前言

汽轮发电机组振动异常是运行中最常见的故障之一，其产生的原因是多方面的，也是十分复杂的，它与制造、安装、检修和运行水平有直接关系。超过允许范围的振动往往是设备损坏的信号。振动过大将使汽轮机转动部件如叶片、叶轮等的应力超过允许值而损坏；振动严重时，可能导致危急保安器误动作而发生停机事故以及导致轴承座松动、基础甚至厂房建筑物的共振损坏等。

一、振动的危害和后果

汽轮发电机组振动过大时可能引起的危害和严重后果：

1 机组部件连接处松动，地脚螺丝松动、断裂；2 机座（台板）二次浇灌体松动，基础产生裂缝；3 汽轮机叶片应力过高而疲劳折断；4 危急保安器发生误动作；5 通流部分的轴封装置发生摩擦或磨损，严重时可能因此引起主轴的弯曲；6 滑销磨损，滑销严重磨损时，还会影响机组的正常热膨胀，从而进一步引起更严重的事故；7 轴瓦乌金破裂，紧固螺钉松脱、断裂；8 发电机转子护环松弛磨损，芯环破损，电气绝缘磨破，一直造成接地或短路；9 励磁机整流子及其碳刷磨损加剧等。

二、汽轮机轴承安装动刚度检测和判断

轴承座动刚度除与静刚度和共振放大因素有关外，还与动态下其连接刚度直接有关。转子的支撑系统一般有轴承盖、轴承座、基础台板、基础横梁等部件组合而成，这些部件连接的紧密程度，直接影响部件刚度。部件之间连接紧密程度对刚度的影响，称为连接刚度。

检查部件连接紧密程度传统的方法由检查连接螺丝预紧力、连接部件之间的间隙等方法，但这些检测方法不仅手续麻烦，而且不能检测动态下连接的紧密程度。通过总结大量现场振动测试结果，采用检测连接部件之间差别振动，是检查连接部件动态下连接紧密程度简单而有效的方法。所谓差别振动，是指两个相邻的连接部件振幅的差值。差别振动值本身已说明两个相邻的连接部件之间在动态下产生了相对位移量，这种微小的位移将显著地降低部件的动刚度，但在静态下连接部件之间并无间隙存在，而且连接螺丝预紧力往往也正常。对于轴承座来说，在同一轴向断面内，测点上下标高差在100mm 以内的两个连接部件，在连接紧固的情况下，其差别振动应小于2μm ；滑动面之间正常的差别振动应小于5μm ；对于发电机后轴承座与台板之间有绝缘垫者，其差别振动应小于7μm。当两个相邻部件差别振动明显大于这些数值时，即可判定轴承座连接刚度不足。差别振动愈大，故障愈为严重。在测量轴承各点振动时，除测量垂直振幅和相位外，必要时对该点水平和轴向振动也应测量；在测量时若发现差别振动异常，必须复测一遍；只有两次测量结果基本一致，才能认为数据可靠。

三、转子支承系统连接部件之间差别振动过大的主要原因

1. 连接螺丝松动

由于安装时疏忽，轴承盖、轴承座、基础台板等连接螺丝部分没有拧紧或预紧力不足。通过连接部件之间差别振动值，直接可以判断是哪一个连接螺丝没有拧紧。

2. 轴承座与台板接触不良

由于轴承座或台板的变形及修刮不良，发电机后轴承座与台板之间的绝缘垫过多或太厚、不平整等原因，即使在各个连接螺丝都拧紧的情况下，仍不能达到要求的连接刚度，在动态下仍存在显著的差别振动。

3. 基础台板与基础接触不良

安装过程中，在多数情况下，基础台板与基础的接触是否良好，是影响机组振动的主要原因，而且是较难控制的因素。造成基础台板与基础接触不良的原因主要有：

（1）二次灌浆质量不高。其中包括未充实和水泥标号较低。

（2）基础台板垫铁走动。这种现象主要是由于二次灌浆质量不好、台板垫铁间距过大、吃力不均、垫铁之间及与台板之间未焊牢，在过大轴承振动作用下，使垫铁发生走动。

（3）基础垫铁过高。这种现象对轴承座垂直方向动刚度影响不大，但显著地降低了轴承座水平和轴向动刚度，而且往往在较大轴向振动作用下，使轴承座台板二次灌浆松裂。其动刚度进一步降低，形成恶性循环。为此在安装时台板垫铁高度不要超过80mm。

