汽轮机振动大原因及处理方法.docx

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1、大型汽轮机振动大原因及处理方法目录1.前言12.汽轮机振动过大的危害23 .汽轮机异常振动的原因分析与解决方法21. 1.转子质量不平衡引起的振动23. 2.转子弯曲34. 3.中心不正35. 4.油膜自激振荡46. 5.汽流激振47. 6.轴承的轴向振动44 .常见汽轮机振动故障分析及处理54.1. 对汽轮机常见的异常振动进行分析并排除54. 1. 1,汽流激振与故障排除54. 1.2.由转子的热变形导致的机组异常振动特征和原因及其应对措施54. 1. 3.摩擦振动的特征、原因与应对措施64. 2.低压对轮螺栓挡风护板脱落64. 3.配套设备侧轴振超标64. 4.低压侧轴瓦振动超标74 .

2、5.励磁端轴振动超标75 . 6.汽轮机振动大处理方法76 .振动的在线监测87 .结语81 .前言汽轮机的振动大小，是评价汽轮机组运行可靠性的重要指标。对于高速转 动的汽轮机来说，微小的振动是不可避免的，振动幅度不超过规定的标准属于 正常振动。对汽轮机的运转没有影响，但是当振动超过规定限值时，对整个汽 轮机组的运行是有害的，表明机组内部存在缺陷。本文所分析的就是这种振动 过大的异常振动产生的原因和减小振动的方法。2 .汽轮机振动过大的危害汽轮机组振动过大，会使机组内部部件的连接松动，基础台板和基础之间 的刚性连接削弱，或使机组的动静部分发生摩擦，造成转子变形、弯曲、断裂, 甚至是叶片损坏。当

3、机头发生振动时，可能直接导致危机保安器动作，造成停 机事故。当汽轮机动静叶片由于过大的振动而发生相对偏移时，会造成高低压 端部轴封发生不正常磨损。低压缸端轴封的磨损破坏轴封的密封作用，使空气 被吸入负压状态下的低压缸，破坏凝汽器的真空，直接影响汽轮机组的经济运 行。高压缸端轴封的破坏会使高压缸的蒸汽大量向外泄露，降低高压缸做功能 力，甚至会引起转子发生局部热弯曲。泄露的高压蒸汽如果进入轴封系统的油 档中，使润滑油内混入水分，造成油膜失稳，也可能产生油膜振荡，造成轴瓦 乌金熔化。当过大的振动造成轴弯曲时，可能使发电机滑环和电刷的磨损加剧、 静子槽楔松动、绝缘被破坏，造成发电机或励磁机事故。当过大

4、的振动造成某 些紧固螺丝松脱、断裂时，甚至会造成整个汽轮机组的报废。所以，消除异常 振动，是确保安全生产的重要环节。3 .汽轮机异常振动的原因分析与解决方法汽轮机组负担着将热能转化为电能的任务，由于其长时间运行、关键部位 长期磨损等特点，各种故障时常发生，其中，振动异常是汽轮机组常见故障中 最频繁的一种，严重影响了电厂的正常发电。由于振动产生的原因非常复杂， 汽轮机组的任何一个设备或者介质的异常，都可能造成机组振动，比如进汽参 数、疏水、油温、油质等。因此，想要解决汽轮机的异常振动，针对导致异常 振动的原因分析尤为重要，只有查明原因，对症维修，才能最根本的解决问题。造成汽轮机组振动异常的主要原

5、因有以下几种：转子质量不平衡、转子弯 曲、中心不正、油膜自激振荡、汽流激振等。3. L转子质量不平衡引起的振动转子上的装配部件在机械加工时，内孔与转子中心不同心，或部件质量对 转动中心不对称；转子上的叶片、拉金断落或不对称磨损；转子锻件在加工及 处理过程中有过大的残余变形，引起转子永久性挠曲；在检修时，在转子上进 行拆装叶轮和叶片、更换联轴器零件、更换发电机线圈、车削转子轴颈或直轴 等工作，都有可能造成转子质量不平衡。转子质量不平衡是汽轮机振动异常的最主要原因，70%以上的异常振动是 转子质量不平衡引起的，其特点是，振幅与不平衡质量成正比，振动频率等于 转子的振动频率，波形为正弦波，振幅及相位

