【异常分析】影响汽轮机振动的因素有哪些？

一，汽轮机振动的概述

    汽轮机是属于高速旋转的设备，其在运行过程中转速高达3000rpm，有的甚至高达5000rpm（例如汽动给水泵的小汽轮机），因此在运行过程中难免 产生振动位移现象。

    如果振动幅度在标准规定的范围内，那么这种情况在运行中是允许的，但是当振动超过一定的范围，就会造成汽轮机转子中心偏移，动静间隙消失，甚至生产动静摩擦，造成轴瓦磨损，设备损坏，严重威胁机组的安全运行，因此，我们必须将汽轮机的振动控制在合适的范围内（汽轮机振动标准）

    大型汽轮发电机组轴振参考标准（双振幅，um）

二，汽轮机振动过大的危害及影响因素？

 1、汽轮机振动大的危害

      任何一种异常振动都潜伏着设备损坏的危险。比如轴系质量失去平衡（掉叶片、大轴弯曲、轴系中心变化、发电机转子内冷水路局部堵塞等）、动静磨擦、膨胀受阻、轴承磨损或轴承座松动，以及电磁力不平衡等等都会表面在振动增大，甚至强烈振动。而强烈振又会导致机组其他零部件松动甚至损坏，加剧动静部分摩擦，形成恶性循环，加剧设备损坏程度。异常振动是汽轮发电机运转中缺陷，隐患的综合反映，是发生故障的信号。因此，新安装或检修后的机组，必须经过试运行，测试各轴承振动及各轴承处轴振在合格标准以下，方可将机组投入运行。振动超标的则必须查找原因，采取措施将振动降到合格范围内，才能移交生产或投入正常运行。

2、影响汽轮振动的因素有哪些？

     判断异常的振动因素是比较复杂的，但从形成原因方面来看可以分成三大类：
（1）结构方面的原因：即与机器设计、构造方面的缺点有关，这种原因是由制造厂带来的，如果不从结构方面采取措施是不易消除。
（2）安装方面的原因：机器在组合装配和现场安装方面的缺点造成的，这种异常振动如果确实找到原因的话，通过检修或重装可以消除。
（3）运行方面的原因：由于汽轮机不正确的运行操作造成的，或者由于操作或过度磨损形成的。这种原因通过正确操作，检修是可以克服和避免的。
  结构方面的原因，属于设计，制造方面的问题，主要由制造厂形成的，这里不做讨论。后两种原因与使用厂有关，做一简单介绍。
1、安装方面的原因
属于安装方面的原因，会造成重新装配后或者检修后的机组在投入运行时发生异常振动，这种振动还会随着继续运行而加剧。造成振动的原因不仅与工业汽轮机方面的安装质量有关，也与发电机、联轴器、增速器甚至在管道或基础有关，这种原因从大的方面可以分成以下几类：
（1）转动部分平衡的不正确。
（2）工业汽轮机与发电机，联轴器、增速器等对中的不好。
（3）机组附属转动件如调速器、主轴带动的油泵，危急保安器等部件平衡的不好，安装不良。
（4）受热机的机件安装的不正确，在冷态安装时没有考虑它们热态工作时的自由热膨胀，热变形，使机件在受热工作时不能自由膨胀而变得有些弯曲，破坏平衡；如各种轴在受热无处膨胀时，将被顶弯，失掉平衡，造成振动；机壳受热时不能自由膨胀时，也会形成振动。
（5）某些机件配合尺寸不符合要求，如轴封片与轴颈配合间隙不对，配合过紧，则在受热时轴颈与密封片相磨擦，这时由于轴单侧发热，轴有弯曲则破坏平衡，加剧振动。
（6）轴承安装的不符合要求，轴承与轴瓦安装间隙不合适，就会造成振动，如果轴与轴瓦的间隙太小，则转子振动时，轴就会周期地破坏油膜而和轴瓦接触，就会使振动加剧和轴瓦发热。
（7）机组基础不符合要求或基础下沉，都会使机组发生振动。
2、运行方面原因
属于运行方面的原因主要的可以分为以下几大类：

1、 机组膨胀 

      机组的滑销系统对机组振动的影响情况，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，这样一方面会产生应力，减少机组的寿命；另一方面就会引起过大的差别膨胀，从而影响机组的开机过程。当机组的膨胀不充分时，极易引起机组的振动和动静碰磨。 

2、 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钨金有关外，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。 

3 、轴封温度 

     每一轴封的温度都不一样，在运行规程所允许的范围内调整轴封温度会对机组的振动产生一定的影响。轴封温度对机组振动的影响主要表现为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，这两方面对机组振动的影响机理在前面已经述及，在此不再重复。 

4 、机组真空和排汽缸温度 

     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。 

5 、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。 

6、 断叶片 

     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。 

 7 、大机组的调门控制方式 

     根据资料和本人的现场经验，东方汽轮机厂生产的300 MW机组在运行过程中已经有好几台机组出现了1号和2号大轴振动偏大的现象。通过对振动机组大轴振动的频谱分析发现，当振动发生时振动明显存在半频分量。根据分析及最后采用的措施来看，改变机组调门的控制方式可以控制的机组的振动。具体原因是：由于机组受热后1号和2号轴承的膨胀不一样，结果造成1号轴承负荷较轻而2号轴承负荷较重的情况，再加上轴承的稳定性不是太好，于是在外界因素的影响下机组很容易发生振动异常，如果将调门的控制方式由顺序阀控制改为单阀控制，则可以避免顺序阀控制时3号调门开启而4号调门未开时给转子施加的向上的作用力，而正是这个作用力使1号轴承的比压减小从而使1号轴承的负荷较轻极易使转子失稳造成机组的振动。

三，汽轮机振动大的处理措施

    当汽轮机在运行中出现振动大的情况，应当根据现实参数和机组当前运行状态，对照上述影响因素的参数逐一排查分析，进行有针对性的处理。

    在机组启动初期经常会出现由于蒸汽参数变化过大造成汽轮机动静部分膨胀不均而引起的振动异常，在此种情况下应积极采取措施，通过降速暖机或者调整蒸汽参数、调整润滑油温，轴封供汽温度，压力等多种手段缓解。

    若处理无效，振动上升至停机值，应果断打闸停机，防止造成设备损坏。

    正常运行中振动增大，多为负荷变化过快，或者运行参数突变，应及时恢复原来参数，控制振动在正常范围之内。如无缓解，应当通过降低机组负荷，调整进汽参数来缓解；处理无效，果断打闸停机。