第一篇：加強對汽輪機異常振動的控制確保汽輪機組安全運行

加強對汽輪機異常振動的控制確保汽輪機組安全運行

摘要：汽輪機作為火力發電廠三大主機之一，其安全穩定運行是保障電力供應的基礎。汽輪機可靠運行很大程度上取決于機組的振動狀態。本文針對汽輪機在運行時產生振動的常見原因進行分析，制定出相應的防范措施，保障汽輪機組穩定運行。

關鍵詞：汽輪機；振動原因；防護措施

一、汽輪機振動原因的危害

汽輪機組結構非常復雜，它由汽輪機轉子、發電機轉子和勵磁機轉子組成。汽輪機組是在振動狀態下工作的，其振動值的大小會直接影響汽輪機的安全運行。當振動超過某一限值時，輕者噪音增大，影響轉子及其零部件的使用壽命；重者動靜部分發生摩擦，損壞零部件，甚至造成整臺機組毀壞嚴重影響電廠安全穩定運行。

汽輪發電機組振動異常時可能引起的危害和嚴重后果如下：

1、機組部件連接處松動，地腳螺絲松動、斷裂；

2、機座(臺板)二次澆灌體松動，基礎產 生裂縫；

3、汽輪機葉片應力過高而疲勞折斷；

4、危機保安器發生誤動作；

5、通流部分的軸封裝置發生摩擦或磨損，嚴重時可能因此引起主軸的彎曲；

6、滑銷磨損，滑銷嚴重磨損時，還會影響機組的正常熱膨脹，從而進一步引起更嚴重的事故；

7、軸瓦烏金破裂，緊固螺釘松脫、斷裂；

8、發電機轉子護環松弛磨損，芯環破損，電氣絕緣磨破，一直造成接地或短路；

9、勵磁機整流子及其碳刷磨損加劇等。

二、汽輪機振動原因的機理分析

（一）設計原因

軸承選型不合理，造成軸承工作穩定性差，因此產生油膜振蕩引起汽輪機組的振動；結構設計剛度不夠，發電機轉子進入熱態時產生不平衡或支撐力剛度變化從而引起振動；隨熱態負荷的增加、各軸瓦振動急劇爬升也可能引起汽輪機組振動。以上都是設計考慮不當所造成。

（二）制造原因

1、轉子不平衡產生的振動；

2、聯軸器的加工不精確；

3、轉子制造缺陷產生的振動；

4、其他原因。

（三）安裝和檢修原因

1、軸承標高不合理；

2、轉子中心不正：1.轉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.軸承標高；

3、軸承特性；

4、滑銷系統；

5、摩擦引起振動；

6、轉子結垢；

7、轉子中心孔。

（四）運行原因

機組的振動除了與上面的各方面因素有關外，還與機組的運行狀況存在很大的關系。

1、機組膨脹；

2、汽缸的上下溫差過大；

3、真空下降；

4、軸封供汽帶水；

5、軸 承潤滑；

6、發電機轉子電流；

7、斷葉片。

（五）異常振動的原因有以下幾個方面，汽流激振、轉子熱變形、摩擦振動等。

1.汽流激振現象與故障排除

汽流激振有兩個主要特征：一是應該出現較大量值的低頻分量；二是振動的增大受運行 參數的影響明顯，如負荷，且增大應該呈突發性。其原因主要是由于葉片受不均衡的氣體來 流沖擊就會發生汽流激振；對于大型機組，由于末級較長，氣體在葉片膨脹末端產生流道紊 亂也可能發生汽流激振現象；軸封也可能發生汽流激振現象。針對汽輪機組汽流激振的特 征，其故障分析要通過長時間（一年以上）記錄每次機組振動的數據，連同機組滿負荷時的數據記錄，做出成組曲線，觀察曲線的變化趨勢和范圍。通過改變升降負荷速率，從5T/h到50/h的給水量逐一變化的過程，觀察曲線變化情況。通過改變汽輪機不同負荷時高壓調速汽門重調特性，消除氣流激振。簡單的說就是確定機組產生汽流激振的工作狀態，采用減低負荷變化率和避開產生汽流激振的負荷范圍的方式來避免汽流激振的產生。

