汽轮机振动故障的原因分析与处理

董圣锴

摘要：汽轮发电机组是电厂系统中重要的设备。汽轮机的稳定运行直接关系到电力负荷情况，电力系统的稳定运行，对整个城市的经济发展都会产生直接影响。因此，电力企业为了维持电力系统的稳定运行，提出对汽轮机的养护，在此过程中电力企业也会提升自己在本行业的竞争力度。本文就汽轮机振动故障的原因分析与处理展开探讨。

关键词：汽轮机;振动监测;故障原因;故障排除措施

引言

汽轮发电机组在运行过程中不可避免存在或大或小的振动，振动在正常范围内对机组的组件不会产生破坏作用，但如果振动超过一定的临界值后，将对机组设备造成极大的危害。本文主要对汽轮发电机组振动的危害及振动产生的原因进行简要介绍。

1汽轮机的概述

汽轮机是一种将蒸汽能量转换为机械功能的旋转式动力器械，其主要作用于发电机的远动机，也可以驱使各种泵、风机、压缩机等。世界上第一台汽轮机是瑞典工程师瓦尔于1882年设计制造，相对西方国家，我国汽轮机的发展起步较晚，于1955年在伤害生产出我国第一台汽轮机。随着社会的发展，汽轮机的应用逐渐增多，尤其是电力企业在我国大力发展之后，大量的汽轮机被应用于现代核电站之中，汽轮机在我国应用的增加，人们对汽轮机的质量问题提出越来越高的要求。

2汽轮发电机振动的危害

（1）降低机组的经济性。当机组的振动超过规定范围时，易造成机组汽封间隙增大，汽封间隙增大易导致汽轮机组的经济性降低。（2）造成动静碰磨。当机组发生强烈振动时，机组动静部分就会发生碰磨，会使轴封及隔板汽封产生磨损，导致汽轮机转子与轴封之间的间隙过大，引起蒸汽外漏或者空气内漏，影响机组的效率和真空。严重时会引起转子大轴弯曲。（3）造成设备事故。当机组振动过大时，将影响危急遮断器等保护设备的正常运行，严重时引起这些设备的误动作，将导致机组直接事故停机。（4）机组各连接部件松动。如果机组振动过大，容易造成与汽轮机组相连接的轴承、轴承箱、导汽管、主油泵等部件共振，致使连接螺栓松动，引起重大的事故。

3汽轮机振动故障原因

3.1转子质量不平衡

汽轮机振动故障存在多种原因，其中最为常见的为转子质量不平衡。转子质量不平衡在汽轮机振动故障中占得比例高达80%，剩下的20%也不能认为完全与转子质量不平衡没有关系。分析转子质量不平衡的原因可以总结为以下几个方面：①材料的不均匀;②制造、设计和安装过程出现偏差;③使用过程中没有对转子进行定期养护导致材料受损。转子质量不平衡会使转子的惯性主轴与旋转轴线出现一定程度偏离，在这种情况下转动转子，离心力显然难以维持平衡，必然会出产振动的现象，从而使汽轮机发生故障。

3.2转子热弯曲故障

当汽轮机运行时，转子将会因为受热而出现弯曲状态，进而影响转子的平衡。热弯曲是汽轮机机组较为常见的震动故障，而引起转子产生热弯曲的原因也有很多，在汽轮发电机之中，较为常见的热弯曲故障有以下两种：汽轮机转子热弯曲、发电机转子热弯曲。汽轮机转子热弯曲的原因多是因为转子材质的不均匀、冷却系统故障等因素引起的;而发电机转子热弯曲故障却多是由转轴内应力过大、各零件间连接的不均匀等引起。

3.3液压设备故障

液压设备故障往往是受到汽轮机振动故障影响，当汽轮机出现振动时，液压设备可能会因此而出现渗漏现象，出现渗漏现象后又会反过来影响汽轮机加重振动故障。此外，液压设备的材质也可能对其使用情况造成影响，材质不均匀或者铸造过程带来的不易发现的隐患，都可能会导致液压设备渗漏。液压设备需要维持长期的运行，长期运行可能会使其处于超负荷状态，导致液压设备的外壳出现裂痕或缺口，从而出现渗漏现象，从而对汽轮机造成影响出现振动故障。

