25MW汽轮发电机组振动分析与处理

崔海涛

摘 要：结合宣钢动力厂6#和7#汽轮发电机组日常运行状况和机组振动的处理方法，对造成汽轮发电机组振动的故障原因和对策进行了总结，希望对今后汽轮发电机的故障处理起到积极的推动作用。

关键词：汽轮发电机；转子；支撑轴承；震动传感器

中图分类号：TM311 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.07.123

宣钢6#和7#25 MW汽轮发电机组在运行过程中电机轴承的振动过大，汽轮发电机的振动数据是判断汽轮发电机运行情况的重要指标，一旦振动值增大，则会严重影响设备的正常运行。振动过大是汽轮机运行过程中常见的故障之一，经验证明，造成振动值偏大的原因有很多，包括设备故障、运行工况、轴承加工质量和安装质量等因素。因此，要想解决汽轮发电机振动问题，就要对造成振动过大的原因进行分析和判断。只有这样，才能有针对性地提出合理的解决方案。

1 设备情况概述

宣钢动力厂6#25 MW汽轮发电机组汽轮机由青岛捷能汽轮机股份有限公司生产，型号为C25-3.43/0.981，型式为单缸直联中压调整抽汽冷凝式汽轮机，发电机为济南发电设备厂生产的QFW-30-2型发电机。汽轮发电机组轴承允许出现的最大振动值不能超过35 μm，汽轮发电机结构中发电机和汽轮机分别为两道轴承支撑转子形式，转子通过联轴器相联，支撑轴承采用圆筒滚动式轴承，可通过在轴承垂直方向上加装振动传感器测量轴承振动数值。

2 振动原因分析

2.1 支撑动刚度

通过归纳可看出，支撑度刚性不足、振动激振力过大是振动过大的主要原因。支撑度刚度包含结构刚度、连接刚度和共振三个主要部分。支撑度刚度不足表现为在额定3 000 r/m下的振动数值较大；连接刚度不足表现在轴承上各点的差别振动值较大。当振动表现为激振力增大时，表明轴承轴瓦部分可能存在一定程度的磨损，具体磨损程度可通过采集到的振动频率判断，通常情况下，工频震动表明磨损较轻；当振动频率中包含2倍甚至更高频率的分量时，轴承轴瓦的磨损情况会加重。

2.2 激振力

造成普通强迫振动的激振力分为转子不平衡力、不平衡电磁力和轴系连接的同心度偏差。由不平衡电磁力导致的振动会随着发电机励磁电流的变化而变化；轴系连接的同心度偏差造成的振动会随着有功负荷改变而变化；排除以上2种振动原因后，可断定是由于转子不平衡力而造成的激振力，这种振动汽轮机处于临界转速时轴瓦的振动值比启动时的振动值有明显的增加。

2.3 转子热弯曲

汽轮机转子热弯曲造成的强迫振动通常无法直观判断，因此，必须进一步分析和判断，具体可分为以下6种情况：①转子在制造过程中，材质不均会造成转轴内应力增大，这种故障的影响比较轻微，且会随着时间的推移逐步释放内应力，振动值会随着有功功率的减小而减小。如果负荷减小后振动值增大，则可以排除制造过程中存在问题的情况。②套装叶轮过程中保留的轴向间隙过小或不均匀会造成转子热弯曲，这种故障表现为当汽轮机进气量增加后，因轮毂膨胀而造成转子弯曲值增加，但稳定运行一段时候后，变形量会被逐渐消耗，振动值随之降低；振动增大后，减小汽轮机的进气量，振动降低，最终趋于平稳。③转轴与叶轮轮毂之间的气隙不均匀。这种情况会造成转轴的温度升高、降低或不均匀，甚至会造成转子热弯曲现象。这种故障引起的振动会随着进气量的增加而增大，进气量减小后振动也会自然减小。④转轴上套装的部件张紧力下降。一旦套装部件的张紧力下降，则会造成套件与转子本体的温度不一致，温差会造成转子径向加热不均匀，进而产生热弯曲现象。这种故障产生的振动在起机运行时间较短或负荷突然增大初期表现得非常明显，当经过一段时间的正常运行后，套件与转轴的温度趋于一致，振动现象会逐渐消失，特别是经过满负荷运行后的汽轮发电机中不会存在这种故障。⑤运行过程中转轴与水接触。当疏水管路不畅时，产生的积水会在抽气管止回阀部分造成闪蒸现象，闪蒸会导致一部分水溅到转轴上，进而产生热弯曲。这种故障造成的振动通常通过疏通疏水管或在正常运行一段时间后消失，属于可自行恢复的转轴热弯曲现象。⑥转轴碰磨。一旦转子动、静部件之间的间隙变小或消失，则会在转子转动过程中造成转轴与静止部件的碰撞摩擦，进而造成局部温度升高，导致转轴热变形。这种故障下的振动值由原始不平衡度与发生碰磨的热弯曲效应共同决定。碰磨又可以分为径向和轴向两个方向，径向碰磨发生的概率较高，发生径向碰磨后，会在低速运行时在轴封和轴瓦处存在声响，同时，运行过程中轴瓦和回油的温度会升高，这是由于径向间隙变小而导致的，可通过在运行过程中产生的较大振动而自行修复。轴向碰磨通常是由于气封齿与转轴上的间隙变小造成的，轴向碰磨产生的突发性振动持续的时间要比径向碰磨长很多，故障很难自行恢复，特别是当汽轮机转速降低到临界值附近时，由轴向碰磨而导致的振动会突然增大。

3 结束语

通过对汽轮机组振动现象的原因进行分析，可有效地对6#和7#汽轮发电机点检过程中遇到的振动问题进行判断，并对振动故障进行分析，找出造成振动增大的原因，从而为下一步的停机检修提供科学的依据，提高检修质量，促进汽轮发电机的可靠运行。

汽轮发电机的振动问题一直是困扰运行检修人员的难题，也是设备运行过程中最常见的问题。通过不断地摸索和积累经验，可提高对振动故障的判断处理能力。在检修过程中，要细心、认真地做好每一步工作，提高检修质量，避免因检修质量不高而造成的故障遗留问题，从而为发电机组的可靠运行提供强有力的保障。

参考文献

[1]吴景丰.汽轮发电机组常见振动故障诊断的研究[D].大连：大连理工大学，2003.

[2]张国强.汽轮发电机故障分析与诊断[D].北京：华北电力大学，2011.

〔编辑：张思楠〕

Abstract： Combining Xuangang Steel Power Plant # 6 and # 7 turbogenerator daily health and treatment unit vibration causing Turbine Vibration Causes and countermeasures are summarized turbogenerators hope for the future Troubleshooting play a positive role in promoting.

Key words： turbogenerator； rotor； support bearings； vibration sensor