汽轮机振动大原因分析及处理

一、现象
        2004.05，#2机检查性大修结束，在启机及带负荷过程中#1瓦振动、瓦温均正常，随着时间的延长，#2机#1瓦振动逐渐增大，在2005.02、2006.02、2008.02分别对#2机#1瓦振动大进行过检修，每次检修后振动虽然较检修前有所减小，但变化不是很明显，每次检修后运行一段时间振动又开始逐渐增大，在同一时期内其振动随着负荷的增大而增大，当负荷不变时，凝汽器真空高时比真空低时振动稍有增大，2010.03.05，启机过临界时振动最大为329μm，2010.03.17，负荷为295MW时振动最大为180μm
二、原因分析
        1、油温过高或过低，油膜振荡。
        #2机振动是在运行中逐渐增大的，润滑油油温与振动有一定的关系，油温越低振动越大，但油温过高又会引起轴瓦温度上升且由于#1瓦为可倾瓦产生油膜振荡的可能性很小，从振动频谱分析来看主要是工频，1/2倍频引起的振动很小，因此油膜振荡的可能性较小
        2、油中进水，油脂乳化
        如果油中进水，油膜变薄，轴瓦温度升高，而#1瓦瓦温正常，且油脂化验合格。
        3、转子热变形或弯曲
        转子热变形引发的振动特征是与转子温度和蒸汽参数有密切关系，大都发生在机组冷态启机定速后带负荷阶段，此时转子温度逐渐升高，材质内应力释放引起转子热变形，振动增大。如果大轴弯曲，那么转子在空转、低负荷及高负荷时振动应该都大，这点与我们现场的情况相似。
        4、动静碰摩
        动静发生摩擦时，振动的幅值具有波动性，波动时间可能比较长。摩擦严重时，幅值不在波动，振幅会急剧增加，导致跳机，且会有摩擦声。但#2机振动基本稳定没有明显的波动现象，且通过启停机和运行中检查未发现有摩擦的迹象
        5、叶片损坏或段落
        如果叶片损坏或段落，振动会急剧增加，最后跳机。而#2机的振动并没有急剧增加，而是在不同的负荷振动不同。因此可以排除叶片损坏或段落。
        6、动不平衡
        如果转子存在动不平衡，则振动主要是跟转速有关，而且振动与负荷有关，在某一负荷状态下振动较大，这一点与现场的情况相似，但是否是主要原因还需要进一步确认
        7、轴承座地脚螺栓松动
        如果地脚螺栓松动，则轴承座振动应该也大，但实际上轴承座振动不大，松动的可能性不大。
        8、液力盘车与高中压转子中心不符合要求
        盘车与高中压转子中心不符合要求也会引起振动增大，随着时间的延长有可能盘车位置发生微小的移动，但经过检查中心良好
        9、高中压转子与低压转子中心不正或螺栓紧力偏小及松动
        高中压转子与低压转子中心对中不良或连接时晃度超标会引起振动，随着运行时间的延长对轮螺栓有可能松动而使紧力偏小。在每次跳级后振动有一定的增大可能是由于跳机后对轮发生微小错位而导致的，这与质量不平衡现象相似，但经过检查未发现对轮晃度和螺栓紧力明显超标现象。
        10、汽流激振
        汽流激振的特征是振动的增大受运行参数的影响明显，如负荷。随着运行时间的延长，缸体变形或各轴承座下沉不一致导致转子与缸体间的径向间隙发生变化，形成通流部分或汽封的径向偏差过大，当构成适当的间隙参数时，则会发生汽流激振，其振动的频率为1/2倍频，根据振动频谱图分析结果发现虽然存在1/2倍频，但是影响较小，可以断定汽流激振并不是引起振动的主要原因，但为了排除该原因我们重新调整了汽缸与转子同心度，应去除顶轴高度并尽量消除转动后转子上浮、油温升高转子上移和架表方式对测量结果的影响，并通过顶缸检查、测量轴封间隙等多种方法保证了通流间隙在合格范围内，做到测量数据真实准确
        11、轴瓦损坏或自位性不好
        如果轴瓦损坏或轴瓦自位性不好会导致振动增大，从运行参数上看瓦温正常，因此瓦块存在问题的可能性不大，经过检查发现轴瓦扬度与转子扬度不一致且内油档与转子稍有碰磨现象，为排除该原因我们修刮油档并更换接触良好的轴瓦，同时为了增加#1瓦负荷将#1瓦抬高0.05mm，以减小运行时#1瓦由于负荷较轻而产生摆动
        12、滑销系统卡涩
        如果滑销系统卡涩或间隙不合格也会引起振动增大，由于我厂采用的是落地式轴承座、汽缸滑销卡涩的可能性不大，这在检修中已得到确认经过检修排除油膜震荡、对轮中心不良或连接螺栓松动、动静碰磨、汽流激振的可能性后根据西安热工院和东南大学振动专家的诊断表明振动主要产生在X方向且以工频为主，其振动大的主要原因是高中压转子存在较大的质量不平衡，尤其是在#2瓦侧，其可能原因主要是转子存在弯曲或中低对轮不同心或连接不良所致

三、振动处理过程
        2009.05.20，在西安热工院振动专家的知指导下，采用高中压转子反对称平衡法在高压转子加600∠170°，在中压转子加600∠350°，平衡后振动虽然有所减小，但不是很明显。
        2010.04.09结合第一次试加配重位置和振动数据将高压转子前侧配重600∠170°移至600∠330°后振动改善仍不明显，第二次将高压转子前配重全部去掉并在中压转子加1147∠270°，再次启机后#1瓦过临界值降低到249μm∠88°，空转时振动降为127μm∠330°，振动仍不满意。
        根据测量的数据分析加重的方向是正确的，由于中压外侧配重较多且半径较小影响系数偏小，2010.05.20利用停机机会在中压末级叶轮处加重667∠270°后#1瓦过临界时振动小于100μm，正常运行中振动小于80μm达到优良范围。
四、总结
        #2机#1瓦振动大没有彻底处理的主要原因是高中压转子存在较大的不平衡，尤其是中压侧，通过三次加重后发现高中压转子不平衡量较大，且外侧的平衡槽直径只有600mm,使得影响系数偏小，导致平衡效果较差，最后在中压缸内直径为1140mm处的中压末级叶轮平衡槽处加重667∠270°后振动取得良好的效果。
        参考文献
        [1]《汽轮发电机组的振动及现场平衡》 寇胜利 中国电力出版社出版 2007年.
        [2]《汽轮机设备检修》，初、中、高级工，山西省电力工业局编，中国电力出版社出版，1997年.