25MW汽轮机异常振动因素分析 汽轮机振动大的原因

　　中图分类号：U224.5 文献标识码：A　　摘 要：汽轮机组异常振动是汽轮机常见故障中较为复杂的一种故障。由于机组的振动往往受多方面的影响，因此，汽轮机异常振动因素的分析就显得尤为重要，只有查明原因才能对症下药。针对运行中导致汽轮机异常振动的各个原因分析是解决汽轮机异常振动的关键。
　　关键词：汽轮机组 异常振动 运行
　　汽轮机组担负着火力发电企业发电任务的重点。由于其运行时间长、关键部位长期磨损等原因，汽轮机组故障时常出现，这严重影响了发电机组的正常运行。只要跟机本体有关的任何一个设备或介质都会是机组振动的原因，比如进汽参数、疏水、油温等等。如果在机组设计制造、安装和检修期间各方面都能保证质量，那机组就不会发生振动大而影响运行了吗？答案是否定的，机组的振动除了与上面阐述的各方面因素有关外，还与机组的运行状况存在很大的关系。
　　一、机组膨胀
　　机组的滑销系统对机组振动有影响，而机组的膨胀是受其滑销系统制约的。当滑销系统本身不存在问题时，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。电冶公司的#1机组试运过程中就遇到类似的情况。试运中，因为冷态时间较长，暖机过程显得格外漫长，热膨胀也时时不能达到要求，在热膨胀达到0.3mm时，机组转速冲至3000转/分。冲转过程中，过临界#3瓦振动一度达到1.2mm以上，即使不在临界转速区间，3000转/分时，#3瓦的振动也达到了0.7mm左右，不能维持正常的运行。因此，当时决定降低转速至1200转/分，此转速下机组振动不明显，中速暖机直至热膨胀超过0.5mm。实践证明热膨胀对振动的影响是明显的，当热膨胀超过0.5mm后，按照既定冲转曲线冲至3000转/分，过临界最大振动0.8mm左右，3000转/分时，最大振动0.31mm。而且通过反复的试验论证和检查振动曲线，发现#1机在热膨胀值达到0.382mm时，振动处于较为波动的状态，当热膨胀超过0.382mm后，振动有较为明显下降。并且随着热膨胀的不断增大，各瓦的振动也趋于稳定。
　　二、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。#1机组带12MW负荷后，润滑油温控制在35—45℃之间，但之后振动又出现波动，#3瓦振动逐渐增大至0.5mm，而且还有继续增大的趋势。此时润滑油温为40℃。通过分析发现，润滑油温的上升和下降极易造成#1机组振动的变化，而且润滑油温在超过42℃时，振动明显有下降趋势。因此规定#1机组的润滑油温应保持在42—45℃，以保证机组的正常稳定运行。在此后的运行中，也证明#1机组振动对润滑油温较为敏感，润滑油温维持在43℃左右时，能够保证机组的振动和各瓦回油温度在正常范围。
　　三、轴封进汽温度，机组真空和排汽缸温度
　　每一轴封的进汽温度都不一样，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。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。进汽温度对轴承标高的影响：不管是汽轮机还是发电机转子，其两端都是由轴承支撑的，如果轴封进汽温度不均匀或者过低过高造成两端的轴承标高不在设计要求的范围内，那么转子两端轴承的负荷分配就不合理。负荷较轻的一边，轴瓦内的油膜将会形成不好或者根本不能建立油膜，这样就会诱发机组的自激振动、油膜振动和汽流激振等；而负荷较重的一边，由于吃力太大，会引起轴瓦温度升高，当轴瓦乌金温度达到一定值时，很容易产生轴瓦乌金过热现象，从而造成机组的振动。汽轮机转子与汽缸和汽、轴封之间以及发电机转子与静子之间都存在间隙。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。但是，它们之间的间隙又不能过小，否则将引起动静碰磨，会使机组的振动超标。因此合理调整隔板汽封、端部汽封以及发电机转子与静子之间的间隙是非常重要的。
　　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。机组运行中，尤其是在机组启动过程中，及时对机组真空及排汽缸温度的调整，使机组真空保持在-0.083Mpa以下，而排汽缸温度也尽量保持在较高水平（80℃左右）。这样有利于启动过程中的机组较快的膨胀，降低振动发生概率。
　　三、叶片断落
　　当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。
　　2009年9月18日，我厂#2汽轮机发生断叶片事故。这次的断叶片事故，造成#2机组各瓦振动明显增大，机组不得不紧急停运的严重后果。事故发生时，当时机组各参数正常，各瓦振动均在0.3mm以下，机组声音正常，突然机组各瓦振动增加，#1、#2瓦、#3瓦增至0.6mm以上，如表2，但其他个参数都正常，经分析为汽轮机叶片断落，立即破坏真空紧急停机。在停机惰走到1700转/分钟时，#1瓦振动上至1mm，到400转/分钟时又正常。然后又重新冲转，当转速升至2500转/分钟时，#1瓦振动达到2mm以上，紧急破坏真空停机。打开汽缸后检查，发现末二级叶片断落。虽然叶片断落是造成汽轮机突然振动增大的极端情况，但我们也必须在运行过程中严格控制，防止此类情况的发生。
　　四、发电机转子电流
　　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。
　　结 语
　　汽轮机组的异常振动是一个较为复杂的问题，本人从事汽轮机运行多年，总结出25WM汽轮机运行方面几个异常振动的因素及处理办法，以期起到抛砖引玉的作用。
　　参考文献：
　　[1]赵素芬．汽轮机运行[M].北京：中国电力出版社.1995.
　　[2]河南煤化集团焦煤公司电冶公司.汽轮机运行规程.2008.
　　[3]王国清.汽轮机设备运行.中国电力出版社.2005.
　　[4]汽轮机运行.中国电力出版社.1995.