汽轮发电机组安装后启动过程中振动故障的分析与处理

汽轮发电机组安装后启动过程中振动故障的分析与处理

邢方艺

（中国能源建设集团安徽电力建设第二工程有限公司安徽省合肥市230088）

摘要：本文结合某热电厂汽轮发电机组实际运行情况，通过对汽轮机组启动过程中引起的振动故障进行诊断，发现引起汽轮机组振动故障的原因是转子的热不平衡，经过对振动故障进行处理，在轴承中心环加平衡块，汽轮机组的振动得到了控制。

关键词：汽轮发电机；振动故障；分析和处理；

1、引言

汽轮机发电机是火力发电企业的主要设备，在火力发电厂中担任着重要角色，汽轮发电机本身的结构比较复杂，运行环境比较特殊，运行时间长和关键部位出现磨损等原因增加了汽轮机出现故障的概率，而汽轮机组异常振动是汽轮机常见的故障，但是振动故障是一项复杂故障，引起汽轮机异常振动的原因有很多，关乎汽轮机的任何一个设备或介质出现问题都有可能引起汽轮机的振动，所以必须要认真仔细分析引起汽轮机振动的原因，只有准确找到引起汽轮机振动故障的原因，才能对症下药从根本上解决振动故障。

2、启动过程中振动故障概述

某热电厂机组是由南京汽轮机有限责任公司生产，其型号为CZK150-13.24型汽轮发电机组，该汽轮机组是超高压、双缸双排汽、一次再热和直接空冷抽气式的汽轮机，汽轮机的转动部分一共有五道支持轴瓦，通过依据VM-9510N采集分析仪和便携式的振动表进行测量。

汽轮机在启动过程中出现如下现象：（1）冲转在2900r/min时的各轴瓦的振动现象不明显，当转速升到3000r/min再往上升时，#4瓦出现了振动，振动从20μm升到50μm，甚至更高，最大升到60μm。如果将转速降低到2900r/min以下时，振动会慢慢的降低，所以要把转速定速在3000r/min时，必须经过多次的升速和降速。振动性质主要时以不稳定的强迫振动为主。（2）在有功负荷条件下，随着时间的增加轴瓦的幅值为随之增加，水平振动的幅值要比垂直振动的幅值更加明显，通过试验发现，#4机组的水平振动幅值最高达到102μm，由动平衡分析仪发现#4轴承处的振动会随着时间的增加而增加。（3）由于振动过大而快速停机和启动过程进行比较发现，在启动和快速停机时各轴振动均没有超过80μm，各轴瓦的振动也没有超过60μm，轴瓦振动和启动相比，轴瓦振动降速比较明显。（4）在100MW负荷条件下，1#和2#轴瓦的垂直振动会随着时间而上升，在减负荷条件下，振动会继续增加，停机时可以达到230μm。各轴瓦的轴瓦乌金接触情况和轴承座的动刚度没有发现异常情况，停机或冷却后的测量后台板的间隙小于0.05mm。在带负荷运行条件下，缸胀的速度比较慢。

通过以上试验分析可知，汽轮机的转子出现了热弯曲现象，引起转子热弯曲的原因有很多，通过本文分析可知主要是由于机组出现了动静摩擦引起的，造成机组出现动静摩擦的原因有汽缸轴承座膨胀不畅、通流部分间隙过小或转轴振动过大等。结合汽轮机组出现的异常现象，可知是轴承振动过大引起的。

3、振动故障诊断

结合上述分析振动现象，引起汽轮机振动的原因可概括为（1）转子的对中不到位；非转动的部件翘曲和不对中或轴承和转轴之间的偏差过大等原因，将会使轴颈处于极端的位置，最终使整个转子倾斜。（2）由于油质问题引起的轴瓦自激振动；（3）转动部件飞脱，主要是汽轮机的转子断叶片等；（4）汽轮机的转子平衡块、绝缘块和护环出现松动现象；（5）缸体弯曲、跑偏或变形。当上下缸的温差较大时，在暖机时间不充足情况下，缸体将会出现跑偏现象造成间隙的消失。（6）动静间隙不足，在进行设计时，上间隙值小或在进行安装和检修时间隙调整不符合相关规定。（7）汽轮发电机的转子出现局部过热现象，从而由于弯曲造成的振动。主要是由于在大振动下的转轴幅值超过动静间隙时有可能会发生碰摩故障。

由于转子对中不到位而引起的振动不会随着运行时间而变化，振幅和机组的运行工况没有直接关系，所以可以排除这一原因，为了更好的找到引起振动的原因，需要打开后汽缸的入孔门，检查末级叶片是否出现断裂和平衡块是否出现松动，经检查未出现以上现象，检查发电机两端的端盖，检查发电机的平衡块和通风孔等位置，端盖除了有积灰外没有发现堵塞松动现象，经过空气压缩机吹扫通风孔，化验油样发现除了存在少量的杂质外没有出现其他异常情况，需要加强虑油，保证油质，排除以上现象发现出现振动主要是因为发电机转子局部过热引起的弯曲造成的振动。

4、振动故障处理

汽轮发电机组转子和静止部件之间发生动静摩擦，而动静摩擦通常会引起发电机转子热弯曲等，最终造成发电机出现振动故障，引起汽轮发电机动静摩擦的主要原因是转轴振动过大引起的，而引发发电机转子产生热不平衡的原因主要有很多种，解决和处理方法也不一致，经过以上分析和检查可以确定采用现场平衡来解决这一问题，具体工作主要是先平衡在工作转速下的残余不平衡，在带负荷条件下再次平衡热态转子的不平衡，通过讨论研究在#4轴承的中心环30°的方位加364g的平衡块，加重平衡块后再次测量机组的各轴瓦振动，发电机的热不平衡得到了控制，个检测点的振动数据降到正常值，在额定负荷运行下，经过24h后发现#4的瓦振维持在30μm以下，#1和#2的轴振维持在50μm以下，通过本次振动故障处理后，该发电机组已安全运行一年，没有出现振动故障。

5、结语

通过对发电机组的振动起因、振动特征进行分析判断，对振动故障的处理工作还存在不少问题，主要是机组在工况变化时，振动增大，工况在稳定后又趋于稳定，虽然通过平衡措施使振动降低到允许的范围值内，但是不能排除振动再次增大的可能，所以在机组运行期间，要密切关注振动的变化情况，除了要时刻关注振动情况外，在机组进行大修之后要及时清理发电机转子通风孔的积灰，保证发电机组的工作稳定性，另外在机组进行大修之后，要全面检查发电机组的间隙，结合检查情况和测量的数据确定动静间隙，避免启动后发生动静摩擦现象。

参考文献

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