汽轮机异常振动及故障排除方式探索
摘 要：汽轮机组的异常振动不仅危害机组，甚至会影响整个发电系统，造成无法正常供电。因此，我们要用科学合理的方法避免或减小异常振动。在接收机组之前，应该进行严格的测试机组振动情况。生产运行过程中，对振动检测要做到制度化、经常化，严格监控和控制机组的异常振动，对机组振动的原因要进行科学分析。
关键词：汽轮机组；异常振动；振动监测；防范
汽轮机组担负着火力发电企业发电任务的重点。由于其运行时间长、关键部位长期磨损等原因，汽轮机组故障时常出现，这严重影响了发电机组的正常运行。汽轮机组异常振动是汽轮机常见故障中较为复杂的一种故障。由于机组的振动往往受多方面的影响，只要跟机本体有关的任何一个设备或介质都会是机组振动的原因，比如进汽参数、疏水、油温、油质等等。因此，针对汽轮机异常震动原因的分析就显得尤为重要，只有查明原因才能对症维修。针对导致汽轮机异常振动的各个原因分析是维修汽轮机异常振动的关键。
1 探头灵敏度高引起的振动异常
1.1 故障现象
我厂#1机组大修启动中，发现汽轮机#1瓦轴承振动指示偏大，且数值变化幅度大，在13～25μm之间变化。运行人员联系热工、汽机检修到场检查。热工从就地一次元件到集控卡件及传输电缆逐件进行检查，均未发现异常，并且传感器固定牢靠、无松动。机务对膨胀、机械结构进行检查，也未发现异常。为了进一步作出科学判断，决定绘制与各瓦轴承振动对应的轴振动统计表，以便对故障进行分析。当冲车转速为500r/min时，各瓦在水平方向（X 方向）的振动指示值如表1所示。
从表1显示数据可以看出：#1瓦振动超标，已处于报警状态（瞬时值大于30μm），且#1瓦轴承振动也偏大，而其他瓦均在正常范围内。按此规律推断，当机组冲转至3 000r/min时，#1瓦处轴系振动将严重超标，机组将被迫停运。根据以上数据并通过实测综合分析和判断后，断定实际振动并不高。
1.2 故障原因
热工人员继续进行检查，并对#1、#2瓦进行了通道更换，但是振动指示仍然较大。随后，给#1瓦探头加装隔离罩，消除油滴冲刷干扰，结果振动指示仍然大，最后决定将#1、#2瓦探头进行互换，结果振动指示恢复正常。此时，又将#2瓦探头更换为另一个校验过的探头，#1、#2瓦振动指示均正常，随后告知运行人员机组按正常方式调整，冲车并网。事后对#1瓦探头进行跟踪检查，调取其校验报告，发现虽然其检定结论合格，但灵敏度偏高，约为29.0 988mV/（mm/s），而其他探头的灵敏度为28.53mV/（mm/s）左右。由于灵敏度高，会导致输出变化大，而#1、#2瓦定值低，因此容易发生保护误动，再加上探头在低频段抗干扰能力的降低，最终导致振动指示偏大。
1.3 防范措施
（1）运行专业加强对各台机组轴承振动的监视，做好数据统计，并分析其变化规律。（2）在大修和小修后对各瓦探头进行校验，禁止在#1、#2瓦处使用灵敏度偏高的探头。（3）根据环境要求和振动范围要求，合理选购探头。
2 汽轮机排汽真空突降引起的振动异常
2.1 故障现象
我厂#1机组2007年10月18日在机组启机过程中，发现#1～#6瓦振动加大，超过极限值。此时，发出光字报警，轴承振动偏大，保护动作跳机，汽轮机跳闸。运行人员联系热工人员到场检查。
2.2 故障原因
热工人员调取历史曲线，发现#1～#6瓦振动在同一时间都有不同程度的增大，并且曲线规律极其相似，初步判断不是汽轮机监测系统本身的问题。再调取排汽真空、排汽温度这2个参数，发现在同一时刻排汽真空突降，排汽温度升高，从而判定本次跳机的原因为真空下降。当真空变化时，大气压力对排汽缸的作用力就要变化，导致与排汽缸连成一体的后轴承座发生上下位移；此外，真空变化时，排汽温度也会发生变化，导致排汽缸热膨胀值变化，也会引起后轴承座上下位移。真空变化引起的排汽真空和排汽温度的变化，都会能影响机组中心在垂直方向的变化，若处理不当，就可能导致振动加大。
