汽輪機(jī)振動(dòng)分析

　　我國(guó)北方城市由于水利資源較南方少，火力發(fā)電是城市用電的主要來(lái)源。電力供給是城市發(fā)展的關(guān)鍵，為了增加城市用電的穩(wěn)定，電廠維修部門都會(huì)定期對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行檢修與維護(hù)。汽輪機(jī)作為發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，其故障率的減少對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)都有著重要的意義。汽輪機(jī)異常振動(dòng)是發(fā)電廠常見(jiàn)故障中比較難確定故障原因的一種故障，針對(duì)這樣的情況，加強(qiáng)汽輪機(jī)異常振動(dòng)分析，為發(fā)電企業(yè)維修部門提供基礎(chǔ)分析就顯得極為必要。

　　一、汽輪機(jī)異常振動(dòng)原因分析

　　汽輪機(jī)組擔(dān)負(fù)著火力發(fā)電企業(yè)發(fā)電任務(wù)的重點(diǎn)。由于其運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、關(guān)鍵部位長(zhǎng)期磨損等原因，汽輪機(jī)組故障時(shí)常出現(xiàn)，這嚴(yán)重影響了發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。汽輪機(jī)組異常振動(dòng)是汽輪機(jī)常見(jiàn)故障中較為復(fù)雜的一種故障。由于機(jī)組的振動(dòng)往往受多方面的影響，只要跟機(jī)本體有關(guān)的任何一個(gè)設(shè)備或介質(zhì)都會(huì)是機(jī)組振動(dòng)的原因，比如進(jìn)汽參數(shù)、疏水、油溫、油質(zhì)、等等。因此，針對(duì)汽輪機(jī)異常震動(dòng)原因的分析就顯得尤為重要，只有查明原因才能對(duì)癥維修。針對(duì)導(dǎo)致汽輪機(jī)異常振動(dòng)的各個(gè)原因分析是維修汽輪機(jī)異常振動(dòng)的關(guān)鍵。

　　二、汽輪機(jī)組常見(jiàn)異常震動(dòng)的分析與排除

　　引起汽輪機(jī)組異常振動(dòng)的主要原因有以下幾個(gè)方面，汽流激振、轉(zhuǎn)子熱變形、摩擦振動(dòng)等。針對(duì)著三個(gè)主要方面以下進(jìn)行了詳細(xì)的論述。

　�。ㄒ唬┢�流激振現(xiàn)象與故障排除

　　汽流激振有兩個(gè)主要特征：一是應(yīng)該出現(xiàn)較大量值的低頻分量；二是振動(dòng)的增大受運(yùn)行參數(shù)的影響明顯，如負(fù)荷，且增大應(yīng)該呈突發(fā)性。其原因主要是由于葉片受不均衡的氣體來(lái)流沖擊就會(huì)發(fā)生汽流激振；對(duì)于大型機(jī)組，由于末級(jí)較長(zhǎng)，氣體在葉片膨脹末端產(chǎn)生流道紊亂也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象；軸封也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象。針對(duì)汽輪機(jī)組汽流激振的特征，其故障分析要通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間（一年以上）記錄每次機(jī)組振動(dòng)的數(shù)據(jù)，連同機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)的數(shù)據(jù)記錄，做出成組曲線，觀察曲線的變化趨勢(shì)和范圍。通過(guò)改變升降負(fù)荷速率，從5T/h到50/h的給水量逐一變化的過(guò)程，觀察曲線變化情況。通過(guò)改變汽輪機(jī)不同負(fù)荷時(shí)高壓調(diào)速汽門重調(diào)特性，消除氣流激振。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是確定機(jī)組產(chǎn)生汽流激振的工作狀態(tài)，采用減低負(fù)荷變化率和避開(kāi)產(chǎn)生汽流激振的負(fù)荷范圍的方式來(lái)避免汽流激振的產(chǎn)生。

　�。ǘ�）轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致的機(jī)組異常振動(dòng)特征、原因及排除

　　轉(zhuǎn)子熱變形引發(fā)的振動(dòng)特征是一倍頻振幅的增加與轉(zhuǎn)子溫度和蒸汽參數(shù)有密切關(guān)系，大都發(fā)生在機(jī)組冷態(tài)啟機(jī)定速后帶負(fù)荷階段，此時(shí)轉(zhuǎn)子溫度逐漸升高，材質(zhì)內(nèi)應(yīng)力釋放引起轉(zhuǎn)子熱變形，一倍頻振動(dòng)增大，同時(shí)可能伴隨相位變化。由于引起了轉(zhuǎn)子彎曲變形而導(dǎo)致機(jī)組異常振動(dòng)。轉(zhuǎn)子永久性彎曲和臨時(shí)性彎曲是兩種不同的故障，但其故障機(jī)理相同，都與轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心類似，因而都會(huì)產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力。

