汽轮机振动故障的类型与排查方法汇总

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影响汽轮机稳定运行的因素有很多，一旦电厂汽轮机运行过程中出现故障，将会直接影响发电系统的正常工作。汽轮机组的振动是机组运行必须要监测的一个非常重要的参数，因为当机组振动超过规定的范围时，将会引起设备的损坏，甚至造成严重后果：

  · 使转动部件损坏。当机组振动过大时，会使叶片、围带、叶轮等各部件的应力增加，从而产生很大的交变应力，导致疲劳而损坏；

  · 使机组动、静部分发生磨损；

  · 使各链接部件松动；

  · 直接造成运行事故。当机组振动过大，同时又发生在高压缸端侧时，有可能危及保安器误动作而发生停机事故。

常见汽轮机振动故障类型

1. 轴承的轴向振动

引起轴承轴向振动过大的原因有如下几点：

  · 弯曲的转子在旋转时，轴颈产生偏转，轴颈在轴瓦内的油膜承力中心沿轴向随转速发生周期性变化，从而引起轴承座的轴向振动。

  · 轴瓦受力中心跟轴承座几何中心不重合。

  · 轴承座不稳固。

挠曲的转子在旋转时，将力图使轴瓦及轴承座作相应的偏转，但轴承无法追随轴颈的偏转只能形成轴向振动。轴向振动的幅值同转子的挠曲程度成正比，而各轴承振动的相位则取决于转子挠曲弹性线的形状。在一阶临界转速附近转子2个轴承的轴向振动相位相反。而在二阶临界转速附近转子2个轴承的轴向振动相位则相同。

2. 汽流激振

一般情况下，汽轮机组中的高中压转子是发生汽流激振的主要部件。其原因是汽轮机内流中的蒸汽会发生一定程度的膨脹，这样一来，一方面会使高中压转子产生切向力转矩，另一方面还会产生一个从高压端到低压端的轴向力，在这2种外力作用下，高中压转子的叶片会在不均匀汽流的冲击作用下使汽轮机转子发生汽流激振这一故障。

3. 转子热弯曲

所谓的汽轮机转子就是指汽轮机组中能够转动的部分，同时转子承担着汽轮机能量转化的重要任务，而转子热弯曲故障的产生与转子本身工作温度以及蒸汽的参数设定值有一定的关系。目前，转子热弯曲故障多在汽轮机组冷态起机定速带负荷运行中发生，这是因为在这种工作条件下，转子工作温度较高，同时叶片、叶轮和主轴在高速旋转下，会受到较大的离心应力，进而容易发生弯曲形变，如果转子发生热弯曲故障后仍不采取措施，那么还将会导致摩擦振动等其他故障的产生，影响电厂发电机组运行安全。

4. 摩擦振动

在长时间运行状态下，汽轮机转动部分如叶栅、叶轮主轴等，会在外力和高温条件等作用下产生一定的热弯曲故障，进而对转动部分原来的稳定状态造成一定的破坏，最终产生摩擦振动故障。在这种情况下，汽轮机振动信号仍保持在工频状态，但是在转子以及其他因素的作用下会经常发生分频、倍频以及高频分量的现象，甚至有时还会有波形削顶这一异常现象的发生。另外，汽轮机转子在产生摩擦振动故障情况下，其振动频率和幅值存在波动的基本特征，一旦这种故障存在时间过长，将会导致涡动现象的发生。

汽轮机振动故障排查方法

1. 修改轴承盖振动保护动作逻辑分析

一般汽轮机组都设有轴承盖振动检测信号，信号经TSI检测柜，按“或”逻辑执行保护动作，只要有一个信号越限，即发生停机动作。这样，在运行中极易发生由于单一信号误动造成机组停运的事故，给电厂的安全和经济造成巨大损失。为避免此类事故的发生，需将原逻辑关系改进，提高机组盖振动保护的安全可靠性。

2. 保护回路校验分析

探头校验完毕后，回装时要注意安装牢固，接线端子处用胶带缠紧，做好绝缘措施，防止接点处粘连出现短路现象；并要对信号电缆进行绝缘测试，保证信号传输的准确性，对TSI柜内接线进行规整。

3. 油膜振荡排查措施分析

通过以上对油膜振荡发生原理分析可知，如何提高轴承和转子工作稳定性和安全性是故障处理的关键，而为了达到这一目的必须要减小二者相互之间的摩擦作用，这可以通过使用压力和湿度都是以润滑油来实现，同时还应当减少润滑动力的粘度值，以避免油膜承载力过大。在故障处理过程中切不可使润滑油的粘度过大，以免影响油分布的均匀性，导致相互之间的摩擦力增加。另外，油膜振荡故障还可以用减小轴瓦顶部间隙、增加上轴瓦轴承合金宽度、缩减轴颈和轴瓦接触角等多种方式来进行解决。

4. 汽流激振排查措施分析

通过对气流激振故障产生原理分析可知，在进行该故障排查解决的过程中，首先应当对汽轮机转子的稳定平衡状态进行检查分析，查看转子质量中心是否和旋转中心处于相同的运行状态。另外，电厂技术人员在平常检查过程中应当对汽轮机组转子的振动运行数据进行详细记录，并与机组满负荷状态下的振动数据进行整合分析，制定转子的振动曲线图，通过对曲线的观察和分析，判定转子运行的状态。

5. 转子热弯曲故障排查措施

由于汽轮机转子工作区域在蒸汽区，因此热弯曲故障的发生较为常见，因此设计人员在进行设计的过程中应当使用耐腐蚀性强、耐高温的材料作为机组转子的制作材料。另外，如果汽轮机转子发生了热弯曲故障，技术人员应当立即将故障转子取下进行更换，以彻底解决机组振动故障问题。

6. 摩擦振动故障排查措施分析

通常情况下，汽轮机转子运行的环境比较复杂，它在运行过程中不仅会受到高速旋转和气流冲击作用力，同时高温、潮湿以及高压的工作环境会对转子造成一定的破坏，影响机组转子的安全稳定运行。因此，火电厂应当对转子日常的保养和检查工作给予高度的重视，一旦检查过程中发现故障，维修技术人员应当立即采取解决措施，对产生摩擦振动的部件进行必要维修，而如果机组部件维修价值不高应当进行更换，以消除摩擦振动对汽轮机运行造成的不利影响。

综上所述，汽轮机作为热电厂发电系统的重要组成部分，对电厂安全稳定运行具有十分重要的影响作用。但是汽轮机运行稳定性会受到诸多因素的影响，尤其是振动故障问题的发生将会严重影响发电机组的正常运行，因此，电厂应当对汽轮机振动故障排查工作的进行给予高度的重视，特别是对一些常见的振动故障应当进行详细分析，并制定相应的解决措施，为电厂发电系统稳定安全运行提供坚实的保障。

来源：发电厂全能值班员技术交流微信公众号（ID：fdcyx55），文章节选自《浅谈热电厂汽轮机振动故障排查分析》科技创新导报，作者：徐玥。