摘要：汽輪機(jī)作為火力發(fā)電廠(chǎng)三大主機(jī)之一，其安全穩(wěn)定運(yùn)行是保障電力供應(yīng)的基礎(chǔ)。汽輪機(jī)可靠運(yùn)行很大程度上取決于機(jī)組的振動(dòng)狀態(tài)。本文針對(duì)汽輪機(jī)在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)的常見(jiàn)原因進(jìn)行分析，制定出相應(yīng)的防范措施，保障汽輪機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。
??????? 關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；振動(dòng)原因；防護(hù)措施
??????? 一、汽輪機(jī)振動(dòng)原因的危害
??????? 汽輪機(jī)組結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，它由汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子組成。汽輪機(jī)組是在振動(dòng)狀態(tài)下工作的，其振動(dòng)值的大小會(huì)直接影響汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。當(dāng)振動(dòng)超過(guò)某一限值時(shí)，輕者噪音增大，影響轉(zhuǎn)子及其零部件的使用壽命；重者動(dòng)靜部分發(fā)生摩擦，損壞零部件，甚至造成整臺(tái)機(jī)組毀壞嚴(yán)重影響電廠(chǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
??????? 汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)異常時(shí)可能引起的危害和嚴(yán)重后果如下：
??????? 1、機(jī)組部件連接處松動(dòng)，地腳螺絲松動(dòng)、斷裂；2、機(jī)座(臺(tái)板)二次澆灌體松動(dòng)，基礎(chǔ)產(chǎn)
??????? 生裂縫；3、汽輪機(jī)葉片應(yīng)力過(guò)高而疲勞折斷；4、危機(jī)保安器發(fā)生誤動(dòng)作；5、通流部分的軸封裝置發(fā)生摩擦或磨損，嚴(yán)重時(shí)可能因此引起主軸的彎曲；6、滑銷(xiāo)磨損，滑銷(xiāo)嚴(yán)重磨損時(shí)，還會(huì)影響機(jī)組的正常熱膨脹，從而進(jìn)一步引起更嚴(yán)重的事故；7、軸瓦烏金破裂，緊固螺釘松脫、斷裂；8、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)松弛磨損，芯環(huán)破損，電氣絕緣磨破，一直造成接地或短路；9、勵(lì)磁機(jī)整流子及其碳刷磨損加劇等。
??????? 二、汽輪機(jī)振動(dòng)原因的機(jī)理分析
??????? （一）設(shè)計(jì)原因
??????? 軸承選型不合理，造成軸承工作穩(wěn)定性差，因此產(chǎn)生油膜振蕩引起汽輪機(jī)組的振動(dòng)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剛度不夠，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)入熱態(tài)時(shí)產(chǎn)生不平衡或支撐力剛度變化從而引起振動(dòng)；隨熱態(tài)負(fù)荷的增加、各軸瓦振動(dòng)急劇爬升也可能引起汽輪機(jī)組振動(dòng)。以上都是設(shè)計(jì)考慮不當(dāng)所造成。
??????? （二）制造原因
??????? 1、轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的振動(dòng)；2、聯(lián)軸器的加工不精確；3、轉(zhuǎn)子制造缺陷產(chǎn)生的振動(dòng)；4、其他原因。
??????? （三）安裝和檢修原因
??????? 1、軸承標(biāo)高不合理；2、轉(zhuǎn)子中心不正：1.轉(zhuǎn)子與汽缸或靜子的同心度；2.軸系連接的同心度和平直度；3.軸承標(biāo)高；3、軸承特性；4、滑銷(xiāo)系統(tǒng)；5、摩擦引起振動(dòng)；6、轉(zhuǎn)子結(jié)垢；7、轉(zhuǎn)子中心孔。
??????? （四）運(yùn)行原因
??????? 機(jī)組的振動(dòng)除了與上面的各方面因素有關(guān)外，還與機(jī)組的運(yùn)行狀況存在很大的關(guān)系。
??????? 1、機(jī)組膨脹；2、汽缸的上下溫差過(guò)大；3、真空下降；4、軸封供汽帶水；5、軸
??????? 承潤(rùn)滑；6、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流；7、斷葉片。
??????? （五）異常振動(dòng)的原因有以下幾個(gè)方面，汽流激振、轉(zhuǎn)子熱變形、摩擦振動(dòng)等。
??????? 1.汽流激振現(xiàn)象與故障排除
??????? 汽流激振有兩個(gè)主要特征：一是應(yīng)該出現(xiàn)較大量值的低頻分量；二是振動(dòng)的增大受運(yùn)行
??????? 參數(shù)的影響明顯，如負(fù)荷，且增大應(yīng)該呈突發(fā)性。其原因主要是由于葉片受不均衡的氣體來(lái)
??????? 流沖擊就會(huì)發(fā)生汽流激振；對(duì)于大型機(jī)組，由于末級(jí)較長(zhǎng)，氣體在葉片膨脹末端產(chǎn)生流道紊