（4）轴承座漏油。由于汽轮机油浸入二次灌浆，使其强度显著降低，在振动作用下不紧使二次灌浆松裂，而且使二次灌浆与台板分离，振动进一步扩大。

4. 台板与垫铁在施工过程中保护不当

在施工过程中保护不当的主要后果就是基础台板垫铁氧化。造成台板和垫铁氧化的主要原因，是由于在施工时，在基础台板垫铁沉积水分，造成铁氧化，同时二次灌浆中的氯化钠与铁氧化，首先生成Fe3O4，体积增大，使台板和基础分离，而后进一步氧化成Fe2O3，在机组运转时振动作用下形成红色粉末，造成台板与基础腾空，台板与基础之间的连接刚度显著降低。5. 基础结构的选择对机组共振转速有显著的影响在共振转速附近，部件振幅和转速的关系，是由振动系统阻尼和激振力决定的，座落在水泥基础上的轴承座要比座落在钢结构的基础上的阻尼大得多，因此在同样激振力作用下，前者振幅要比后者小得多，而且钢结构的基础振动自由度比水泥基础多得多，因此升速过程中带有钢结构基础的机组，会出现多个支承系统共振转速，对水泥基础的大多数机组来说，其支承系统自振频率均高于转子工作频率，因此在升速过程中会出现共振，这种支承系统的共振转速，在资料和制造厂的说明书中，被称作轴系临界转速，这是一种误解，另外这种提法与轴系真正临界转速相混淆，不利于机组安全运行。当改变转速，轴承振幅无明显变化时，即可排除共振的存在。如转速升高，轴承振幅明显升高，则有三种可能：一是支承系统存在共振；二是随着转速升高，作用在轴瓦上的激振力也随之增大；三是周围部件存在共振。对于后一种情况，通过对这些部件振动进一步测试，可判明振动形式，如怀疑系统部件共振，且提高其自振频率工作量不大，例如简单加支撑，可首先采用避共振进行试验；若改变自振频率有困难，则不论是由支撑系统存在共振还是转速升高后激振力增大所致，首先应从降低激振力着手。这是因为实际机组即使判明存在共振，改变这些部件自振频率避开共振，往往是困难的，若消振还得从降低激振力入手。多台机组消振经验证明，不论转子支承系统存在共振，还是系统部件共振，例如汽缸、励磁机静子的共振，使轴承某一方向振动过大，采用降低激振力的办法后，这些共振部件和轴承的振幅，都达到了良好水平。

四、强化振动监测，降低振动异常

首先要求运行人员应学习和掌握有关机组振动的知识，知其产生原因、后果及处理方法，还应熟悉汽轮发电机组各轴系临界转速，并掌握升速、降速中各临界转速下每个轴承的振动情况。其次目前200mW 及以上的机组大都装设了轴系监控装置，对振动实施在线监控，给监测工作创造了好的条件，其他中小机组正常运行时，要求每班测量一次轴承三个方向的振动，并记入专用的记录本中。测量每台机组是最好用一块专用的振动表，振动表应定期校验，每次测振时，应将表放在轴承的同一位置，以便比较。运行中发现振动增大时要加强监控及时汇报，并对振动增大时的各种运行参数进行记录，检查蒸汽参数、真空、差胀、轴线位移、汽缸温度是否变化，润滑油压、油温、轴承温度是否正常以便查明原因加以消除。如遇机组突然发生强烈振动（突然增加至0.05mm 或缓慢增至0.1mm）或清楚听出机内有金属摩擦声音时，应立即打闸停机。

五、结束语

总之，在运行中，一旦发现振动异常，除应加强对有关参数的监视、仔细倾听汽轮机内部声音外，还应视具体情况立即减负荷乃至停机检查。必要时通过各种试验来分析机组振动异常的原因，采取相应的处理方法及消除措施。

参考文献

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