浅谈汽轮发电机组汽轮机后轴承振动大原因分析及处理

浅谈汽轮发电机组汽轮机后轴承振动大原因分析及处理

万光富

东莞金洲纸业有限公司广东东莞523000

[摘要]本文主要以某热电厂区内汽轮发电机2号机组为例，探究了汽轮机组轴承出现振动大的主要原因，并提出相应的处理对策。从而能够做到从源头上入手，全面了解汽轮机组轴承轴出现大振动情况各方面原因，采取相应的处理措施，以能够从根本上处理好汽轮机组轴承出现振动大这一问题，确保汽轮机组能够一直保持着持续稳定的运行状态，提高汽轮机组实际运行效率。

[关键词]汽轮机；发电机；后轴承；振动；原因分析；处理；

前言：

汽轮发电机主要指以电磁感应为基本原理，通过汽轮机来实现驱动的一种发电机。它是由锅炉逐渐形成高温高压过热蒸汽，进入汽轮机的内部膨胀做功，促使叶片转动起来，并带动相应发电机实现发电，在做功之后乏汽会逐渐经过凝汽器、凝结水泵、除氧器、给水泵等送回到锅炉，形成一个完整的朗肯循环。汽轮发电机组由二个及二个以上的轴组成轴系，轴系由各轴承支撑，在机组高速运行中，易受各方面因素影响而出现轴承振动大，危及汽轮机组运行安全。故本文结合某热电厂区内汽轮的发电机2号机组工况案例，对汽轮机组振动故障原因的诊断和消振对策，开展系统化的研究，确保汽轮机组保持稳定的运行状态。

1、工况

以某热电厂区内汽轮发电机2号机组为例，2号机组是单轴冲动式抽凝机组、单缸高压机组。汽轮机为C60-8.83/535-0.785型号，发电机是50WX18Z-054型号的空气冷式发电机、励磁机为WBF8-5G型号。如图1所示，汽轮机有2个支撑，发电机有2个支撑，总轴系的支撑为4个径向的轴承。1-4号的支撑轴承主要采用的是圆筒形状轴承。机组连续运行一年多，6月28日4：36时，2#机电负荷48.73MW，热负荷207t/h；2#轴承86μm，瓦振由12μm正常运行。4：38：03时减电负荷至38.36MW，热负荷降至201/h，轴振逐渐增大至125μm，瓦振增大至23μm；4：47：24时2#轴振逐渐增大至218μm，2#轴瓦振由17.2μm增大至46μm；电负荷减至36.45MW，热负荷减至182t/h，振动趋于下降趋势；于5：11：20时，加电负荷至42.11MW，抽汽增加至209t/h，此时2#轴振升至：248μm，2#轴瓦振为71μm；机组振动大打闸停机。机组调整过程中，缸温由458℃降至440℃，热胀由14.91mm跳变至14.87mm，轴向位移0.08mm未变化，胀差由-0.61mm变化至-0.54mm，变化量不大。2#机汽缸热膨胀值出现跳变，胀缩不随汽缸温度线性变化；2#机长时间高负荷运行，汽缸膨胀；低负荷时，汽缸不能及时收缩，可能发生动静摩擦引起振动。机组电负荷偏低，热负荷偏高，排汽量小，易引起机组鼓风摩擦，排汽缸上扬的可能，动静摩擦，引起机组振动。以下就是围绕着该汽轮机组后轴承出现大振动情况各方面因素，开展分析及研究工作，并制定相应的处理对策，以能够尽快处理好该问题。

图1轴系的支撑示图

2、探究主要原因

2.1在汽流激振方面

汽轮机转子叶片端面、叶片和带有围带的叶片与隔板、对应的汽缸上装有密封处的压力机级等形成密封腔室，汽密封腔室顶部蒸汽径向不均匀流动，会产生压力周向变化，引起切向涡动力，转子产生径向初始位移。这种蒸汽压差促使转子产生位移形成的涡动为汽流激振；转子转轴扭矩不平衡引起涡动力分解，作用在圆周上引起转子旋转转矩和作用在转子中心上的平衡力，当大于系统阻尼力时，转子便会产生自激振动。由汽流激振机理分析，蒸汽压差与涡动力均与蒸汽流量变化、压力变化有关，低频振动随新蒸汽流量增大而增大。