2轉子熱變形導致的機組異常振動特征、原因及排除

轉子熱變形引發的振動特征是一倍頻振幅的增加與轉子溫度和蒸汽參數有密切關系，大都發生在機組冷態啟機定速后帶負荷階段，此時轉子溫度逐漸升高，材質內應力釋放引起轉子熱變形，一倍頻振動增大，同時可能伴隨相位變化。由于引起了轉子彎曲變形而導致機組異常振動。轉子永久性彎曲和臨時性彎曲是兩種不同的故障，但其故障機理相同，都與轉子質量偏心類似，因而都會產生與質量偏心類似的旋轉矢量激振力。與質心偏離不同之處在于軸彎曲會使兩端產生錐形運動，因而在軸向還會產生較大的工頻振動。另外，轉軸彎曲時，由于彎曲產生的彈力和轉子不平衡所產生的離心力相位不同，兩者之間相互作用會有所抵消，轉軸的振幅在某個轉速下會有所減小，即在某個轉速上，轉軸的振幅會產生一個“凹谷”，這點與不平衡轉子動力特性有所不同。當彎曲的作用小于不衡量時，振幅的減少發生在臨界轉速以下；當彎曲作用大于不平衡量時，振幅的減少就發生在臨界轉速以上。針對轉子熱變形的故障處理就是更換新的轉子以減低機組異常振動。沒有了振動力的產生機組也就不會出現異常振動。

1.3摩擦振動的特征、原因與排除

摩擦振動的特征：一是由于轉子熱彎曲將產生新的不平衡力，因此振動信號的主頻仍為工頻，但是由于受到沖擊和一些非線性因數的影響，可能會出現少量分頻、倍頻和高頻分量，有時波形存在“削頂”現象。二是發生摩擦時，振動的幅值和相位都具有波動特性，波動持續時間可能比較長。摩擦嚴重時，幅值和相位不再波動，振幅會急劇增大。三是降速過臨界時的振動一般較正常升速時大，停機后轉子靜止時，測量大軸的晃度比原始值明顯增加。摩擦振動的機理：對汽輪機轉子來講，摩擦可以產生抖動、渦動等現象，但實際有影響的主要是轉子熱彎曲。動靜摩擦時圓周上各點的摩擦程度是不同的，由于重摩擦側溫度高于輕摩擦側，導致轉子徑向截面上溫度不均勻，局部加熱造成轉子熱彎曲，產生一個新的不平衡力作用到轉子上引起振動。

2.關于汽輪機異常振動故障原因查詢步驟的分析

生產中經常遇到瓦蓋振、軸振的異常變化，引起振動異常的原因很多。根據振動產生的集中原因，在查找振動主要來源時要注意下面幾個要素：振動的頻率是1X，2X，1/2X等。振動的相位是否有變化及相鄰軸承相位的關系。振動的穩定性如何（指隨轉速、負荷、溫度、勵磁電流、時間、等的變化是否變化）。例如汽輪機轉子質量不平衡會有下列現象：升速時振 動與轉速的二次方成正比，轉速高振動大。特別過臨界時振動比以往大得多。振動的頻率主 要是1X。振動的相位一般不變化及相鄰軸承相位出現同相或反相。振動的穩定性好（在振 動沒有引起磨擦的情況下），且重復性好。根據振動特征與日常檢測維修記錄多方面分析，出故障原因最終排除。另外對于一些原本設計上有通病的機組，要做好心理準備并牢記其故障點，一旦出現情況首先要檢查設計缺陷部件。例如：某三缸兩排氣200MW汽輪機,軸封系統同300MW,現低壓缸的兩端軸承震動常在6、7絲左右，現發現如能維持低壓軸封供汽溫度在120－130度時，振動基本能降到4絲左右。加負荷時振動要上升，穩定一段時間后要下降，如果低壓軸封供汽溫度在150度以上時，振動也要上漲。過分析我們可以看出振動主要發生在#4軸，承，其主要原因是#4軸承座在排汽缸上，支撐剛性太差，對溫度較為敏感，使#4軸承的標高發生變化。東方300MW汽輪機也存在同樣的情況，這可能是設計上的一大通病。針對這一原因，其故障排除要加固#4軸承座的支撐，測量溫度對#4軸承標高的具體影響值，以便在找中心時事先降低#4軸承標高。汽輪機異常振動時汽輪機運行過程中不可避免的故障,同時也是較為常見的故障。在進行此類故障排除時,不能急于拆解機組,首先要根據故障特征進行故障分析,確定故障點后查看機組維修記錄,確認故障點零部件情況。如故障點零部件為剛剛檢修過并更換,因再次確認故障點,確認為改點后進行拆解。一般來講短期內進過維護保養的部件出現故障的幾率遠遠小于維護時間長的部件。因此,在進行

