浅议汽轮机振动机理及影响因素

张强

（辽河油田电力集团公司热电厂，辽宁 盘锦 124000）

1 汽轮机转子机械设计误差

转子是汽轮发电机的一个核心部件之一，转子的旋转中心与其质心应该重合，但是由于设计或生产缺陷，就导致两个中心不一致，产生了离心力，引起机组的振动一场。所以对于转子在进行机械安装时，一定要进行不同转速下的平衡试验，保证转子能够达到高速动平衡，不会产生离心力而引起振动故障。

汽轮发电机转子不平衡的另外一个原因，转子加工精度不够，后期的装配工艺较差。从加工企业来说提高机械加工精度，保证装配质量是避免此类故障的最直接的方法。还有就是设计阶段，要选择适当的轴承。汽轮发电机转子一旦产生轻微振动都会直接导致机组的振动；轴承的油膜形成不好也极易诱发油膜振荡而产生振动。

2 汽轮机组装、检修不当

汽轮发电机组在安装过程中的工艺质量不过关，汽轮发电机组的轴承振动的检修不当都有可能导致机组振动。针对实际的安装和检修经验，我们总结了一下几个方面的因素。

2.1 轴承特性因素

轴承自身特性会产生振动的影响，主要包括轴瓦的紧力、顶隙和连接刚度等几个方面。轴瓦紧力和顶隙主要影响轴承的稳定性，如果轴承的稳定性太差，在外界因素的影响下容易使机组振动超标。轴承的连接情况主要对轴承刚度产生影响，若轴承刚度不够，在同样大小的激振力下引起的振动较大，所以必须将轴承各连接螺栓拧紧。

2.2 机组中心部件因素

机组中心应包括转子与汽缸或静子的同心度、支撑转子各轴承的标高、轴系连接的同心度和平直度。如果转子与汽缸或静子的同心度偏差过大，则可能会引起汽流激振、电磁激振和动静碰磨。若发生碰磨，则会使转子发生热弯曲而引起不稳定普通强迫振动。当联轴器法兰外圆与轴颈不同心、联轴器法兰止口或螺栓孔节园不同心、端面瓢偏、连接螺栓紧力明显不对称时，不论圆周和端面中心数据调整的如何正确，当把连接螺栓拧紧后，都会使轴系不同心和不平直。当转子处于旋转状态时，轴系同心度和平直度会直接产生振动的激振力，引起机组的振动。

2.3 滑销系统故障因素

汽轮机组带负荷受热系统膨胀，为了避免自由膨胀，我们所采用的滑销系统可以引导机组有序膨胀。当滑销系统出现故障卡涩时，机组的膨胀受到限制引起机组较大的振动，严重时以至于不能开机或者引起动静碰磨，从而造成更大的破坏。

2.4 转子与静子间隙因素

正常情况下发电机转子与静子之间都存在间隙；当汽轮机与轴封之间的间隙过大时可能会引起蒸汽外漏或者空气内漏，从而影响机组的效率和真空；当然当汽轮机转子与汽缸之间的间隙过大时，汽轮机内效率会降低；当发电机转子与静子之间的间隙过大时同样会影响发电机的效率。

2.5 中心孔浸入异物因素

目前我们所用的汽轮机转子大轴大都留有中心孔，在中心孔两端用堵头封堵，在检修期间如果不慎让异物（包括油、水等）进入中心孔，在转子装复回原后开机，机组肯定会出现振动异常的现象。

2.6 其他内部活动部件因素

如果在检修期间，不慎将活动部件进入汽轮机，大修后开机活动部件可能在汽流的冲击下撞伤甚至损坏汽轮机叶片，造成事故的发生，最终导致机组振动；另外活动部件还可能引起内部短路，这将会对机组振动的诊断带来困难。

3 汽轮机组运行过程振动产生原因

如果在制造、安装和检修都没有质量问题，但是还是产生了机组的振动，那么我们必须从机组的运行状况来分析产生振动的原因了。

3.1 润滑油温

轴颈在轴瓦内的稳定性如何决定了机组诱发振动的可能性有多大，当稳定性太差时，外界因素的变化很容易引起机组振动的产生。而润滑油在轴瓦内形成的油膜如何又是影响转子稳定性的一个重要影响因素，油膜的形成除了与轴承乌金有关外，还有一个重要因素就是润滑油油温，润滑油油温应该在一个合理的范围内，过高过低都对油膜的形成不利。

3.2 操作不当机组膨胀不畅

机组的滑销系统对机组振动的影响情况，而机组的膨胀是受其滑销系统制约的。如果运行人员操作不当，机组也会出现膨胀不畅的问题。最明显的例子是在开机过程中，当机组的暖机时间不够或者升速加负荷过快，则机组各部分的膨胀就不一样，这样一方面会产生热应力，减少机组的寿命；另一方面就会引起过大的膨胀差，从而影响机组的开机过程。当机组的膨胀不充分时，极易引起机组的动静碰磨而产生振动。

3.3 转子电流不稳定

当电流通过发电机转子时会产生热量，这部分热量就要会使发电机转子产生膨胀，当发电机转子本身存在一定量的质量不平衡时，由于膨胀会使该不平衡量产生的力矩发生改变，从而引起机组的振动变化；当发电机转子自身存在膨胀不均时，即使冷态情况下质量平衡较好，也会由于膨胀的不均匀性产生动态的质量不平衡，而这一质量不平衡在发电机转子恢复到冷态时也会随之消失。另一方面，如果发电机转子内部本身存在短路情况，当电流通过发电机转子时会产生局部放热过大的现象，此处的转子由于受到较多的热量堆积而使膨胀较大，这就与其他地方的膨胀产生差别，又会形成一动态的质量不平衡。

3.4 机组真空和排汽缸温度

机组真空和排汽缸温度总是相辅相成的，其中一个因素的变化必然引起另一个因素的改变。对于轴承座坐落在排汽缸上的机组来说，排汽缸温度的变化主要表现在对轴承座标高的影响上，所以会对机组的振动产生影响。

3.5 汽轮机产生断叶片

汽轮机发生断叶片时，转子的质量分布明显发生改变，因此机组的振动会发生明显的变化，这种情况在现场有时可能不会被察觉，因为振动的变化既包括振动大小的变化也包括振动相位的变化，而现场大多数仪表只能监视振动大小的变化。为了尽量避免断叶片的现象发生，除了在设计制造和安装检修期间采用适当的措施来保证外，运行中在增减机组负荷时应尽量平稳。

3.6 轴封进汽温度

在运行规程所允许的范围内调整轴封进汽温度会对机组的振动产生一定的影响，每一轴封的进汽温度都不一样。轴封进汽温度对机组振动的影响主要表现为进汽温度对轴承座标高的影响和温度对端部汽封处动静间隙的影响，这两方面对机组振动的影响机理在前面已经述及。

汽轮机组的振动故障诊断直接影响汽轮发电机组运行的安全和发电厂的经济效益。不论在生产运行中，还是在设备安装过程中，必须对其进行严格的工序控制和质量监督，做到防患于未然，为以后的生产运行打好基础，从而提高发电厂的经济效能，有利于发电厂的长期稳定、经济运行。

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