（华能大庆热电有限公司 黑龙江大庆 163712）
摘要：汽轮机作为发电系统的重要组成部分，其运行状态直接影响整个发电系统。然而，汽轮机异常振动故障一直是火电厂发电系统中不可避免的问题，如何有效地预防和解决这一故障十分重要。本文首先阐述了分析汽轮机异常振动原因的必要性，论述了汽轮机异常振动的原因，并提出了汽轮机异常振动的相应对策。
关键词：汽轮机；异常振动；原因；对策
汽轮机作为发电系统的重要组成部分，降低其故障率对整个系统具有重要意义。由于其运行时间长、关键部件长期磨损等原因，汽轮机经常发生故障，严重影响机组的正常运行。汽轮机组异常振动是汽轮机中较为复杂的故障之一，由于机组的振动往往受到多方面的影响，只要与机组本体有关的任何设备或介质都是引起机组振动的原因，如进汽参数、疏水、油温、油质等。因此，分析汽轮机异常振动的原因显得尤为重要，只有找出原因，才能对症维修。
一、分析汽轮机异常振动原因的必要性
汽轮机组是火电厂中发电机组的重要组成部分，也担负着火力发电任务的重点。因此汽轮机组的运行时间较长，关键的运行零部位也由于长时间的运作磨损严重，造成汽轮机组经常出现故障，而这些时常出现的故障也严重影响着发电机组的正常运作。在汽轮机组的多种故障中，汽轮机组的异常振动是较为复杂的故障之一。汽轮机组发生异常振动是由很多因素或多方面的因素综合导致的，任何一个设备只要和汽轮机机体有关，都有可能引起汽轮机机组振动；分析清楚汽轮机组振动的原因，是解决振动的前提，只有这样才能正确高效的处理故障和问题。
二、汽轮机异常振动的原因
1、汽轮机持续运行导致的振动。汽轮机在运行过程中可能会出现缸胀不均匀、油系统温度下降、蒸汽质量下降和真空度下降等现象，这些都会导致汽轮机的异常振动。例如，运行过程中振动值处于合格数值范围内的汽轮机，经历过停机大修再次重启初期，汽轮机一号轴承附近振动数值开始上升，但随着功率提升振动逐渐恢复正常，这种振动就是受蒸汽品质的影响造成的激振。在小流量工况下，流场不稳定可能产生与转速频率不成倍数的多种频率激振力，这种激振力会使调频合格的叶片产生较大的动应力。若叶片和流通部件存在结垢，那么汽流不均匀引起的激振力将进一步增大。
2、气流激振引发的异常振动。对汽轮机而言，叶片在不均匀高压气流冲击作用下易导致气流激振；由于大型蒸汽机组的末级叶片具有较长的长度，高压气体进入叶片末端后会发生膨胀，形成紊乱气流从而导致气流激振。研究发现，汽轮机气流激振现象具有明显特征，通过特征分析，可制定相应的处理措施，对后期异常振动处理有一定帮助。主要表现在：当汽轮机超额定负荷运行时，轴承在冲击作用下会发生激烈振动，降低负荷则振动减轻；气流激振多发于高压转子段，且振动的频率与一阶临界转速相近。
3、转子热变形引发的异常振动。汽轮机在运行过程中会出现转子热变形造成的异常振动情况，需要工作人员对转子热变形的成因进行分析，尽可能避免汽轮机的异常振动情况。造成汽轮机转子热变形的原因有很多，主要包括：汽轮机运行引发转子热度过热、汽轮机气缸出现进水情况、气缸中进入冷空气与气缸造成摩擦、汽轮机中心孔进油、汽轮机发电机转子冷却温度出现差异，以上原因均能造成汽轮机转子热变形情况的发生。当转子由于温度过热出现变形问题时，会直接造成汽轮机的异常振动，由于转子热变形情况可能是临时危害，也可能是永久危害，需要工作人员对转子热变形的危害情况进行判断，避免转子热变形对汽轮机的正常运行造成过于严重的影响。
4、摩擦振动引发的异常振动。在汽轮机运行中，摩擦无法避免，尤其在汽轮机组的长时间运行下各零部件都会存在不同程度的摩擦，从而引起汽轮机的异常振动。