2.2在变工况中热变形方面

汽轮机在变工况运行中，工作转速振幅不规则地大幅波动一般为转轴径向和轴向碰磨引起。而转轴碰磨发生的机理，机组启动过快，汽缸膨胀不畅，转轴间隙消失；变工况运行时，负荷变化过快且变化量大，汽缸发生热变形，转轴碰磨使转轴表面径向受热不均，产生热热弯曲引起不平衡振动；振动初期，较大的斜率直线上升，振动减小时，也以较大的斜率直线下降；当转轴碰磨消失后，碰磨引起的转轴径向不对称温差逐渐消失，转子热弯曲的不平衡力也随之消失，一个连续的自动调节过程，最终转轴碰磨自动调节到极轻微的程度，转子热不平衡引起的振动特征。

2.3在摩擦振动方面

汽轮机变工况运行中，汽缸的热膨胀不畅，汽缸膨胀受阻，改变了动静部件之间的径向间隙，产生较为严重的后果是直接导致动静部分摩擦。如果摩擦发生在转轴上，将引起转子热弯曲，继而产生振动。

3、可行性的处理对策研究

通过对上述案例中对于热电厂区内汽轮的发电机2号机组轴承振动大情况发展原因的分析，可从以下几个方面入手，处理好该问题：

3.1做好汽流激振情况参数记录

结合汽轮机实际运行特征记录好汽流激振相关信息数据；全面分析故障因素，把每次振动出现时间与数据做对比分析，结合机组轴承的振动最小值、最大值来对比分析，并把曲线绘制出来。通过曲线分析，可从曲线变化幅度及走势方面了解汽轮机处于负荷界点状态下速率变化状况，再集合蒸汽流量合理调节汽门的开启程序和方式，有效排出气流激振，避免轴承出现振动大的现象。

3.2转轴碰磨的消振对策

在保证机组安全的前提下，较快地磨大轴向间隙。为了尽快磨大轴向间隙，机组并网应带高负荷运行3～5小时，开始减负荷，观察真的的变化规律，在逐渐增大减负荷幅度；如振动爬升较快，操作放慢；若振动爬升较慢，再降负荷，直至解列停机。大振动后再次启动，在满负荷下1#、2#瓦振动变小并不波动，再由50MW快速减负荷至25MW，振动爬升很慢。经2～3次启动、并网、快速解列，振动已不在爬升，表明转轴碰磨现象已经消除。

3.3控制好摩擦振动

在汽轮机的机组实际运行期间，需详细记录振动稳定性状况，检查好转子的质量，把机组运行期间的频率及温度调整好，相邻轴承相互间位置必须调整好。结合汽轮机转速、负荷、运行时长等，分析它的规律性，确保每个时间段汽轮机各项运行参数均处于正常状态；调整好每个截面的实际位置，以能够确保实现平衡及均匀性的受力，尽可能的将摩擦期间热量减少，防止汽轮机组实际运行期间轴承出现大振动这一问题，确保汽轮机组可维持着稳定的、可靠的运行状态。

3.4强化操作者的专业技能

为了能够更好的防止汽轮机组实际运行期间轴承出现大振动情况，还需从操作者方面入手，制定相应的操作规范及标准，以能够确保所有操控者开展标准化、规范化的操作。同时，在遇到问题时，能够具备较强的分析能力，逐一排除问题因素，在最短时间内处理好运行事故问题，确保汽轮机组可一直处于正常的运行状态。

4、结语

综上所述，通过上述分析可以了解到汽轮机组实际运行期间，通常会有轴承出现大振动该情况出现，而出现这一情况的根本原因主要在于汽流激振、转子过热变形、摩擦振动等这些方面。应积极采取相应的处理措施，从根本上解决这一问题。那么，为了能够更好的处理汽轮机组轴承出现大振动这一问题，专业的技术员应不断提高自身专业技能，还需加强日常的运行维护工作，以能够防止汽轮机组轴承出现大振动情况再次出现，维持汽轮机组良好的运行状态。

[参考文献]

[1]王元成,金庆光,董文艺.一台60MW汽轮发电机组发电机转子轴向振动的故障诊断及治理[C].全国振动工程及应用学术会议.2015,11（05）：241-242.

[2]刘志勇,张琨鹏,富兆龙.QF-60-2型汽轮发电机3#轴承振动偏大原因分析及处理[J].通用机械,2016，30(02):768-769.