李同勇

（大庆石化公司设备维修中心，黑龙江 大庆 163000）

1 分析汽轮机异常振动原因的重要意义

汽轮机是发电机组的重要组成部分，不过，由于其运行周期较长，所以在实际运行时其关键部件可能会产生稳定性下降的问题，从而导致发电机组的运行稳定与安全受到一定程度的影响。而在汽轮机组故障中，一个较为常见其复杂的问题就是异常振动，引发该问题的因素众多，只要与汽轮机设备相关的零件均可能会导致其出现异常振动，如油温、油质、转子以及进汽参数等，所以唯有对其出现异常振动的原因进行分析与探讨，方可针对性地进行处理，确保发电机组的运行正常与稳定。

2 汽轮机异常振动的原因分析

2.1 转子质量不平衡

汽轮机在运行环节出现叶片脱落、折断、结垢、腐蚀、不均匀磨损等情况，均会导致转子质量不平衡的问题产生。例如，发电机转子绕组不平衡、松动等均会导致转子质量不平衡的情况发生。一旦出现该问题就会导致转子每次转动一周均要承受不平衡质量产生的离心力影响，久而久之，就会导致振动。此外，转子发生弹性弯曲也会导致振动的情况出现。转子弯曲即便不会导致汽轮机内动静部件发生摩擦，也会导致振动。具体振动特征类似由于转子质量不平衡而引发振动的情况，其区别在于该类振动的轴向振动较为明显，尤其是达到转速临界过程中，会产生巨大的轴向振幅。

2.2 转子热变形

如果产生转子变形的情况，也会导致其转动出现不平衡，从而引发汽轮机异常故障。导致转子热变形的原因主要包括转子没有均匀冷却、中心孔进油、气缸动静摩擦、冷空气进入等。在机组冷态启机定速后的带负荷阶段，转子温度逐步上升，材质释放应力而导致转子出现热变形，使得转子的振动频率大幅增加，从而引发转子变形的问题。

2.3 气流激振

导致大型汽轮机组出现异常振动的一个重要原因就是气流激振，因为相较普通汽轮机来说，大型汽轮机组的末级较长，因此在叶片膨胀末端气体极易出现流道紊乱的问题，从而导致气流激振的现象出现，引发异常振动。一旦出现气流激振故障，要求有关人员判断汽轮机组有无出现大量值的低频分量，还有运行参数的幅值变化是否出现振幅过大的情况。所以，要想避免因为气流激振而导致大型机组出现异常振动的情况，笔者认为应当在规定参数下运行汽轮机组，避免其长期运行在低压低温环境，而且还需要合理地控制汽轮机的升负荷率，避免由于负荷波动过大而导致气流激振的情况出现。

2.4 油膜震荡

如果发电机转子运行速度过快的时候稳定性不足，就会导致油膜震荡的情况出现，进而引发汽轮机出现异常振动。通常是基于轴承油膜上实现转子旋转，在运行稳定的情况下旋转轴线也稳定，反之，转轴环绕轴线转动过程中，轴线也会出现涡动，一旦其速度达到转子临界转速便会出现共振，半速涡动会在短时间内变大，使得汽轮机振动异常剧烈。概况来说，油膜震荡主要有如下几方面特点：（1）出现油膜震荡过程中，振幅会大幅增加，同时即便转速不断上升振动也不会降低。（2）当转速上升后油膜震荡的主频率亦不会出现改变，同时几乎和发电机一阶临界转速相同。（3）低频与工频分量一同存在于油膜震荡的振幅当中。（4）在出现油膜震荡过程中顶轴油压会产生大幅摆动，并且还会有金属碰撞的声音出现。（5）如果油膜振动较为激烈还能够用肉眼发现主轴外露部位出现颤动。

2.5 调速系统问题

如果电磁阀接通电源后，主汽门并无反应，就会导致汽轮机不能运转，并产生异常振动现象。归根结底是由于主汽门活动油路受阻，导致接通电磁阀电源后阀体活塞并无反应。此外，DEH控制指令变更，机组负荷出现不规则摆动同样会导致汽轮机异常振动的情况发生。调整机组负荷到0，汽轮机调速系统不能运行，将紧急保安器开启也没有反应，唯有将自动主气阀门关闭后方可停止。导致该问题出现通常是因为压力变换器、油动机活塞被卡导致，部件内部的进回油孔被许多油泥堵塞，并且调速系统保护装置卡住无法运转、系统中高调门抖动，导致负荷波动同样会导致波动问题出现。