??????? 亂也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象；軸封也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象。針對(duì)汽輪機(jī)組汽流激振的特
??????? 征，其故障分析要通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間（一年以上）記錄每次機(jī)組振動(dòng)的數(shù)據(jù)，連同機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)的數(shù)據(jù)記錄，做出成組曲線(xiàn)，觀(guān)察曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)和范圍。通過(guò)改變升降負(fù)荷速率，從5T/h到50/h的給水量逐一變化的過(guò)程，觀(guān)察曲線(xiàn)變化情況。通過(guò)改變汽輪機(jī)不同負(fù)荷時(shí)高壓調(diào)速汽門(mén)重調(diào)特性，消除氣流激振。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是確定機(jī)組產(chǎn)生汽流激振的工作狀態(tài)，采用減低負(fù)荷變化率和避開(kāi)產(chǎn)生汽流激振的負(fù)荷范圍的方式來(lái)避免汽流激振的產(chǎn)生。
??????? 2轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致的機(jī)組異常振動(dòng)特征、原因及排除
??????? 轉(zhuǎn)子熱變形引發(fā)的振動(dòng)特征是一倍頻振幅的增加與轉(zhuǎn)子溫度和蒸汽參數(shù)有密切關(guān)系，大都發(fā)生在機(jī)組冷態(tài)啟機(jī)定速后帶負(fù)荷階段，此時(shí)轉(zhuǎn)子溫度逐漸升高，材質(zhì)內(nèi)應(yīng)力釋放引起轉(zhuǎn)子熱變形，一倍頻振動(dòng)增大，同時(shí)可能伴隨相位變化。由于引起了轉(zhuǎn)子彎曲變形而導(dǎo)致機(jī)組異常振動(dòng)。轉(zhuǎn)子永久性彎曲和臨時(shí)性彎曲是兩種不同的故障，但其故障機(jī)理相同，都與轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心類(lèi)似，因而都會(huì)產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類(lèi)似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力。與質(zhì)心偏離不同之處在于軸彎曲會(huì)使兩端產(chǎn)生錐形運(yùn)動(dòng)，因而在軸向還會(huì)產(chǎn)生較大的工頻振動(dòng)。另外，轉(zhuǎn)軸彎曲時(shí)，由于彎曲產(chǎn)生的彈力和轉(zhuǎn)子不平衡所產(chǎn)生的離心力相位不同，兩者之間相互作用會(huì)有所抵消，轉(zhuǎn)軸的振幅在某個(gè)轉(zhuǎn)速下會(huì)有所減小，即在某個(gè)轉(zhuǎn)速上，轉(zhuǎn)軸的振幅會(huì)產(chǎn)生一個(gè)“凹谷”，這點(diǎn)與不平衡轉(zhuǎn)子動(dòng)力特性有所不同。當(dāng)彎曲的作用小于不衡量時(shí)，振幅的減少發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以下；當(dāng)彎曲作用大于不平衡量時(shí)，振幅的減少就發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以上。針對(duì)轉(zhuǎn)子熱變形的故障處理就是更換新的轉(zhuǎn)子以減低機(jī)組異常振動(dòng)。沒(méi)有了振動(dòng)力的產(chǎn)生機(jī)組也就不會(huì)出現(xiàn)異常振動(dòng)。
??????? 1.3摩擦振動(dòng)的特征、原因與排除
??????? 摩擦振動(dòng)的特征：一是由于轉(zhuǎn)子熱彎曲將產(chǎn)生新的不平衡力，因此振動(dòng)信號(hào)的主頻仍為工頻，但是由于受到?jīng)_擊和一些非線(xiàn)性因數(shù)的影響，可能會(huì)出現(xiàn)少量分頻、倍頻和高頻分量，有時(shí)波形存在“削頂”現(xiàn)象。二是發(fā)生摩擦?xí)r，振動(dòng)的幅值和相位都具有波動(dòng)特性，波動(dòng)持續(xù)時(shí)間可能比較長(zhǎng)。摩擦嚴(yán)重時(shí)，幅值和相位不再波動(dòng)，振幅會(huì)急劇增大。三是降速過(guò)臨界時(shí)的振動(dòng)一般較正常升速時(shí)大，停機(jī)后轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，測(cè)量大軸的晃度比原始值明顯增加。摩擦振動(dòng)的機(jī)理：對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子來(lái)講，摩擦可以產(chǎn)生抖動(dòng)、渦動(dòng)等現(xiàn)象，但實(shí)際有影響的主要是轉(zhuǎn)子熱彎曲。動(dòng)靜摩擦?xí)r圓周上各點(diǎn)的摩擦程度是不同的，由于重摩擦側(cè)溫度高于輕摩擦側(cè)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子徑向截面上溫度不均勻，局部加熱造成轉(zhuǎn)子熱彎曲，產(chǎn)生一個(gè)新的不平衡力作用到轉(zhuǎn)子上引起振動(dòng)。