6、始终保持常数，而与负荷无关。这类振动只需要找好平衡即可解决。由于其发生概率高，解决方便，在汽 轮机组发生振动时，应成为首要分析对象。3.2.转子弯曲转子弯曲引起的振动，由于弯曲的原因不同，各自振动的变现特点也不同。 当转子产生永久弯曲而引起振动时，其特点与质量不平衡时的振动情况相同， 在通过临界转速时振动幅值特别明显地增大；在汽轮机启动、停机过程中，由 于加热或冷却不均匀而引起的弹性热弯曲也会引起振动。可以通过停机重启或 降低转速，延长暖机时间等方法，待转子温度均匀后，热弯曲消除，即可消除 振动。但是，当弯曲造成汽轮机动静部分摩擦时，如果摩擦力很大，将进一步 破坏转子的平衡，使摩擦增大，形成恶

7、性循环，振动波形紊乱，应迅速停机， 否则由于局部过热可能造成转子永久弯曲；用有缺陷的材料来锻造转子，具有 热不稳定性。这种转子随着被加热而出现弹性热挠性变形。由于热不稳定性而 引起汽轮机振动，其幅值与负荷成正比，振幅变化在时间上与负荷变化滞后1-3 小时。滞后时间取决于转子结构、质量和蒸汽参数；转子装配时，可能由于叶 轮与轴的配合不良、键在键槽中歪斜等原因产生挠性变形，引起汽轮机振动。 这种振动常常因为多次启停，造成配合削弱，振幅与相位随之变化。如果转子由于温度不均匀或装配问题造成弯曲，可通过停机重启、降低转 速、延长暖机时间、重新装配等方法恢复的，转子可继续使用。如果转子由于 各种原因已经产

8、生了永久性弯曲，只有更换转子才能消除振动。所以，在转子 制造时的材料监督、装配时的安装精度以及启停机时的转速控制都应尤为重视, 避免造成转子永久性弯曲，影响正常生产。3. 3.中心不正一种是转子轴线中心不在一条直线上。产生这种问题的原因除找中心的质 量不好之外，还可能是汽缸热膨胀受阻、蒸汽管道热膨胀补偿不足。对于核电 厂汽轮机的挠性转轴，两轴线不同心会使联轴器的磨损加速，表面摩擦系数增 大，导致挠性联轴器无法起到补偿调节的作用。另一种是汽轮机与发电机两个 转子之间联轴器中心偏差过大或联轴器有缺陷。对于用挠性联轴器连接的转子, 当联轴器有缺陷不能对中心自动调整时，可能发生振动。当联轴器耦合原件之

9、 间正常啮合被破坏，从而导致传递扭矩在联轴器周上分布不均匀时，也会发生 振动。中心不正的振动特点是波形呈正弦波，振动的频率等于转子的转速，与 机组的工况无关。由于转子柔度与轴承油膜的弹性影响，只有靠近有缺陷联轴 器的轴承才会出现明显的振动。相邻的两个轴的振动相位相反。针对中心不正引起的振动解决方法主要靠检修和安装调试时的细心工作， 从而保证汽轮机组的正常工作。3. 4.油膜自激振荡油膜自激振荡是汽轮机发电机转子在轴承油膜上高速旋转时，丧失动力稳 定性的结果。其特点是振荡主频约等于发电机的一阶临界转速，且不随转速变 化而变化。当汽轮机组发生油膜振荡时，应增加轴瓦比压，方法是缩短轴瓦长度，即 减小

10、长径比，或调整联轴器中心，保证热态时各轴瓦负荷分配均匀。3. 5.汽流激振汽流激振有两个主要特征：一，出现较大值的低频分量；二，振动受运行 参数影响明显，且增大呈突发性。其主要原因是由于叶片受到不均衡的汽流冲 击。对于大型机组，由于末级较长，汽体在叶片末端膨胀所产生的紊流也可能 造成汽流激振。同时，轴封也可能发生气流激振现象。针对汽轮机组气流激振的特点，其故除分析要通过长时间的记录机组的振 动数据，做成成组的曲线，观察曲线的变化趋势和范围。通过改变升降负荷速 率，观察曲线的变化情况，最终有目的的改变汽轮机不同负荷时的高压调速汽 门的重叠特性，消除汽流激振。也就是，确定机组产生汽流激振的工作状态

11、， 采用降低负荷变化率和避开气流激振的负荷范围的方式来避免汽流激振的产 生。3. 6.轴承的轴向振动在测量汽轮机组振动过程中，也会发现轴承轴向振动过大的现象。其振动 特点是频率与转速相同，轴向振动的幅值与转子的挠曲程度成正比，而各轴承 的振动相位取决于转子挠曲弹性线的形状：在一阶临界转速附近，两个轴承的 轴向振动相位相反；在二阶临界转速附近，两个轴承的轴向振动相位则相同。 由于情况比较特殊，将轴向振动归为一种振动现象。其主要原因有三种：一、 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，从而引起轴承座轴向振动；二、轴瓦受力中心与轴承座 几何中心不重合

