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[摘 要]在汽轮机组的多种故障中，汽轮机是发电厂中重要的设备，离开了发电机，发电厂就不能够正常生产工作，在汽轮机组的多种故障中，汽轮机组的异常振动可以算是较为复杂的故障之一。本文针对宏伟热电厂#3机振动的原因进行分析并提出改进措施。
[关键词]汽轮机 异常振动 改进措施
中图分类号：P998 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）28-0071-01
1 汽轮机发生异常振动的危害
振动是指一种周期性的往复运动，处在高速旋转下的汽轮发电机组，在正常运行中总是存在着不同程度和方向的振动，在正常运行中总是存在着不同程度和方向的振动。对于振动，我们希望它愈小愈好。对设备的危害不大，因而是允许的。这里所讲的真的，都是指对设备有危害，超出了允许范围的振动。
汽轮发电机组振动过大时可能引起的危害和后果如下：机组部件连接处松动，地脚螺丝松动、断裂：机座二次浇灌体松动，基础产生裂缝；汽轮机叶片应力过高而疲劳折断；危急保安器发生误动作；通流部分的轴封装置发生摩擦和磨损，严重时可能引起主轴的弯曲；滑销磨损，滑销严重磨损时，还会影响机组的正常热膨胀，从而进一步引起更严重的事故；轴瓦乌金破裂，紧固螺钉松脱、断裂；发电机转子护环松弛磨损，芯环破损，电气绝缘磨破，一直造成接地或短路；励磁机整流子及其碳刷磨损加剧等。
从以上几点可以看出，振动直接威胁着机组的安全运行。因此，在机组一旦发现振动时，就应及时找出引起振动的原因，并予以消除，决不允许在强烈振动的情况下让机组继续运行。
2 汽轮机异常振动的原因
宏伟热电厂#3机组振动偏大，正常运行中长期处于报警状态，在机组启动过临界转速的时候，振动值很大超过了不合格的范围，曾经出现过启动过程中，振动大，转速不能到达3000r/min而定速的情况，。严重影响了机组的安全运行下面将进行分析。
2.1 转子热变形导致的机组异常振动特征、原因
转子热变形引发的振动，大都发生在机组冷态启机定速后带负荷阶段，此时转子温度逐渐升高，材质内应力释放引起转子热变形，同时可能伴随相位变化。由于引起了转子弯曲变形而导致机组异常振动。转子永久性弯曲和临时性弯曲是两种不同的故障，但其故障机理相同，都与转子质量偏心类似，因而都会产生与质量偏心类似的旋转矢量激振力。
与质心偏离不同之处在于轴弯曲会使两端产生锥形运动，因而在轴向还会产生较大的工频振动。另外，转轴弯曲时，由于弯曲产生的弹力和转子不平衡所产生的离心力相位不同，两者之间相互作用会有所抵消，转轴的振幅在某个转速下会有所减小，即在某个转速上，转轴的振幅会产生一个“凹谷”，这点与不平衡转子动力特性有所不同。当弯曲的作用小于不衡量时，振幅的减少发生在临界转速以下；当弯曲作用大于不平衡量时，振幅的减少就发生在临界转速以上。针对转子热变形的故障处理就是更换新的转子以减低机组异常振动。没有了振动力的产生机组也就不会出现异常振动。
2.2 摩擦振动的特征、原因与排除
