機械振動異常分析與處理方法

何小春,熊仕友

（新鋼公司第一動力廠,江西 新余 338000）

機械振動異常分析與處理方法

何小春,熊仕友

（新鋼公司第一動力廠,江西 新余 338000）

汽輪機與離心泵發(fā)生的異常振動現(xiàn)象，是整個機械系統(tǒng)中非常常見的一類故障，同時也是眾多機械故障中很難弄清產(chǎn)生原因的故障之一，汽輪機振動異常的現(xiàn)象預示著機械故障的產(chǎn)生同時也在很大程度上反映出系統(tǒng)運行的時候存在隱患和風險。在下面文中，筆者將從個人的實踐工作經(jīng)驗及其有關(guān)的技術(shù)知識層面出發(fā)，詳細對汽輪機以及離心泵的異常振動問題以及故障判斷處理等幾個方面進行分析和討論。

汽輪機離心泵異常問題；振動故障；判斷方法；故障處理

1 引言

汽輪機是一種外燃回轉(zhuǎn)式機械，它可以把蒸汽里的熱能轉(zhuǎn)換為機械能，鍋爐的蒸汽進入汽輪機之后，在內(nèi)部會經(jīng)過一系列的噴嘴以及動葉裝置，然后將熱能轉(zhuǎn)換為汽輪機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時所需的一種機械能。因為機械設(shè)備的異常振動會產(chǎn)生很大的危害，因此，從事相關(guān)工作的工作人員在工作中也不得不實時進行新經(jīng)驗的研究、總結(jié)以及技術(shù)方面的探討。

2 機械振動的異常故障原因及處理方法分析

2.1 對汽輪機的水平異常振動的探討

首先，分析汽輪機的水平異常振動中的兩種故障，即：轉(zhuǎn)子永久性彎曲、轉(zhuǎn)子臨時性彎曲，這兩種故障在表現(xiàn)形式上有著本質(zhì)的區(qū)別。通常情況下，由于汽輪機本身的構(gòu)造比較復雜，因此，汽輪機在水平方向上出現(xiàn)振動異常的現(xiàn)象的原因也具有復雜性的特點，且在這其中還受到很多可能性的因素的影響。下面筆者將針對汽輪機的水平異常振動產(chǎn)生的原因從以下兩個方面進行分析：

（1）電氣方面的原因分析：轉(zhuǎn)子線圈匝之間的短路發(fā)生，將會使得氣隙產(chǎn)生不均勻現(xiàn)象，從而致使轉(zhuǎn)子線圈發(fā)生變形，進而就會產(chǎn)生位移。想要排除這個故障首先可以對轉(zhuǎn)子線圈的短路問題進行檢測排除，另外還要及時更新轉(zhuǎn)子線圈。

（2）機械方面的原因分析：由于轉(zhuǎn)子不平衡發(fā)生的振動故障。之所以常常會在這個情況下出現(xiàn)轉(zhuǎn)子的變形，原因在于：機械在帶負荷的情況下，轉(zhuǎn)子本身的溫度會快速升高，這就引起了轉(zhuǎn)子內(nèi)部的材質(zhì)的應(yīng)力的釋放出來，最終的結(jié)果就是轉(zhuǎn)子產(chǎn)生變形。轉(zhuǎn)子變形問題的出現(xiàn)所帶來的就是對汽輪機機組所有設(shè)備的平衡狀態(tài)造成損壞，這樣一來，機械設(shè)備產(chǎn)生振動異常的現(xiàn)象就不難解釋了。

2.2 汽輪機垂直振動于過臨界時超標嚴重（見圖1）

圖1 汽輪機垂直振動于過臨界

這類振動故障產(chǎn)生的原因在于：汽輪機設(shè)備的前軸承位于汽輪機的后軸承箱之上，當然，引起汽輪機振動太大的根本原因也不僅僅是這一個，如果汽輪機在運轉(zhuǎn)的時候振動的現(xiàn)象突然增強，這時，相關(guān)技術(shù)人員首先應(yīng)該檢查設(shè)備是否斷葉片。在過臨界的時候，由于共振問題產(chǎn)生的緣故，如果這時候其間隙不合適或者剛度不夠，其振幅就會被放大。