汽輪機異常振動原因分析時要格外注意。機組振動測試結果是研究分析機組運行狀況的重 要技術依據。多年來,不少機組因振動大而拖延了投產期和檢修期。對生產運行來說,接收了振動符合標準的機組以后,還必須加強振動監督,對振動監測做到制度化、經?；?必須在機組振動突然增大達到規程規定值時,及時果斷地將機組停運,防止擴大損壞或對振動雖然增大,但尚未達到規程規定緊急停機數值的異?，F象。值得注意的是，隨著汽輪機功率的增大，在軸承座剛度相當大的情況下，轉子的較大振動并不能在軸承座上反映出來。應該直接測量轉子的振動數值作為振動標準才是合理的，在運行中，一旦發現振動異常，除應加強對有關參數的監視、仔細傾聽汽輪機內部聲音外，還應視具體情況立即減負荷乃至停機檢查。必要時通過各種試驗來分析機組振動異常的原因，采取相應的處理方法及消除措施。

三、汽輪機振動的防護措施

（一）設計制造方面

在汽輪機組未進入現場安裝之前時，業主方應委托正規的監理公司對設計制造全過程進行跟蹤監督，盡可能將設計制造缺陷減小為零。

（二）安裝檢修方面

汽輪機組安裝、檢修過程的控制是減少機組振動最為重要的手段。每一個工序如果不認真加以控制，都有可能增加機組產生振動的因素。故此，筆者認為，在安裝、檢修過程采用有效措施方法對以下幾個環節加以控制，就能夠盡可能地減少汽輪機振動影響因素。

1、聯軸器裝配；

2、控制好軸承軸徑水平；

3、軸系對中；

4、軸承研磨；

5、墊鐵及滑銷系統安裝；

6、確立轉子中心的辦法；

7、動靜部分間隙控制；

8、其他。

（三）運行維護方面

1、監視措施

汽輪機應當裝設軸承振動測量裝置和大軸振動測量裝置，用于監視機組的振動情況，當振動過允許值時，應當發出聲光報警信號，以提醒運行人員注意，及時采取相應措施，以免造成事故。

2、保護措施

機組應裝設振動保護裝置，當振動超過極限值時，發出脈沖信號去驅動保護控制電路，自動關閉主汽門，實行緊急停機，保護機組安全。

3、汽輪機組運行中振動的處理辦法

1.如機組負荷、參數變化大引起振動，應盡快穩定機組負荷、參數，同時注意汽輪機脹差、上下缸溫差變化。2.檢查潤滑油溫、油壓及各軸承溫度是否正常，否則調整油溫、油壓，使其正常。3.就地傾聽汽輪發電機組內部聲音。4.檢查汽輪機上、下缸溫差，若溫差大于42℃，按汽機進水處理。5.如因發電機引起振動，應降低機組負荷，查明發電機轉子、靜子電流不平衡的原因。6.檢查脹差、軸向位移、絕對膨脹。7.若機組振動值超標，立即手動脫扣汽 機，按緊急停機處理。8.運行及停運機組時，嚴格按照規程操作，發現異?，F象，及時處理。加強對汽輪機異常振動的控制確保汽輪機組安全運行

第二篇：振動對汽輪機運行的影響

振動對汽輪機運行的影響

摘要：通過對振動危害和原因的分析，具體到我們平時運行操作監視的具體參數，減小振動對汽輪機運行的危害。

#8機即將進行大修，各種毛病都將顯現出來，上下缸溫差，回油溫度，脹差，推力軸承等連鎖已無法投入，GV4擺動，IV2強制，EV1擺動，一段抽汽和電負荷波動。振動參數在某種意義上能反映機組的整體運行情況。通過各個相關振動的參數的分析，運行人員加強監視，具體分析，確保設備安全運行至大修。

汽輪機的振動超過規定范圍（見下表）時，將會引起設備的損壞，甚至造成嚴重的后果：機組振動過大時，葉片、圍帶、葉輪等轉動部件的應力增加，產生很大的交變應力，造成疲勞損壞；振動嚴重時會使機組動靜不分發生磨損。輕則使端部軸封、隔板汽封磨損，間隙增大，增加漏氣損失，使機組運行經濟性降低。嚴重時，會使大軸彎曲；振動將引起個連接部件松動。振動嚴重時，可能使與機組連接的軸承、軸承座、主油泵、凝汽器、管道等發生共振，引起連接螺栓松動，地腳螺栓斷裂等，從而造成重大事故；若高壓端振動過大，有可能引起危機保安器誤動作而使機組停機。大型汽輪發電機組轉軸振動位移限值表 區域上限