3.4气流激振造成振动异常

气流激振是引发汽轮机组发生异常振动的主要因素，当汽轮机组运行过程中受到不平衡的气流冲击的影响时，汽轮机将会产生如下状况，其一：汽轮机在运行过程中对振动的敏锐感应，极易受到各种因素的影响，规律的震动幅度增大，易发生突发性震动。其二：在汽轮机正常工作运行时，将会出现较大量值的低频分量，进而危害汽轮机的正常运行。引发气流激振的原因有两方面，其一是汽轮机组受到不平衡气流的冲击，其二是在规模体积较大的发电机组内部，当末级比较长时，汽轮发电机组的叶片膨胀末端也很可能会产生气流激振，进而引发汽轮机的异常振动。

4汽轮机振动故障解决措施

4.1针对转子质量不平衡问题的解决措施

根据对转子质量不平衡的原因分析提出以下解决措施：首先，转子材料选择上应该选择符合相关标准和要求的材料，避免偷工减料等;其次，在转子的设计、制造和安装环节需要请专业的的人员和团队来进行，本单位执行人员必须具有该方面的专业素养;然后是在使用过程中要严格按照相关的操作流程、操作标准和操作要求来进行，并定期进行设备的养护，防止人为原因对设备质量平衡造成不良影响。通过全方位的努力来减少质量不平衡因素对汽轮机振动故障的影响。

4.2针对转子热弯曲现象问题的解决措施

（1）汽轮机转子弯曲故障对策：汽轮机转子一般工作环境在高温高压的蒸汽之中，若是转子温度的增加较为均匀，则只会引起转子长度的增加却不会造成转子热弯曲，因此，在汽轮机进行工作时，对汽轮机转子进行热平衡，避免转子产生热弯曲现象。（2）发电机转子弯曲故障对策：当发电机的转子震动与冷却介质的温度相关联时，运行人员需要进行转子通风试验来确定汽轮机内部的堵塞部位，及时进行疏通来保证转子的质量;当检修人员怀疑转子热弯曲是由于绕组的局部短路或匝间短路，可以对相关联的电气设备进行实验，来确定短路部位，并及时修理。

4.3针对液压设备渗漏问题的解决措施

液压设备渗漏会对整个发电机组造成影响，如果不能妥善处理发电机组就要停止运行，这对电力企业来说会造成重大的经济损失。因此针对液压设备渗漏问题，必须要有可实施的解决措施，首先企业应该加强处理该类故障的能力，提高处理该类故障的技术水平。其次是要对液压设备渗漏有正确的认识，液压设备的材料本身就是比较特殊，如果出现渗漏现象采用一般的焊接技术无法达到预期的修复效果，如果企业不具有解决该类故障的能力就要考虑换掉设备，但是这样会给企业增加成本投入，并且消耗更多时间，降低经济效益，企业应该做好故障出现的完全准备，提前准备高分子复合材料及专业人士，随时做好处理故障的准备。

4.4针对气流激振带来问题的解决措施

当发电机组因各种原因产生气流激振并影响汽轮机组的运行，使其产生一场震动时，运行人员可直接根据发电机组的不同负荷进行分析，直接调整高压调速气门即可，可直接消除气流激振现象，避免汽轮机出现异常振动，除此外，运行人员直接降低发电机组运行时的升降负荷变化速率，将负荷控制在一定范围，亦可减轻气流激振现象，以此来保证汽轮机组的正常运行，提升发电机的工作效率。

结语

汽轮机异常振动是汽轮机组运行过程中不可避免的常见故障，掌握汽轮机异常振动的特征规律，并通过各种措施将振动控制在一定范围内，同时加大对机组的监视，对于电厂的安全稳定运行具有非常重要的实际意义。

参考文献

[1]蔣国华.汽轮机振动的原因分析及处理[D].华东理工大学，2017.

[2]席伟明.汽轮机振动分析与诊断技术[J].现代制造技术与装备，2016（03）：117-119.

[3]张士杰，王冬.汽轮机振动故障的原因及处理[J].城市建设理论研究，2014（13）.

[4]王彦江，孙华丽，韩恩，等.汽轮机振动故障分析及处理[J].中国石油和化工标准与质量，2012，32（5）：55.

[5]赵利永，姜建强，王锋.浅议汽轮机组的振动故障和处理、保护措施[J].现代制造，2013（18）：57～58.

（作者单位：辽宁红沿河核电有限公司）