汽轮机组开机过程中振动故障分析及处理

陈炜

华电国际邹县发电厂生产技术部 山东邹城 273500

汽轮发电机组动静部件之间碰摩是日常运行中常见故障，转子碰摩会产生复杂的振动情况，而对转子碰摩的研究大多基于理论和实验室数据，由于现场振动特征具有多样化，振动起因多元化，因此实际机组的碰摩情况远比模拟实验复杂的多。转子碰摩故障若不及时发现并处理可能会造成严重后果，例如转轴的永久弯曲，更严重的可能会造成整个轴系毁坏，因此对碰摩故障进行准确判断分析，及时正确处理转子碰摩故障，可有效提高机组的运行安全性。

1 汽轮机振动故障原因

1.1 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[1]。

1.2 机组存在的振动问题

通过对机组振动测试得知，该机存在的主要问题是机组在带负荷6.8MW时，汽轮机前轴X向相对轴振增大至214μm，汽轮机前轴Y向相对轴振增大至155μm。

1.3 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。

2 防范措施

2.1 更换汽轮机前轴瓦

汽轮机前轴瓦主体材料为巴氏合金，更换轴瓦时，安排技术娴熟经验丰富的钳工对轴瓦进行刮削，回装时各部位间隙和配合严格满足安装说明书的要求。

2.2 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[2]。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。

2.3 调整主油泵叶轮套装紧力

通过对主油泵泵轴进行激光熔覆，然后上车床重新加工外圆，保证主油泵叶轮孔径与轴径有约30μm的过盈配合量，重新铣键槽和加工键，并回装到位。

2.4 针对转子质量不平衡问题

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。

2.5 机组振动情况分析及处理措施

发电机转子在3号、4号轴承位置受到碰摩，在直径方向上受热不均匀引起热弯曲，产生旋转性不平衡。当转子热弯曲产生的不平衡量与转子不平衡量完全重合时，呈现的振动最大；相反，呈现的振动最小。由于碰摩状态近似恒定和持续的存在，碰摩产生的热弯曲所引起的不平衡量基本稳定；4号轴承X方向振动相位在360°内变化，3号轴承X方向振动相位变化范围仅为60°，说明在4号轴承处碰摩产生的振动要大于其原来的振动，在3号轴承处碰摩产生的振动小于其原始振动；3号轴承的动刚度远高于4号轴承，因此4号轴承的不平衡响应高于3号轴承，所以该处的碰摩较3号轴承处会产生更为显著的振动。而浮动油档作为轴瓦的外油档，一般情况下少量的漏油在转子与浮动环之间形成油膜，但是在个别情况下由于漏油量较小，不能满足油膜的正常形成，造成转子与油档摩擦[3]。由于该机组发电机为氢冷，未安装密封瓦，基本可以确定为轴瓦油档与转子碰摩。

2.6 高速动平衡校正

转子做高速动平衡校正，对转子热弯曲角度进行计算，通过在其对面加重一定的计算补偿重量，来补偿热态下的转子弯曲量。转子经高速动平衡校正后，在3000r/min转速下实测数据为：进气侧振动烈度为0.247mm/s，排气侧振动烈度为0.373mm/s，低于允许振动烈度值1.5mm/s，试验合格。

3 结语

综上所述，汽轮机振动故障受多种因素的影响，其中包含其本身一些材料的影响，人为因素的影响及长期运行设备老化等影响，不同原因的单独作用或多重作用导致汽轮机振动故障。在电力企业中，可以根据日常的工作经验和专业的技术团队，对电力设备中汽轮机进行定期进行维护和保养，对可能出现的故障进行逐一排查，并且随时做好处理故障的准备，确保汽轮机可以稳定运行，帮助电力企业长期稳定运行。