通常，由摩擦所导致的汽轮机振动对汽轮机的正常运行影响不大，甚至可能在摩合过程中逐渐消除。但由摩擦产生的热量也可能导致转子发热变形，从而间接导致汽轮机的异常振动。由于振动系统的非线性特性，摩擦引发的异常振动会出现一些较为丰富的低频及高频分量。另外，汽轮机摩擦引发振动也会影响波动，长时间波动会加重摩擦，进而增加汽轮机振幅。
三、汽轮机异常振动对策
1、油膜震荡的解决对策。汽轮机油膜振动故障出现时，可针对实际机器的故障情况，采用以下解决措施的一种或几种结合，尽快恢复汽轮机正常工作，保证发电厂发电系统重回正常的发电轨道上来。1）轴瓦增压使油膜处于相对稳定的内部环境中，使振动可控；2）轴瓦顶部间隙过大，适当减少间隙，上轴瓦轴承宽度增大，使振动频率变小，从而降低油膜的振动；3）油膜异常振动与轴瓦与轴颈的结合角度大小关系密切，角度越小，振动越小，根据这一规律进行角度的适当调解，从而减少油膜振动；4）间隙润滑至关重要，既能减少摩擦，又能降低油膜异常振动，达到保养汽轮机组件的目的。因此，加强组件间隙润滑是降低油膜异常振动的有效方法之一；5）油膜振动与受力不均脱离不了干系，因此，需要加强平衡校正，使油膜处于相对稳定的工作环境中，从而降低油膜异常振动的机率。
2、汽流激振的解决对策。气流引发的震动异常处理措施比较复杂，通常需要对该汽轮机的震动现象和强度进行综合性的数据分析和调查。为了提高故障处理的能力和故障处理措施的质量，需要进行至少一年的震动和运行状况数据汇总，并将这些数据做成一个数据曲线，通过对数据曲线的变化和幅度分析，最终明确气流的强弱分布。简单的说就是确定机组产生汽流激振的工作状态，采用减低负荷变化率和避开产生汽流激振的负荷范围的方式避免汽流激振。
3、转子热变形振动的解决对策。由转子热变形引发的汽轮机异常振动的检测方法较为简单，可通过监测转子离心力的大小进行判断。对于离心力不严重的临时性变形，可通过在转子上方加装配重平衡块，使转子重新达到平衡，从而消除振动。针对受损严重的转子，应及时更换汽轮机转动部分及返修工作，避免热变形引发汽轮机异常振动。此外，应尽量保证转子时刻处于平衡状态，如启停机过程中的长时间盘车，开缸吊出转子后使用盘转子工具等。同时，要做好汽轮机的密封工作，避免冷空气及水的进入或润滑油泄漏等可能造成热不平衡的因素。
4、摩擦振动的解决对策。在排除汽轮机摩擦振动故障时，应正确认识汽轮机由于摩擦造成的振动情况，尽量减少由于摩擦造成的汽轮机异常振动。在汽轮机开机启动时，汽轮机如若出现摩擦造成的异常振动问题，不可强行加快汽轮机的运行速度，如强行加速极易造成汽轮机大轴出现永久性弯曲问题。当汽轮机在临界点出现转速过低时，应立即停止汽轮机运行，等汽轮机转速运行正常时再启动运行。汽轮机的转速高于临界点时，则应控制转速的运行时间，通过延长汽轮机的转速运行，磨合汽轮机的间隙，提升其运行速度。如若汽轮机的摩擦问题发生在负荷运行阶段，应随时掌握汽轮机的振动变化，当汽轮机的振动在正常变化范围内时，可观察汽轮机的运行情况；如汽轮机的振动幅度不断增多，应降低汽轮机的运行负荷，或停止汽轮机的运行，避免汽轮机由于摩擦出现振动故障。
综上所述，汽轮机作为火电厂内的关键设备，对火电厂的正常生产有着重要的影响。因此，对汽轮机运行过程中经常出现的异常振动现象，要明确常见原因和对应处理措施。一旦发生异常振动故障，工作人员必须尽快查明故障原因，及时采取应对措施，从而保证汽轮机的正常运行和火电厂的安全生产。
参考文献：
[1]张伟江.300MW汽轮发电机组异常振动原因分析与处理[J].汽轮机技术，2014（06）：458-460.
[2]杨新华.300MW汽轮发电机组的振动分析与处理[J].大电机技术，2014（02）：22-24+33.
[3]何荣.汽轮机异常振动分析与故障排除[J].南方农机，2018，49（21）：164.