汽轮机高压转子振动波动分析

葛瑞强

摘要：电厂生产运转过程中最重要的一个组成部分就是汽轮机，很大程度上会对电厂运转的安全稳定带来影响。对电厂汽机进行调整期间常常会发生振动情况，如果振动情况非常大会造成严重危害，比如振动情况非常大，汽轮机的轴承很容易被损害，甚至出现破损情况。轴承因为振动过大而承受不住发生变形、弯曲等情况，这样既会对汽轮机的正常运转带来影响，而且也会对汽机房造成威胁。某电厂发电汽轮机组在运行中出现了高压轴振动波动的现象，对振动现象进行原因分析和故障诊断，确定为积碳碰磨，进行了处理，得到了检修验证，解决了振动波动的现象。

关键词：汽轮机；振动波动；故障诊断

引言

某电厂发电汽轮机组为超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽轮机。机组功率660MW，主蒸汽流量1993.6t/h，压力24.2MPa，温度566℃，工作转速3000r/min，额定背压13.0kPa。机组整个轴系由高压转子、中压转子、低压转子和发电机转子构成，分别由1至8号支持轴承支撑，其中1、2号支持轴承为六瓦块可倾瓦结构，其余为椭圆瓦结构，推力轴承位于2号轴承后端。机组在稳定运行4年以上时间后高压轴振动出现随机波动现象。

1振动现象

汽轮机组机组在稳定运行四年以上时间后高压转子轴振动出现随机同步波动现象，随后振动波动的频率和幅度都明显增大，有时一天波动数次。其中1号轴承X/Y方向轴振由正常时的20μm/12μm左右增大到最大达75μm/70μm左右，2号轴承X/Y方向轴振由正常时的38μm/40μm左右增大到最大达135μm/105μm左右。

2故障诊断

1、2号轴振动变化以1倍频为主，振动幅值变化的同时，相位也出现一定的变化。常见的1倍频振动有转子质量不平衡，转子安装部件松动，转子裂纹，轴系不对中，基础松动，轴承磨损，轴承松动，动静碰磨，传感器支架松动等。振动波动呈现出很强的随机性，与负荷、蒸汽参数、轴承金属温度、汽封供汽温度、高中压内壁温差、高压缸胀差、左右热膨胀、润滑油参数的变化无关。振动首先爬升到一定的高位，又在未进行参数调整的情况下能自然回落到正常水平。从振动波动随机性可以排除汽轮机转子本身的动不平衡及转子弯曲，也可以排除轴系不对中及基础松动、轴承磨损，轴承松动等原因；从振动时大时小现象可以排除转子裂纹的可能性；从振动1、2号轴承四个传感器均出现该现象可排除传感器支架松动原因；从多次波动的相位变化关系可排除转子安装部件松动的可能性。故障原因可集中在动静碰磨。

机组动静碰磨是指转轴旋转过程中，转动部件与静止部件之间的间隙小时，发生接触、碰撞的现象。汽轮机动静碰磨原因有动静间隙过小、转轴振动过大、转子与轴承不对中、汽缸和轴承座的跑偏变形、缸体内有活动部件等。汽轮机组机组动静碰磨常发生的转子和固定油挡、汽封、浮动油挡、发电机转子密封瓦这些部位。本机组未采用浮动油挡；机组已平稳运行四年，且振动波动时所有运行参数正常，转子和汽封碰磨的概率小；振动波动发生在高压1、2号轴承，不符合发电机转子和密封瓦的碰磨的特征。动静碰磨应为转子和固定油挡发生了积碳碰磨。

3积碳碰磨

机组运行时，高中压缸周围尤其是两端轴封处温度较高。当现场环境较差，大量灰尘进入厂房，油挡中的积油与抽油烟机风机作用下吸入油挡的灰尘混合后形成油垢，油垢在高温作用下产生的较为坚硬的碳化物。当碳化物生长到一定的高度，转子与静子部分间的间隙消失，出现动静碰磨，使转子产生热弯曲，振动增大。但相对于金属，碳化物硬度稍弱，摩擦到一定程度后，碳化物坚硬部分磨掉，同时碰磨也将碳化物挤向油挡底部，动静间隙出现后碰磨振动消失，转子变直、振动恢复。当产生的油垢及碳化物由生长又到一定的高度，再次与转子产生动静碰磨，振动又会爬升，周而复始。