摩擦振动的特征：一是由于转子热弯曲将产生新的不平衡力，因此振动信号的主频仍为工频，但是由于受到冲击和一些非线性因数的影响，可能会出现少量分频、倍頻和高频分量，有时波形存在“削顶”现象。二是发生摩擦时，振动的幅值和相位都具有波动特性，波动持续时间可能比较长。摩擦严重时，幅值和相位不再波动，振幅会急剧增大。三是降速过临界时的振动一般较正常升速时大，停机后转子静止时，测量大轴的晃度比原始值明显增加。摩擦振动的机理：对汽轮机转子来讲，摩擦可以产生抖动、涡动等现象，但实际有影响的主要是转子热弯曲。动静摩擦时圆周上各点的摩擦程度是不同的，由于重摩擦侧温度高于轻摩擦侧，导致转子径向截面上温度不均匀，局部加热造成转子热弯曲，产生一个新的不平衡力作用到转子上引起振动。
2.3 油膜振荡
当轴颈在轴瓦中转动时，在轴颈和轴瓦之间的间隙中形成油膜，油膜的流体压力使轴颈具有承载能力。当油膜的承载力与外界载荷平衡时，轴颈处于平衡位置；当转轴受到某种外来扰动时，轴承油膜除了产生沿偏移方向的弹性恢复力以保持和外载荷平衡外，还要产生一垂直偏移方向的切向失稳力，这种涡动是收敛的，即轴颈在轴承内的转动是稳定的。当切向分力大于阻尼力时，涡动是发散的，轴颈运动是不稳定的，油膜振动就属于这种情况。介于两者之间的涡动轨迹为封闭曲线，半速涡动就是这种情况。
油膜振荡是轴颈带动润滑油高速流动时，高速油流反过来激励轴颈，使其发生强烈振动的一种自激振动现象。转子稳定运动时，轴颈在轴承内绕其中心高速旋转。但失稳后，轴颈不仅绕其中心高速旋转，而且轴颈中心本身将绕平衡点甩转或涡动。这种涡动频率一般约为转动角速度的一半，称为半速涡动。当转轴的临界转速比较低时，涡动频率可能与转轴的临界转速相等或接近，其涡动振幅将共振放大，即产生强烈的振动，此时称为油膜振荡。
油膜振荡在一阶临界转速的二倍以上时发生。一旦发生振荡，振幅急剧变大，即使再提高转速，振幅也不会下降；油膜共振时，轴颈中心的涡动频率为转子一阶固有频率，即使转速再升高，其频率基本不变；油膜振荡具有突然性和惯性效应，升速时产生油膜振荡的转速和降速时油膜振荡消失时的转速不同；油膜振荡时轴心涡动的方向和转子旋转方向相同，轴心轨迹呈花瓣形，正进动；油膜振荡时，转子的挠曲呈一阶振型；油膜振荡激烈时，随着油膜的破坏，振荡停止，油膜恢复时，振荡再次发生，这样持续下去，轴颈与轴承不断碰摩，产生撞击声，轴瓦内油膜压力有较大波动。
3 汽轮机振动的处理措施
2010年大负荷时，#3机微机监测振动值变大，机组大修时发现高压缸调速级一动叶片断裂飞出，引起首级静叶片局部受损，转子动平衡遭到破坏，最终到时振动异常。现场检查发现：汽机首级叶片有一片齐根断裂，留在高压缸左侧首级隔板与调速喷嘴之间。此问题发现前#3机组运行中始终处于振动不稳定状态、机组启停困难、惰走时间缩短等问题。经过机组大修，更换了损坏的复速级叶片，机组振动减小至正常范围，现机组减小至正常范围，异常振动消失。
3.1 避免转子结垢措施
（1）保证蒸汽品质在标准质量范围内，即控制锅炉上水值，及时排污，定期分析蒸汽各参数指标，不合格时及时处理。
（2）保证过热蒸汽温度在要求范围内，不合格及时调整。防止温度偏低。
（3）结垢后可能造成转子振动加大，必要时停车检修。
4 结束语
汽轮发电机组振动异常是运行中最常见的故障之一，其产生的原因是多方面的，也是十分复杂的，它与制造、安装、检修和运行水平有直接关系。超过允许范围的振动往往是设备损坏的信号。振动过大将使汽轮机转动部件如叶片、叶轮等的应力超过允许值而损坏；严重时，可能导致危急保安器误动作而发生停机事故以及导致轴承座松动。
参考文献
[1] 王国清.汽轮机设备运行.中国电力出版社，2005年版.
