汽轮发电机组常见振动故障机理分析

李志存

汽轮发电机组本身体量较大，运行精密，在运转的过程中如果受到外部因素或缺陷影响，很可能会导致整体发电机组都无法正常运行。基于此，本文对现阶段汽轮发电机组在运行的过程中常见的问题进行分析，并以此为基础寻找更为合适的提高汽轮发电机组应用效率的方式。

1 质量不平衡导致振动故障

转子质量不平衡是导致汽轮发电机组出现故障最大的因素，据相关数据显示，汽轮发电机组有80%的故障都是由转子质量不平衡导致。转子质量不平衡的主要诱因是转子的质心与旋转轴线不重合，转子在旋转的过程中会受到惯性和向心力等因素的影响而导致转子的旋转角度出现偏差，最终引起发电机组无法正常运行。想要判断汽轮发电机组出现的故障是否是转子质量不平衡，可根据以下两个点：第一判断汽轮发电机组在运转的过程中是否工频振动在整个汽轮发电机组运转信号中占据主要成分；第二是判断汽轮发电机组震动的频率，是否存在一定的规律性。

2 转子不平衡导致振动故障

汽轮发电机组出现转子不平衡的故障，主要原因有三个：第一原始质量不平衡。原始质量不平衡是导致出现转子平衡的最主要的因素，而导致出现原始平衡的因素也非常多，例如转子在生产的过程中因为受到加工工艺的影响而导致出现工艺上的偏差，或者转子在安装的过程中受到安装工人的操作方式影响导致安装位置出现偏差等原因都可能会导致转子原始质量不平衡；第二表现为转子在转动的过程中受到外力过大影响而导致零部件出现松动或飞脱的现象。汽轮发电机组在运转的过程中转子的转动速度是非常快的，而如果转子或其他零部件存在质量上的缺陷，很容易在高速的运转状态下出现飞脱现象，飞脱现象的出现具有一定的偶然性；其次表现为出现松动的部位可能会有垫片，护环，转子线圈等防护工具。这是因为转子在转动的过程中并不是单一的围绕某一零部件做持续相同运动，转子在运转的过程中受到速度或惯性等其他因素影响，很容易导致转子出现震动或波动的现象，最终导致转子质量不平衡；第三表现为旋转部位的质量不均匀或出现腐蚀等现象。这是因为对于汽轮发电机组的养护措施不到位所导致，部分设备在运转的过程中必然会出现磨损等现象，针对这部分零部件应进行及时更换，避免出现更大的问题。

3 转子弯曲导致振动故障

转子弯曲可分为转子热弯曲和转子永久性弯曲。这其中转子热弯曲的主要表现为转子热弯曲所引起的质量不平衡现象会导致汽轮发电机的工频振动出现周期性变换的迹象。转子热弯曲通常是可以恢复性弯曲，主要因为转子在高速运转的过程中，受摩擦力的影响而导致转子表面出现快速升温软化，最终导致弯曲现象，而这一弯曲现象会随着转子降温之后而恢复原状；其次是转子的永久性安全，当转子所受最大内应力超出了转子的构成材质本身所能承担力的极限，这部分内应力会对转子产生永久性损伤，可表现为转子出现弯曲或变形的形象，称之为永久性弯曲。通常来讲转子的永久性弯曲是非常严重的设备事故，需要对这部分零部件进行及时更换，将损失降到最低。

4 动静部件摩擦导致振动故障

汽轮发电机组动静部件的摩擦问题，是制约汽轮发电机组实现正常运行的非常重要的问题，并且这一问题随着现代科技的不断发展而出现随之加强的“逆发展”现象。这是因为当代对于汽轮发电机组设计的体量逐渐减小，零部件之间的间隙相应减小，如此一来转动的部件与静止的部件必然会产生摩擦现象，而这一摩擦现象会对整体汽轮发电机组造成非常大的影响。集中表现为工频振动更为复杂。严重的动静部件摩擦，甚至会导致出现转子永久性弯曲或损坏轴承的现象。

5 结构共振导致振动故障

结构共振发生的机理是如果汽轮发电机组的结构系统与激振力存在同一频率的话，会导致两者出现共振现象，这就是所谓的结构共振。结构共振是较为典型的小激振力引起高振幅的现象，这其中激振力并不是作为主要引起结构共振的因素，结构系统的振动频率决定了结构共振的严重程度。

6 结构刚性不足导致振动故障

本文所指的结构刚性是一种相对广义上的概述，结构的刚性即可集中体现为结构的刚度，指的是材料本身硬度方面的要求不足以完成材料在汽轮发电机运行中的实际强度。而结构刚性不足产生的原因有很多，其中表现最为明显的是在对汽轮发电机组材料应用强度具体计算方面出了差错，这是因为对于汽轮发电机组材料应用强度的计算公式在行业内尚未形成较为统一的意见，各个制造机构在计算的过程中所应用的方式过于简单或对于各个系数的把控程度较弱；另一方面材料生产之后尚未形成完善的验证方式，生产的过程具有一定的盲目性，生产出来的产品不能满足实际应用要求。

7 转轴裂纹导致振动故障

转轴裂纹指的是转轴在运转的过程中外部压力的影响导致转轴本身出现裂纹的状况，转轴裂纹一旦产生之后对于转轴两边会造成质量和刚度不对称的现象，尤其是转轴裂纹一旦出现扩大的迹象，对于整个系统的运行都会产生非常恶劣的影响，例如汽轮发电机组在工作过程中的叶片飞出等现象都是因为转轴裂纹的恶性发展所导致，而这一现象的出现不但会影响到汽轮发电机组的正常运行，甚至会对工作人员的生命安全造成影响。

8 结语

综上所述，汽轮发电机组在运行的过程中可能会导致缺陷或损坏的因素非常多，接下来工作的重心必然放在更加详细的分析汽轮发电机组在运转的过程中可能存在的问题，针对这部分问题形成合理的解决方式。