　　與質(zhì)心偏離不同之處在于軸彎曲會(huì)使兩端產(chǎn)生錐形運(yùn)動(dòng)，因而在軸向還會(huì)產(chǎn)生較大的工頻振動(dòng)。另外，轉(zhuǎn)軸彎曲時(shí)，由于彎曲產(chǎn)生的彈力和轉(zhuǎn)子不平衡所產(chǎn)生的離心力相位不同，兩者之間相互作用會(huì)有所抵消，轉(zhuǎn)軸的振幅在某個(gè)轉(zhuǎn)速下會(huì)有所減小，即在某個(gè)轉(zhuǎn)速上，轉(zhuǎn)軸的振幅會(huì)產(chǎn)生一個(gè)“凹谷”，這點(diǎn)與不平衡轉(zhuǎn)子動(dòng)力特性有所不同。當(dāng)彎曲的作用小于不衡量時(shí)，振幅的減少發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以下；當(dāng)彎曲作用大于不平衡量時(shí)，振幅的減少就發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以上。針對(duì)轉(zhuǎn)子熱變形的故障處理就是更換新的轉(zhuǎn)子以減低機(jī)組異常振動(dòng)。沒(méi)有了振動(dòng)力的產(chǎn)生機(jī)組也就不會(huì)出現(xiàn)異常振動(dòng)。

　�。ㄈ�）摩擦振動(dòng)的特征、原因與排除

　　摩擦振動(dòng)的特征：一是由于轉(zhuǎn)子熱彎曲將產(chǎn)生新的不平衡力，因此振動(dòng)信號(hào)的主頻仍為工頻，但是由于受到?jīng)_擊和一些非線性因數(shù)的影響，可能會(huì)出現(xiàn)少量分頻、倍頻和高頻分量，有時(shí)波形存在“削頂”現(xiàn)象。二是發(fā)生摩擦?xí)r，振動(dòng)的幅值和相位都具有波動(dòng)特性，波動(dòng)持續(xù)時(shí)間可能比較長(zhǎng)。摩擦嚴(yán)重時(shí)，幅值和相位不再波動(dòng)，振幅會(huì)急劇增大。三是降速過(guò)臨界時(shí)的振動(dòng)一般較正常升速時(shí)大，停機(jī)后轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，測(cè)量大軸的晃度比原始值明顯增加。摩擦振動(dòng)的機(jī)理：對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子來(lái)講，摩擦可以產(chǎn)生抖動(dòng)、渦動(dòng)等現(xiàn)象，但實(shí)際有影響的主要是轉(zhuǎn)子熱彎曲。動(dòng)靜摩擦?xí)r圓周上各點(diǎn)的摩擦程度是不同的，由于重摩擦側(cè)溫度高于輕摩擦側(cè)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子徑向截面上溫度不均勻，局部加熱造成轉(zhuǎn)子熱彎曲，產(chǎn)生一個(gè)新的不平衡力作用到轉(zhuǎn)子上引起振動(dòng)。

　　三、關(guān)于汽輪機(jī)異常振動(dòng)故障原因查詢步驟的分析

　　生產(chǎn)中經(jīng)常遇到瓦蓋振、軸振的異常變化，引起振動(dòng)異常的原因很多。根據(jù)振動(dòng)產(chǎn)生的集中原因，在查找振動(dòng)主要來(lái)源時(shí)要注意下面幾個(gè)要素：振動(dòng)的頻率是1X，2X，1/2X等。振動(dòng)的相位是否有變化及相鄰軸承相位的關(guān)系。振動(dòng)的穩(wěn)定性如何（指隨轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、溫度、勵(lì)磁電流、時(shí)間、等的變化是否變化）。例如汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡會(huì)有下列現(xiàn)象：升速時(shí)振動(dòng)與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，轉(zhuǎn)速高振動(dòng)大。特別過(guò)臨界時(shí)振動(dòng)比以往大得多。振動(dòng)的頻率主要是1X。振動(dòng)的相位一般不變化及相鄰軸承相位出現(xiàn)同相或反相。振動(dòng)的穩(wěn)定性好（在振