額定轉速（3000r/min）(ｕm峰峰值)

相對位移

絕對位移

評價

A 80 100

通常新投產機組在此區域內

B

120-165

150-200

通常認為合格，可以長期運行

C

180-260

250-320

通常認為不合格的，在采取補救措施之前，可以運行有限一段時間

D

大于C區上限

通常認為是危險的，其劇烈程度足以引起機組破壞

造成機組振動過大的主要原因有三個方面：其一，設備方面，可能因調節系統不穩定進氣量波動；葉片被侵蝕、葉片結垢或葉片脫落等造成轉子不平衡；汽缸保溫不良或保溫層破損影響熱膨脹不均；滑銷系統卡死不能自由膨脹等。其二，在啟動升速帶負荷過程中機組振動加劇，大多是操作不當引起的。例如，疏水不當，使蒸汽帶水；暖機不足，升速過快或加負荷過急；停機后盤車不當，使轉子產生較大的彎曲值，再啟動后未注意延長暖機時間以消除轉子的熱彎曲等。其三，若機組再運行中突然發生不正常的聲音和振動，多數是因維護不當引起的。例如，潤滑油溫過高或過低油壓過高或過低等影響軸承油膜的形成；新蒸汽溫度過高使氣缸熱膨脹熱變形過大；真空過低使排氣溫度過高，排氣缸出現異常膨脹；新蒸汽溫度過低使汽輪機產生水沖擊等等。

為了避免機組振動過大，造成不利影響，操作人員在運行過程中，按照規程要求正確操作，同時維護好機組的正常運行。故在機組啟停和正常運行時認真監盤，控制好機組的重要參數顯得格外重要。

盤車，啟動前和停機后都要盤車，啟動前盤車是為了消除轉子的彈性變形，停機后盤車是為了轉子均勻冷卻，防止塑性變形；但盤車異常都能造成機組啟動或再次啟動過程中振動過大，所以，盤車時間限制是機組允許啟動的一個重要條件，從參數上來說，轉子彎曲值要控制在一定范圍，一般不大于原始值的0.02mm。

汽輪機上下缸溫差，將引起氣缸的變形。對于抽氣機組一般是下缸高于上缸，氣缸的這種變形上缸頂部徑向動靜間隙減小甚至消失，造成摩擦而引起大軸彎曲發生振動。所以上下缸溫差是我們在啟停，負荷調整，正常運行時必須關注的一個參數，特別是當上下缸溫差連鎖被取消后，我們更應該加強監視。

啟動過程中監視的各種溫度參數，高中壓內外缸的法蘭內外壁溫差不大于80℃，螺栓與法蘭中心溫差等等。其實，汽輪機的啟動過程就是將汽輪機由常溫加熱到正常運行時的溫度，相差400℃左右。如果加熱不均勻，勢必造成設備的變形，如法蘭內外壁溫差，從而減小了動靜部件之間的間隙，如脹差是監視轉子與氣缸的相對膨脹之差；軸向位移用來監視動靜部件軸向間隙的大小等，如果相關參數超限，將造成摩擦而引起大軸彎曲發生振動。

進氣溫度的變化，10min內主蒸汽溫度下降或上升50℃，應打閘停機。特別是溫度突然下降，將造成水沖擊。

監視段壓力，當監視段壓力異常時，可能是葉片斷裂，轉子失去平衡而發生振動，但如果葉片的段落發生在轉子的中部，并不引起嚴重的動靜摩擦，在額定轉速下也未表現出振動的顯著變化。但這種段葉片事故在啟停過程中臨界轉速附近，振動會有明顯的增加。反動式汽輪機表現更加明顯。

在汽輪機停機后，注意切斷與公共系統相連的各種水源，嚴防氣缸進水。為了加強停機后對設備的監視，應繼續堅持正常的巡回檢查制度，發現異常，立即進行分析處理。

機組啟動前，應啟動EH有系統運行一段時間，以趕凈調節系統內的空氣，如果系統內存有空氣，在沖轉過程中調節氣閥大幅移動，引起喘流而發生異常的振動。汽輪機的轉速，若果汽輪機的轉速超過極限時，各運動部件就會超過設計強度而發生松動甚至斷裂，它將導致葉輪松動變形葉片及圍帶脫落軸承損壞，動靜部分碰磨汽輪機發生強烈振動。