[2] 刘爱忠.汽轮机设备及运行.中国电力出版社，2003年版.
[3] 汽轮机技术，2000，42（2）：69-74.
[关键词]汽轮机 异常振动 改进措施
中图分类号：P998 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）28-0071-01
1 汽轮机发生异常振动的危害
振动是指一种周期性的往复运动，处在高速旋转下的汽轮发电机组，在正常运行中总是存在着不同程度和方向的振动，在正常运行中总是存在着不同程度和方向的振动。对于振动，我们希望它愈小愈好。对设备的危害不大，因而是允许的。这里所讲的真的，都是指对设备有危害，超出了允许范围的振动。
汽轮发电机组振动过大时可能引起的危害和后果如下：机组部件连接处松动，地脚螺丝松动、断裂：机座二次浇灌体松动，基础产生裂缝；汽轮机叶片应力过高而疲劳折断；危急保安器发生误动作；通流部分的轴封装置发生摩擦和磨损，严重时可能引起主轴的弯曲；滑销磨损，滑销严重磨损时，还会影响机组的正常热膨胀，从而进一步引起更严重的事故；轴瓦乌金破裂，紧固螺钉松脱、断裂；发电机转子护环松弛磨损，芯环破损，电气绝缘磨破，一直造成接地或短路；励磁机整流子及其碳刷磨损加剧等。
从以上几点可以看出，振动直接威胁着机组的安全运行。因此，在机组一旦发现振动时，就应及时找出引起振动的原因，并予以消除，决不允许在强烈振动的情况下让机组继续运行。
2 汽轮机异常振动的原因
宏伟热电厂#3机组振动偏大，正常运行中长期处于报警状态，在机组启动过临界转速的时候，振动值很大超过了不合格的范围，曾经出现过启动过程中，振动大，转速不能到达3000r/min而定速的情况，。严重影响了机组的安全运行下面将进行分析。
2.1 转子热变形导致的机组异常振动特征、原因
转子热变形引发的振动，大都发生在机组冷态启机定速后带负荷阶段，此时转子温度逐渐升高，材质内应力释放引起转子热变形，同时可能伴随相位变化。由于引起了转子弯曲变形而导致机组异常振动。转子永久性弯曲和临时性弯曲是两种不同的故障，但其故障机理相同，都与转子质量偏心类似，因而都会产生与质量偏心类似的旋转矢量激振力。
与质心偏离不同之处在于轴弯曲会使两端产生锥形运动，因而在轴向还会产生较大的工频振动。另外，转轴弯曲时，由于弯曲产生的弹力和转子不平衡所产生的离心力相位不同，两者之间相互作用会有所抵消，转轴的振幅在某个转速下会有所减小，即在某个转速上，转轴的振幅会产生一个“凹谷”，这点与不平衡转子动力特性有所不同。当弯曲的作用小于不衡量时，振幅的减少发生在临界转速以下；当弯曲作用大于不平衡量时，振幅的减少就发生在临界转速以上。针对转子热变形的故障处理就是更换新的转子以减低机组异常振动。没有了振动力的产生机组也就不会出现异常振动。
2.2 摩擦振动的特征、原因与排除
摩擦振动的特征：一是由于转子热弯曲将产生新的不平衡力，因此振动信号的主频仍为工频，但是由于受到冲击和一些非线性因数的影响，可能会出现少量分频、倍頻和高频分量，有时波形存在“削顶”现象。二是发生摩擦时，振动的幅值和相位都具有波动特性，波动持续时间可能比较长。摩擦严重时，幅值和相位不再波动，振幅会急剧增大。三是降速过临界时的振动一般较正常升速时大，停机后转子静止时，测量大轴的晃度比原始值明显增加。摩擦振动的机理：对汽轮机转子来讲，摩擦可以产生抖动、涡动等现象，但实际有影响的主要是转子热弯曲。动静摩擦时圆周上各点的摩擦程度是不同的，由于重摩擦侧温度高于轻摩擦侧，导致转子径向截面上温度不均匀，局部加热造成转子热弯曲，产生一个新的不平衡力作用到转子上引起振动。