12、；三、轴承座不稳固。挠性转子在旋转时，将会使轴瓦及轴承 座做相应的偏转，但轴承无法追随轴颈的偏转只能形成轴向振动。针对前两种振动原因的解决方法，前文中都有提到，在此不做复述。对于 轴承座不稳固而引起的振动，做到及时发现，及时加固即可解决。4.常见汽轮机振动故障分析及处理4.1. 对汽轮机常见的异常振动进行分析并排除下面将会详细论述针对引起汽轮机组异常振动的主要原因，包括汽流激振、 转子热变形、摩擦振动等三个主要方面：4. 1. 1.汽流激振与故障排除由于受到不均衡的气流冲击力，导致汽轮机组的叶片会发生汽流激振现象; 而对于末级较长的大型机组来说，发生汽流激振现象的原因可能是由于在叶片 膨胀末端

13、，气体发生流道的紊乱。因此，较大量值的低频分量、振动的增大受 负荷等等具有明显的影响，就成为汽流激振的明显标志。针对这两大特征，根 据较长时间以来对每次机组振动记录的数据进行分析，将相关曲线绘制出来， 再观察曲线的变化规律，总结成书面文字，方便以后的工作。经过一系列的实 验表明，为了避免汽流激振的产生，可以采用降低负荷的变化速率的方式。4.1.2.由转子的热变形导致的机组异常振动特征和原因及其应 对措施引发汽轮机振动的原因还有很多，例如转子发生的热变形。这种情况的发 生在很大程度上取决于转子的温度以及蒸汽参数。转子的热变形大多数都发生 在带负荷阶段，也就是在机组启机定速之后，增加的是一倍频振幅

14、。此时，随 着转子的温度越来越大，材质内应力发生释放，从而引起转子发生热变形。同 时，随着一倍频振动的增加相位也发生变化，从而导致转子发生弯曲变形，就 引发了转子的异常振动。4. 1.3.摩擦振动的特征、原因与应对措施汽轮机的摩擦振动有三个主要特征：一是在转子发生热弯曲或热变形时，会产生新的不平衡力，这时候振动信 号的主频仍然是工频，不过可能会出现少量分频、倍频和高频分量，这是因为 转子受到冲击的影响。二是在汽轮机发生摩擦时，具有波动特性的幅值和相位，其波动可能持续 比较长的时间。但是，如果摩擦比较严重，振动的振幅会急剧增大，其幅值和 相位停止波动。三是汽轮机的降速超过临界状态时，相对于正常升

15、速时汽轮机发生的振动 一般要大很多，转子在停止转动后会发现大轴的晃度有了很明显的增加。5. 2.低压对轮螺栓挡风护板脱落国内多台机组在汽轮机冲转过程中，当转速达到某一数值时，#4、5、6轴 振动突然增大，#5轴振动更是严重超标。紧急停机后，检查发现靠近#5轴承的 对轮螺栓挡风板脱落。挡风板分上下两半，对轮上有一个环形槽，用螺丝把护 板固定在环形槽内。由于飞护板尺寸太小，或是对轮螺栓不合适，导致护板没 有完全固定在环月封n内，在离心力达到一定数值时，把固定螺栓剪断，因此 安装时一定要确认护板尺寸大小合适，并固定于飞环形槽内，不得外露。6. 3.配套设备侧轴振超标发电机#7轴瓦振动超标在国内投产的

16、多台机组中屡有出现，此处一般发生 普通强迫振动，并与励磁电流有关，随其波动。导致此类情况发生的原因是发 电机转子有变化的不平衡质量。例如：自身或其部件发生热变形、护环可恢复 性位移、通风不顺畅、端部线圈热变形、转子与油挡、密封瓦摩擦。还有就是 转子在制造厂“热老化”工艺过程不足。或者是转子线棒、槽楔随励磁电流的变化 发生径向位移或匝间短路等电气故障。此类振动，现场一般的处理措施是：在 低发对轮处加配重，并应兼顾低压缸两侧轴瓦振动。#8轴瓦振动超标，此处轴振动处于合格范围，而瓦振动严重超标。此处振 动与低压侧轴瓦振动超标的原因基本相同，都是属于飞轴承座支撑轴瓦的刚度 不够。因此，现场应注意以下几个环节：在机组的安装过程中，要保证发电机基础的二次灌浆质量，保证轴承座底 板与台板、台板与基础