這種振動故障的處理方法：通常情況下，需要根據(jù)實際情況有針對性地對汽輪機進行監(jiān)測以及對設(shè)備進行維修，如果有必要可以切斷葉片，同時增強設(shè)備軸承的剛度，間隙不合適的部分要及時調(diào)整，若調(diào)整不了應(yīng)將其更換。

2.3 水泵機組振動異常故障的探究

（1）水泵機組設(shè)備在正常運轉(zhuǎn)的時候，整個機組都要保持平穩(wěn)狀態(tài)，而且設(shè)備的響聲也應(yīng)該正常。如果在運行的時候機組出現(xiàn)雜音或者振動異常，這通常是水泵故障產(chǎn)生的預警，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)迅速關(guān)閉設(shè)備并對其進行細致檢查，采取有效措施排除隱患。

（2）機械方面的原因通常有：1）葉輪不平衡，應(yīng)當立即校準；2）泵軸、電動機軸二者沒有保證同心，應(yīng)立即進行改正；3）設(shè)備的基礎(chǔ)不牢，可能是臂路支架不堅固或是地腳螺栓不牢；4）泵以及電機設(shè)備的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動不平衡等均有可能導致振動故障。

（3）水力運行方面的原因有：1）運行過程中吸程太大，在葉輪的進口出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象：水流經(jīng)過葉輪的時候在其低壓區(qū)產(chǎn)生氣泡，當運行到其高壓區(qū)的時候產(chǎn)生的氣泡就會潰滅，隨之而來就會發(fā)生撞擊從而引起振動異常問題的產(chǎn)生，這時候應(yīng)該把泵的安裝高度調(diào)整到合適的高度；2）泵在非設(shè)計點的運轉(zhuǎn)，由于流量的不適宜（太大或者太?。?，這就很容易導致泵的壓力產(chǎn)生變化或者壓力脈動現(xiàn)象；3）如果泵吸進了雜物就容易造成堵塞或?qū)⑷~輪損壞，這時候應(yīng)立即關(guān)閉機器進行清理；4）進水池中的形狀不夠合理、特別是幾臺水泵同時運行的時候，如果進水管內(nèi)的布置不合理就容易引起漩渦而致?lián)p壞水泵。

共振現(xiàn)象會引起機械的振動故障，共振現(xiàn)象主要是由于轉(zhuǎn)子的頻率和水泵的運行速度一致的時候發(fā)生的，我們應(yīng)當根據(jù)上述幾種故障產(chǎn)生的具體原因，進行準確分析后采取有效的解決措施。如果機組進水流道的設(shè)計不規(guī)范、水泵沒有完全淹沒以及機組的啟動和關(guān)機順序不正確等都可能會造成機組進水條件變壞，進而引起漩渦，最終引起的就是機組振動故障的產(chǎn)生。

3 結(jié)束語

綜上所述，機械振動異常的故障并不是無法避免的，但是也無法從根本上消除，對于相關(guān)工作人員而言，應(yīng)該堅持預防為主的理念做好預防工作，防患于未然。筆者強調(diào)一點，機械設(shè)備以及機組的各個負責人員對汽輪機機組的檢修工作尤其重要，對于檢測記錄必須完整、妥善保管起來。如果機械設(shè)備的故障點的零件剛經(jīng)過檢修或更換，這需要再次確認故障發(fā)生點，對于機械設(shè)備振動異常，首先應(yīng)找出故障發(fā)生的原因，然后“對癥下藥”才是最重要的。

[1]虞和濟等.振動診斷的工程應(yīng)用[J].冶金工業(yè)出版社，1992（06）.

[2]沈何俊.汽輪機振動異常的分析[J].華北電力工業(yè)出版社，2000（03）.