电厂的200MW汽轮发电机组的严重的断轴毁机事故，都造成了巨大的经济损失。因此保证设备的安全运行，消除事故，是十分迫切的问题。尽可能的做到预知故障维修并对已出现的振动进行分析检修，确保机组安全、稳定地运行。

2.2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。

3.结语

汽轮机异常振动是汽轮机运行过程中不可避免的故障,同时也是较为常见的故障。在进行此类故障排除时,不能急于拆解机组,首先要根据故障特征进行故障分析,确定故障点后查看机组维修记录,确认故障点零部件情况。如故障点零部件为刚刚检修过并更换,就再次确认故障点,确认为故障点后进行拆解。一般来讲短期内进行过维护保养的部件出现故障的几率远远小于维护时间长的部件。对生产运行来说,接受了振动符合标准的机组以后,还必须加强振动监督,对振动检测做到制度化、经常化,必须在机组振动突然增大到规定值时,及时果断的将机组停运,防止扩大损坏。因此,在进行汽轮机异常振动原因分析时要格外注意。加强企业对汽轮机组运行维护人员培训,提高运行维护人员素质及专业技能是提高汽轮机故障异常排除效率的最佳途径。

参考文献：

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