2.3 防范措施
（1）运行专业加强对各台机组排汽真空参数的监视和调节。（2）汽机检修开展多方位的真空找漏工作，使真空满足机组负荷要求。（3）热工人员加强检查传感器的安装情况，要求传感器牢固、无磨损，且电缆接线要单端接地。
3 TSI系统中卡件故障引起的振动异常
3.1 故障现象
我厂#2机组2009年9月25日大修后启机过程中，发现#3瓦振动异常增大且居高不下，运行人员被迫手动停机。停机后发现#3瓦振动仍然很高，达到39～52μm，而就地#3瓦处振动并不大，随后联系热工人员到场检查。热工人员经仔细分析、排除和判断后，确认为监视系统卡件故障，更换卡件后振动恢复正常。
3.2 故障原因
热工人员调取历史曲线，发现除#3瓦外，其他瓦在同一时间振动指示均正常。初步判断属汽轮机监测系统本身的问题。更换#3瓦振动卡件后，振动指示恢复正常。进一步检查（通过厂家）卡件，发现振动卡件芯片存在故障，造成指示漂移，导致#3瓦振动指示异常增大而停机。
3.3 防范措施
（1）热控保护专业加强对各台机组振动参数的监视和检查。（2）定期校验振动卡件和传感器。（3）启机前对各瓦振动回路进行模拟传动试验，一旦发现问题，应及时处理。
4 汽轮机轴承标高不规范引起的振动异常
4.1 故障现象
我厂#1机组2008年7月13日大修后启机过程中，发现#4瓦振动异常，达到50～86μm，且居高不下，运行人员被迫手动停机。机务负责解体#4瓦轴承，调整间隙，检查轴瓦的紧力、顶隙和连接刚度等。热工人员到场检查控制回路。
4.2 故障原因
通过故障分析发现，由于轴瓦间隙调整不当，部分螺栓紧力不够，从而引起振动异常。其实，不管是汽轮机还是发电机转子，其两端都是由轴承支撑的，如果两端的轴承标高不在设计要求的范围内，那么转子两端轴承的负荷分配就不均匀。在负荷较轻的一端，轴瓦内的油膜将会形成不好或根本不能建立，这就会诱发机组的自激振动、油膜振动或汽流激振等；而在负荷较重的一端，由于吃力太大，会引起轴瓦温度升高，当温度达到一定值时，很容易造成轴瓦乌金过热，从而引起机组的振动。
4.3 防范措施
（1）在汽轮发电机组安装或大修时，应根据制造厂家的技术要求，并结合现场的实际情况对机组轴承标高进行认真的调整。制造厂家提供的数据是根据机组冷态时的情况，并综合一般机组受热后膨胀的情况给出的，由于各台机组的实际情况不尽相同，受热后的膨胀也不完全一样，因此必须结合我厂的实际情况对机组轴承标高进行调整。（2）检修人员必须将轴承各连接螺栓拧紧。在机组现场，经常会因连接螺栓未拧紧而引起振动。
5 结束语
综上所述，汽轮发电机组振动的大小是极为重要的监视参数。造成振动异常的原因很多且很复杂，其与制造、安装、检修和运行水平有直接关系，并且与所处环境的电磁干扰程度有关。振动过大时，将使汽轮机动、静摩擦设备发生损坏；振动严重时，可能导致危急保安器误动作而发生停机事故，并有可能导致轴承座松动、基础甚至厂房建筑物的共振损坏等。我们只有不断分析机组的振动现象，积累其振动规律，结合其振动原理，才能真正找出造成振动异常的原因，从而最大程度地避免或减少因振动异常而带来的机组事故，使机组的振动水平保持在允许范围内。
此外，在运行过程中，一旦发现振动异常，除应加强对汽轮机组内部声音等有关参数的监视外，还应视具体情况立即减小负荷或停机检查。必要时，还需通过各种试验来分析机组振动异常的原因，以便采取相应的处理方法来消除异常振动。
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