汽轮机轴承异常振动分析处理

汽轮机轴承异常振动分析处理

严燃

广东粤电安信电力检修安装有限公司   广东省东莞市523000

摘要：汽轮机运行期间，可以结合具体振动情况，判断汽轮机状态，如果汽轮机出现异常振动，很可能因为长期运行出现故障。导致汽轮机异常的原因较多，为了保证汽轮机稳定运行，提升汽轮机工作效率，有必要加强汽轮机异常振动控制，确保汽轮机振动处在合理范围内。

关键词：汽轮机；振动；处理

引言

汽轮机振动的大小，是评价汽轮机安装和运行水平的重要依据，严重威胁着机组的安全稳定运行。引起汽轮机轴承振动的原因有很多，既有运行操作方面的原因，如润滑油温度、轴封温度、暖机时间不足、升降负荷过快等，也有安装方面的原因，如中心不正、转子质量不平衡等。必须从复杂的表象中找出影响摩擦振动主要因素，并提出相应解决措施，确保汽轮机安全稳定运行。

1汽轮机振动危害

汽轮发电机组作为发电系统中的主要构成，异常振动会对生产系统产生重要影响，情况严重的，还会导致全厂停车，最终对年度任务产生影响。(1)轴封磨损会破坏密封作用，增大高压缸蒸汽外漏量，进而使得水分进入到润滑油中，引起油膜结构破坏，最终导致轴瓦乌金融化。随着漏气损失的不断增加，机组经济性也会受到影响。(2)磨损隔板汽封。当隔板汽封被严重磨损，会导致级间漏气与转子轴向力进一步增加，最终融化推力瓦乌金。(3)磨损滑销系统。滑销系统不仅可以固定轴承外壳与汽轮气缸；还能确保机组有效收缩或膨胀。磨损严重期间，会对机组热膨胀产生影响，严重的还会导致更多事故。(4)发电机励磁机部件损坏。异常振动会对机组运行产生较大威胁，汽轮发电机组振动问题复杂，引起振动原因较多，但只要找到振动原因，就能合理解决振动问题。

2汽轮机轴承振动不稳定因素分析

2.1气流激振导致振幅过大

汽轮机运行期间极易发生汽轮激振问题。引发此种现象的原因，主要包括两个方面。一方面，汽轮机利用叶轮和涡轮叶片，可以将蒸汽的能量转化为动能。蒸汽会连续撞击叶片，以实现操作。然而，汽轮机叶轮面积大且叶片长度长，蒸汽流到达汽轮机末端时极易引发故障问题。另一方面，叶轮叶片具备收缩性和膨胀性特点，在连续振动时会改变叶片性质，影响涡轮工作，如加振和减振等。判断此种现象时，必须借助气流振动频率的稳定性。若频率增加，表明气流存在严重加振情况。涡轮机若处于低频状态，则会增加气流差异和运行参数差异。

2.2转子热变形导致机组异常振动

转子属于机器重要组成部件，对机器运行影响比较大。当机器安装容量扩大、转子出现热变形现象时，将会导致机器异常振动。一方面，基于转子热变形机振动特性分析发现，振动振幅与转子工作时间有关。如果转子运行时间较长，会散发大量热量，使温度急剧上升。机器过载会严重影响汽轮机自身系统，并改变转子自身金属性能。当机器以给定速度运行时，大部分汽轮机转子会发生热变形。另一方面，转子持续发热后会出现变形。“凹痕”机器会卡在工作通道内，从而引发异常振动。根据材料和散发热量的不同，内应力会出现明显变化。转子受热时不仅会逐渐增加多重振动，而且会因热扩散频率导致材料相变，加剧转子的异常振动情况。

3汽轮机轴承异常振动分析处理

3.1状态监测分析

振动监测某机组采用在线监测系统对机组运行进行状态监测和故障诊断，各轴承箱振动探头采用的传感器为非接触式电涡流传感器，具有结构简单、测量范围宽、灵敏度高等优点，能够测量转动设备转轴相对振动、轴心轨迹、转速和相位等振动特征量。每个振动测点安装有A、B2个振动传感器探头，2个探头分别安装在轴承两边同一平面相隔约90°，保证了振动测量数据的可靠性。当机组抢险后开启运行，在正常工况下，监测机组运行振动数据，发现汽轮机的高压端轴承振动比较大，其他轴承振动均在安全运行范围内。

