汽轮发电机组振动故障诊断的研究

陆玉茜

摘 要：热电厂的正常生产运行离不开汽轮机组，汽轮机的安全稳定运行对热电厂有着特殊的重要性。汽轮机组的结构复杂，是热电厂的重要机电设备，其运行环境也是有着特殊的要求，其在长期的运行过程中，由于受到多种因素的影响，出现问题和故障是不可避免的。汽轮机如果频繁地出现故障，必然导致汽轮机组停运，从而对电厂造成严重的经济损失。因此，为了保证电厂的正常运行和经济利益，就必须要求员工能对于汽轮机的故障进行快速的诊断和检修。

关键词：汽轮机组 异常振动 处理措施

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）03（c）-0043-01

本文以某电厂汽轮机组的振动监测与故障诊断为工程研究，从分析汽轮机组常见典型振动故障及特征入手，对转子不平衡、转子不对中、内部摩擦、间隙振动等典型故障及特征进行了系统分析，在此基础上，把振动诊断原理运用到汽轮机的现场早期故障的发现和诊断中是本论文的核心部分，文章根据振动突发、频谱等特征，准确判断叶片断裂故障，进行了汽轮机组叶片断裂振动故障分析与处理，最终达到消除振动的目的，确保汽轮机组的正常运行。

1 汽轮机组常见故障分析

1.1 转子质量不平衡引起的振动

（1）弹性弯曲而引起的振动。这种振动表现为轴向振动，尤其当通过临界转速时，其轴向振幅增大得更为显著。（2）油膜不稳定或受到破坏而引起振动。这将会使轴瓦乌金很快烧毁，进而将引起因受热而使轴颈弯曲，以至造成剧烈的振动。

1.2 转子不对中引起的振动

轴系不对中本身不会产生振动，主要影响到油膜性能和阻尼，在转子不平衡时，由于轴承不对中对不平衡力的反作用，会出现工频振动；当其不对中过大时，有可能使转子失稳或产生磁摩，在一定条件下会出现高次谐波振动（负荷大时）或引起油膜涡动进而导致油膜振动（负荷轻时）。而轴系不对中将导致轴向、径向交变力，引起其振动特征频率为转子工頻的轴向振动和2倍频分量的径向振动。对于齿式联轴器，平行不对中时产生以轴向为主的振动，角度不对中及综合不对中时和刚性联轴器不对中一样，会产生径向振动和轴向振动。

1.3 转子热弯曲引起的振动

汽轮机检修后启动，发现机组盘车运行中脱开，查曲线纪录，估计脱开时间约4小时。立刻重新投入盘车，2小时候偏心指示105μm，3小时候偏心指示60μm。此时进行汽轮机冲转，当转速到200r/min时，各轴颈振动达200μm；500r/min时，各轴颈振动达250μm；650r/min时，各轴颈振动达300μm以上；振动保护动作跳闸。惰转过程中，振动值居高不下。转速为零，投入盘车，破坏真空停轴封汽。进行观察2号，3号轴承处有明显金属摩擦声。盘车至次日上午，金属摩擦声基本消失。24小时后，偏心指示120μm，重新冲转，振动正常，启动成功。此次振动事故是汽轮机盘车脱开后重新投入盘车时间不够，转子热弯曲引起的。

2 汽轮机振动的处理措施

2.1 转子不对中的处理

（1）在安装和检修过程中严格进行轴系找中、在运行过程中应避免对机组轴系形成冲击负荷，才能保证大型汽轮发电机组的安全、稳定、经济运行。（2）提高检修和工艺水平，安装保证联轴器无偏心，处理接触面锈蚀和改进润滑系统，消除润滑系统卡涩，消除支撑轴承标高偏差。（3）控制机组的负荷符合规定，禁止机组超负荷运行。（4）如果是由于支撑轴承标高的变化导致的轴承不对中，查找影响轴承中心的因素如：轴承座垂直方向的热膨胀、油膜厚度的影响、基础框架受热不均的影响、凝汽器水位和真空的影响。

2.1 叶片断裂的处理

（1）防止电网周波偏高或偏低，以免引起某些级叶片陷入共振区。

（2）蒸汽参数和各段抽汽压力，真空等超过制造厂规定的极限值时，应限制机组出力。

（3）汽轮机内部有冲击声而且振动加剧时，应立即停机检查，以免事故扩大。

（4）超出力运行的机组，对叶片隔板的应力，隔板挠度等应进行核算，以便有根据地订出超发安全系数。

（5）机组大修中，应对通流部分损伤情况进行全面的检查，这是防止运行中发生叶片损坏事故的主要措施之一。

2.2 防止转子中心孔进油

应改进汽缸保温措施，减少上、下汽缸温差，防止汽缸和转子发生热弯曲，造成动静部分摩擦。应正确使用排汽缸喷水冷却装置，避免冷凝水在排汽温度很高的情况下骤然喷到叶片上造成叶片断裂。在检修时，要仔细检查转子的技术状况，如发现隐患，应及时处理。应重点检查末级叶片的水蚀情况，对冲刷严重且影响到强度的叶片，应采取挖补措施或立即更换。调换和重装叶片时，应严格执行检修质量标准，注意叶片的倒角，防止应力集中，叶片根部的结合面应使配合良好、没有间隙、封口叶片应施以足够的预紧力，以保证频率分散度在规定的范围内，围带、拉金的铆接和焊接应符合质量标准。对主汽门的过滤网要仔细检查，力求使其保持完整和严密，防止其损坏和异物进入汽缸内，扣缸前要仔细检查叶片之间有无异物，避免在工作中损伤到叶片。

3 结语

汽轮机振动的大小，是评价机组运行可靠性的重要指标，严重威胁着机组的安全稳定运行，对于转动机械来说，振动幅度不超过规定标准的属于正常振动，振幅超过允许标准的振动，我们称为机组的异常振动，强烈的振动表明机组内存在各种缺陷，通过对气轮机引起减小振动原因和措施结合汽轮机相关参数的调整经验，得出一些有价值的方法和结论：（1）机组启机过程中，应该严格监视各轴承的振动，当发现机组内有异常的金属摩擦声或者振动突增至0.05mm时，应该立即打闸汽机，检查原因。（2）汽轮机启动前，应进行充分的连续盘车，一般冷态启动盘车4小时以上，热态启动盘车。（3）冷态滑参数启动时，为使各金属各部件加热均匀，增大蒸汽容积的热量，进汽压力应适当选低一些冲转，温度应有足够高的过热度，防止热冲击。（4）热态滑参数启动时，应根据高压缸的金属温度，选择适当的与之匹配的主蒸汽温度，主蒸汽温度要高与高压缸内壁金属温度50℃到100℃之间，过热度不低于50℃，保证蒸汽通过喷嘴后温度仍高于高压缸内壁金属温度。（5）机组并网之后，应充分暖机，避免蒸汽流量变化较大，产生热应力，使机组产生较大振动。（6）机组在正常运行中，若润滑油温度升高，则立即去调节温度至正常范围，减小振动值。（7）在升降负荷过程中应尽量减小升降负荷率，避免负荷突增或突降引起动叶片受力变化过快引起机组振动值升高。

参考文献

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