4故障处理

要消除高压转子与油挡碳化物发生动静碰磨，就必须阻止碳化物在油挡中生成。油垢碳化是灰尘、油烟和高温的共同作用，因此，可采取防止高温蒸汽泄露、建立隔热、阻止油垢堆积等措施。针对积碳碰磨的现象，在保持运行和停机检修时可采取以下措施。

运行方面：

（1）适当降低轴承箱的负压。通过降低轴承箱内的负压值，可以缓解对油挡外空气的吸入量，即减小进入油挡的灰尘量。

（2）试验加大润滑油进油量。试验提高润滑油压，试验是否能够稀释油泥，通过卸油口排除，阻止其形成碳化物。检修方面：

（1）检查气封，对积碳进行清理。

（2）降低1、2号轴承油挡处温度。通过增设隔热板，降低油挡处温度，使油泥无法进一步形成碳化物。

（3）适当增大轴承下油挡的泄油孔数目和直径。通过泄油面积的增大，保证喷射到油挡上的润滑油能及时冲走油垢混合物，并顺利通过油挡泄油孔排出。

5结果

首先进行降低轴承箱负压和加大润滑油进油量试验，两种措施对振动波动的影响并不明显。为保证设备正常生产，同时也因振动最大值未达到停机值，决定观察机组运行，等合适机会停机检修。在今年的例行检修中，发现1号轴承油挡处有明显的积炭。对积碳进行清理后再次运行四个月至今，1、2号振动值在20um，未再出现振动波动情况运行平稳。

6探究汽机运转调整中的有效对策

6.1加强滤油机的安装操作

滤油机在安装过程中，有关员工需要进行更好地配合工作，通常来看，其是汽轮机对润滑油杂质进行过滤中主要用的设备，若对该设备不能进行更好安装，就会使主油箱内的润滑油干净程度没有办法得到很好保证。在这样的前提下，有关工作人员对滤油机进行安装过程中，一定要严格保护该设备。保证对其进行安装操作过程中，由专业工作人员进行监管，并且安装工作人员还要保证能对该设备的安装信息进行更加全面地收集，对于安装的地方进行测量，确保其安装具有科学合理性，严格控制滤油机滤网安装过程，保证能够更好过滤杂质，最重要的就是要确保汽轮机可以满足正常运转条件。

6.2科学处理油系统故障情况

日常养护过程中，员工通常都会将管道内污垢清理工作忽视掉，想要保证油桶内不会渗入过多杂质，就要确保输油管道的干净。实际工作期间可以运用两台油泵达到循环操作，在管道口有效添加过滤网，并且还要对输油管道以及储油桶进行定期清洁，每日都要更换过滤网，对过滤网上面所出现的杂质要进行仔细观察，这样可以更加了解管道干净整洁的重要性。

6.3优化蒸汽机辅机

汽轮机发生故障后难以进行有效的检修，电厂将在一定程度上停机。相关人员需要在日常工作过程中对汽轮机进行例行检查，认真检查安全隐患，同时，需要对问题的高危部位进行处理。同时，在日常工作过程中，也要制定合理的辅助运行计划，确保汽轮机发生故障时能在第一时间得到有效修复，从而保证电厂的生产。蒸汽机辅助设备的合理优化是具体操作过程中不可缺少的工作内容。相关人员需要对汽轮机组多加关注，及时检查其相关指标，确保数据不稳定能及时处理，并对检修过程进行严格记录。

结语

总之，汽轮机实际运转期间，经常会出现叶片损坏、汽轮机振动大等一些问题，正因如此，很大程度上会对汽轮机的正常运转带来不利影响。在此基础上，全面解析火电厂汽轮机运行调整中常发生问题及相应的解决方案，具有重要的现实意义。

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