3.2升降速试验

组织人员对某机组进行升降速试验，如果为动平衡不良，转子在工频、通频的振动会随转速变化而发生变化，压缩机组升降速试验就能够进一步验证，从图中可以看出汽轮机高压端振动趋势曲线与转速变化曲线完全吻合，符合通过振动监测状态分析得出的动平衡不良的初步判断。

3.3设备拆检与维修

3.3.1设备拆检情况

根据诊断结论，在装置检修期间对该机组汽轮机进行针对性拆检，通过对动静部件测量发现，汽轮机的转子与定子不同心，转子相对于定子向东偏0.50mm、向下偏0.20mm，转子单边间隙偏大，汽轮机本体与高压端轴承不同心，导致轴承与轴承座接触面积不够，经涂抹红丹检查发现接触面积在40%以下，轴瓦紧力不够。通过比对完全符合之间的状态监测诊断，属于轴瓦部分的问题引起的汽轮机高压侧轴承振动较大。

3.3.2汽轮机的检修

针对汽轮机轴承座出现的问题决定对轴承座进行常温点焊修补后，再进行镗床加工修复，在焊接修复过程中严格采用脉冲焊机连续电焊，并始终控制温度在60℃以内，防止轴承座变形。在镗床加工过程中以油封端面为基准面，采用二维坐标镗床进行加工，最后留0.02mm左右的余量进行手工研磨修复。通过修复，汽轮机高压侧轴承座与轴承接触面积达到了95%以上，同时对轴承箱与缸体接触面采用加偏垫的方法找好汽轮机本体的同心度，最后以汽轮机为基准，对整个机体重新找正。

3.4掌握摩擦振动原理，降低摩擦振动

按照相关研究显示，振动摩擦问题多出现在转子热性能弯曲状态下，导致涡轮机组振动不规则。转子的受力面积不同，产生的摩擦力大小也不同。摩擦力较大会增加转子运行温度，致使断面振动剧烈。如果振动持续加强，由于受到摩擦过热影响，转子热性能会不断增加，从而呈现出弯曲状态。因此，技术人员应当依照摩擦原理排查振动成因，详细记录振动频率，将其作为转子运行质量的检验依据。需合理调节和控制机器运行的温度频率，调节轴承运行位置，以消除振动隐患。此外，需统计分析涡轮负载、运行时间以及转速，优化调整截面位置平衡性与均匀性，降低摩擦热性能，消除高温运行的威胁性。

3.3控制转子温度

第一，技术人员注重转子检查、调整与配置工作。在优化配置中，合理调整结构重心，控制转子温度，降低轴承频率，以控制振动频率。第二，员工应当定期监测转子温度和偏心度，同时延长机器检查时间，确保偏心转子轴调整为直轴，避免出现弯曲状态，同时治理转子热弯曲问题。第三，注重停机管理，确保转子均匀受热，避免转子受热弯曲所致超高振动现象。

3.5提高操作人员的技术水平

在火电厂运行管理中，必须全面提升操作人员的技能水平，确保其遵循标准要求开展检查与操作工作。要加强操作人员的事故处理能力，全面缩小事故处理范围。按照实际情况，操作人员应制定详细的应急处理计划，以免出现故障遗留问题，维护装置运行稳定性。此外，操作人员还应当定期监测和分析设备性能与功能，加大设备维护保养力度。

结束语

通过对某机组汽轮机高压端轴承振动进行状态监测分析，准确地判断出汽轮机故障原因、程度及发展趋势，指导了设备在生产期间的运行和检修期间的维修，保障了生产也减少了检修工作量。说明在大型转运设备日常监测维护工作中，应该重视状态监测系统在关键设备运行中的应用，来指导进行设备预防性维修和维护，延长设备使用周期，保障装置稳定运行。

参考文献

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[2]陆宁.加氢循环氢气压缩机透平振动分析与处理措施[J].化工管理,2018,(11):214-215.

[3]廖伯瑜.机械故障诊断基础[M].北京:冶金工业出版社,1995.