3 汽轮机异常振动的维修方法

3.1 对汽轮机振动故障因子进行核查

第一，如果汽轮机有摩擦振动情况出现，这主要是由于温度过高而导致整体机组发生弯曲变形，从而导致机组的不平衡力变大。所以要求维修工作人员能够调节振动信号工频为主频，使其可以将细小的高频、分频以及倍频分量显示出来。第二，产生摩擦问题情况下，会导致机组中的相位与幅值出现浮动，并且将会维持一段较长时间。如若摩擦情况较为严重，那么会导致振动明显增加，进而导致机组中的相位与振幅波动停止。

3.2 转子质量不平衡的应对

转子质量不平衡的故障在整体汽轮机组振动故障中约占比重80%，导致该问题出现的原因有：自身不平衡，或是部件在转动过程中出现松动或脱落。其中自身不平衡主要是因为加工制造中存在缺陷引起的，或是在实际检修时质量不达标而引起的。对于该类问题，要求工作人员在年度大修中要对其检修质量进行严格把控。在部件在转动时出现松动可能是连轴器、槽楔、转子线圈、护环，出现飞脱可能是拉金、围带、叶片和平衡质量块等。这些部件的松动或是飞脱均可能致使汽轮机机组出现异常振动，所以要求技术人员在年度大修中务必要对机组振动内部组件稳固情况进行仔细检查，一旦出现松动或是飞脱等情况，要在第一时间进行处理。

3.3 转子热变形的应对

如果汽轮机组在运行过程中出现永久性弯曲的问题，必定会给企业带来巨大的损失。如果有永久性弯曲的现象发生，工作人员可以采取直接使用直轴的方式进行处理。除此之外，在日常运行过程中，工作人员还可采取有效的措施防止永久性弯曲的故障出现。在对汽轮机进行安装过程中，需要将其热状态下的变化考虑在内，对其动静间隙实施有效调整，从而保证其运行过程中不会有动静摩擦的产生。在运行过程中，需要确保气缸的保温条件良好，保证其在启动和停机过程中上下部的温度差异不会过大。此外，需要确保抽气、主蒸汽以及再热蒸汽管道具备较好的疏水体系。如果汽轮机组停机后需要将联系公用系统的所有水源切断，避免有水分进到气缸中。在汽轮机组运行过程中，要求工作人员能够密切关注机组振动情况，做到尽早发现动静摩擦。如果汽轮机组转速没有超过第一临界数值的情况下其轴承振动达到0.04mm时，务必要打闸停机，不可擅自将其速度降低或升高。将汽轮机组启动前，务必要对其主轴的晃动、冲转参数以及上下缸的温差进行认真检查，如果机组冲转条件不允许，那么不得启动。

3.4 汽流激振的应对

每次均要花费较长时间来记录气流激振故障中的机组振动数据以及机组满负荷时的数据，并将其绘制为成组曲线，由工作人员对其变化以及趋势进行分析与观察。将升降负荷速率进行更改，给水量由 5T/h逐步到50T/h的，对曲线的变动情况进行观察。通过转变汽轮机在不同负荷情况下高压调速气门重调的特征来消除气流激振。简而言之，就是先确定汽轮机组出现气流激振时的状态，采取绕开出现气流激振负荷区域或是将负荷变化率减小等方法降低出现气流激振出现的概率。

3.5 油膜震荡的应对

通过查阅相关资料还有实验发现，出现油膜震荡过程中可以采取如下几点应对方法：（1）在规定数值内将轴瓦比压提升；（2）尽可能将轴瓦间隙缩小到最小值，这样一来，就能大幅降低振动频率与强度；（3），需尽量减小轴瓦和轴颈间的接触角；（4）选用适宜的润滑油，出现油膜震荡的故障需要选用黏性偏小的润滑油；（5）尽量确保受力均衡可以发挥起良好的预防作用。出现油膜震荡过程中需要采取有效的应对方式，而这大部分情况下都取决于工作人员的专业技能以及经验。

3.6 调速问题的应对

首先，要求工作人员仔细观察高压主汽门电磁阀运行情况是否正常，拆开活动电磁阀，将其电源连接观察电磁阀运行有无异常。其次，对主汽门活动排油路与油动机活塞底部高压油进行仔细检查观察其有无受阻，并实施清洁工作。再者，如若出现活塞以及滑阀受卡而无法取出的情况，则要求安排专门的汽轮机拆解人员来将其取出，并做好阀门的清理工作，随后再将其安装并实施试验。此外，对于调门摆动的情况，要求工作人员能够分解其机械部分，或是调试控制部分，观察波动现象有无消除，判断调门自身有无存在问题。

4 结语

在石油化工生产过程中，导致汽轮机出现异常振动的原因比较多，在汽轮机实际维修过程中，要求技术人员能够正确掌握导致汽轮机异常振动的原因，并采取针对性的维修方法，以切实提高汽轮机运行的稳定性，保障石油化工生产装置的平稳运行。