真空，真空如果較低，相應的飽和溫度也將升高，即意味著排氣溫度升高，排氣溫度升高會使低壓缸軸封熱變形增大，易使汽輪機洼窩中心發生偏移，導致振動增大。特別是機組啟動沖轉過程中，另外，機組啟動時間過長也可能使排氣溫度升高。當排氣缸的溫度升高時，及時開啟后汽缸噴霧，對于#7,8機，還應先啟動凝結泵，以保證噴霧一定的水壓。雖然設計的有65℃，時報警，80℃，排氣缸噴霧會自動打開；不允許排氣缸溫度超過120℃.但我們在運行操作時還應加強監視排氣溫度的變化，如果連鎖不動作，及時手動開啟，保證排氣參數正常。

缸脹，規程上雖然沒有明確的要求，但是在啟動過程中，必須加強監視，以判斷氣缸的膨脹情況，滑銷系統是否正常工作。油溫，一般來說油系統的油位油壓油質都能影響到機組的振動，但油溫對機組振動的影響更為敏感。油溫一般要求35-45℃，油溫不能太高，太高油的黏度過低，難以建立油膜，失去潤滑作用，特別是高負荷時。油溫太低，黏度過大，油膜過厚，其承載力下降，造成工作不穩定。對于#8機來說，滿負荷時，如果油溫從43℃下降到38℃，振動能從152um下降到147um.油膜振蕩，在機組啟動升速時，當轉子的轉速約等于或大于轉子第一階臨界轉速的兩倍時，發生油膜振蕩。其特點是整個機組所有軸承都出現強烈振動，機組附近還能聽到“咚咚”撞擊聲，一旦發生，轉子始終保持保持著等于臨界轉速的渦動速度，而不再隨轉速隨轉速的升高而升高，所以遇到此種情況，不能像過臨界轉速那樣，借提高轉速沖過去的辦法來消除?？傊?，機組的振動影響因素很多。遇到問題時，必須冷靜分析，根據具體情況，提出相應的對策。在啟機和平時的運行監視過程中，必須對相關參數的變化非常敏感，發現異常，及時報告，及時分析，盡早處理，才能將異常事故消滅在萌芽狀態。參考文獻：中國電力出版社，汽輪機運行值班員技師上海市第一火力發電國家職業技能鑒定站編2003.2 中國電力出版社，汽輪機運行值班員（第二版）電力行業職業技能鑒定指導中心編電力工程汽輪機運行與檢修專業2013.1 中國石化出版社，汽輪機技術問答（第二版）張克舫沈惠坊編著 2006 中國電力出版社汽輪機設備運行王國清主編2007.10

第三篇：#3機組運行中,汽輪機高壓調門異常波動的安全技術措施

#3機組運行中，汽輪機高壓調門異常波動的安全技術措施

#3汽輪機多次發生高壓調門異常波動的現象，甚至08月02日因高壓調門波動導致主機EH油壓低機組跳閘的事故發生。目前尚未找到導致高壓調門波動的原因所在，專業督促技術支持部進一步查找造成#3機調門異常波動原因。同時對于3A主機EH油泵與3B主機EH油泵在備用狀態下啟動電流相差大的狀況，專業也將督促技術支持部采取相應措施防止調門異常波動情況下備用EH油泵無法啟動。結合近期#3機高壓調門波動的現象，做出以下臨時應對措施：

1、加強#3汽輪機高壓調門開度、EH油壓等DCS參數監視，一旦高壓調門有異常波動的現象能及時發現；

2、高壓調門波動時，觀察高調開度DCS曲線波動是否有正弦波動特征、是否有波動發散的趨勢；

3、若高壓調門波動期間一次調頻頻繁動作時，在DEH畫面新增有投退DEH一次調頻回路操作按鈕，退出DEH一次調頻回路，并退出機組協調控制模式；

4、若高壓調門波動呈正弦波動特征或發散特征時，主機EH油壓會持續下降，此時應及時啟動備用主機EH油泵運行；

5、若高壓調門頻繁波動，退出DEH一次調頻回路后，高調開度與機組負荷曲線仍成正弦或發散波動形態，將機組控制模式由限壓模式切換至初壓模式，并保持鍋爐側參數穩定；（刪除）

6、調門波動期間對汽輪機軸向位移、脹差、各軸瓦振動等參數加強監視；

發電部

2013年08月11日