2.3 油膜振荡
当轴颈在轴瓦中转动时，在轴颈和轴瓦之间的间隙中形成油膜，油膜的流体压力使轴颈具有承载能力。当油膜的承载力与外界载荷平衡时，轴颈处于平衡位置；当转轴受到某种外来扰动时，轴承油膜除了产生沿偏移方向的弹性恢复力以保持和外载荷平衡外，还要产生一垂直偏移方向的切向失稳力，这种涡动是收敛的，即轴颈在轴承内的转动是稳定的。当切向分力大于阻尼力时，涡动是发散的，轴颈运动是不稳定的，油膜振动就属于这种情况。介于两者之间的涡动轨迹为封闭曲线，半速涡动就是这种情况。
油膜振荡是轴颈带动润滑油高速流动时，高速油流反过来激励轴颈，使其发生强烈振动的一种自激振动现象。转子稳定运动时，轴颈在轴承内绕其中心高速旋转。但失稳后，轴颈不仅绕其中心高速旋转，而且轴颈中心本身将绕平衡点甩转或涡动。这种涡动频率一般约为转动角速度的一半，称为半速涡动。当转轴的临界转速比较低时，涡动频率可能与转轴的临界转速相等或接近，其涡动振幅将共振放大，即产生强烈的振动，此时称为油膜振荡。
油膜振荡在一阶临界转速的二倍以上时发生。一旦发生振荡，振幅急剧变大，即使再提高转速，振幅也不会下降；油膜共振时，轴颈中心的涡动频率为转子一阶固有频率，即使转速再升高，其频率基本不变；油膜振荡具有突然性和惯性效应，升速时产生油膜振荡的转速和降速时油膜振荡消失时的转速不同；油膜振荡时轴心涡动的方向和转子旋转方向相同，轴心轨迹呈花瓣形，正进动；油膜振荡时，转子的挠曲呈一阶振型；油膜振荡激烈时，随着油膜的破坏，振荡停止，油膜恢复时，振荡再次发生，这样持续下去，轴颈与轴承不断碰摩，产生撞击声，轴瓦内油膜压力有较大波动。
3 汽轮机振动的处理措施
2010年大负荷时，#3机微机监测振动值变大，机组大修时发现高压缸调速级一动叶片断裂飞出，引起首级静叶片局部受损，转子动平衡遭到破坏，最终到时振动异常。现场检查发现：汽机首级叶片有一片齐根断裂，留在高压缸左侧首级隔板与调速喷嘴之间。此问题发现前#3机组运行中始终处于振动不稳定状态、机组启停困难、惰走时间缩短等问题。经过机组大修，更换了损坏的复速级叶片，机组振动减小至正常范围，现机组减小至正常范围，异常振动消失。
3.1 避免转子结垢措施
（1）保证蒸汽品质在标准质量范围内，即控制锅炉上水值，及时排污，定期分析蒸汽各参数指标，不合格时及时处理。
（2）保证过热蒸汽温度在要求范围内，不合格及时调整。防止温度偏低。
（3）结垢后可能造成转子振动加大，必要时停车检修。
4 结束语
汽轮发电机组振动异常是运行中最常见的故障之一，其产生的原因是多方面的，也是十分复杂的，它与制造、安装、检修和运行水平有直接关系。超过允许范围的振动往往是设备损坏的信号。振动过大将使汽轮机转动部件如叶片、叶轮等的应力超过允许值而损坏；严重时，可能导致危急保安器误动作而发生停机事故以及导致轴承座松动。
参考文献
[1] 王国清.汽轮机设备运行.中国电力出版社，2005年版.
[2] 刘爱忠.汽轮机设备及运行.中国电力出版社，2003年版.
[3] 汽轮机技术，2000，42（2）：69-74.