淺析汽輪機組汽流激振故障原因

翟秀紅

摘要：汽流激振是關系汽輪發(fā)電機組經(jīng)濟性、安全性的重大問題。機組容量不斷增大、蒸汽參數(shù)不斷提高使汽流激振問題成為目前機組設計、運行、檢修中必須考慮的重要問題。因此，研究如何及時準確診斷出汽流激振故障，對機組運行安全可靠性，減少經(jīng)濟損失和預防突發(fā)災難事故具有重要意義。為此，本文在對汽流激振的機理及特征進行概述的基礎上，詳細且全面的分析了汽輪機組汽流激振故障原因，旨在為機組安全穩(wěn)定運行提供技術參考。

關鍵詞：汽輪機組；汽流激振；故障原因

隨著機組參數(shù)的不斷升高，發(fā)生汽流激振的概率也不斷增大。汽流激振給電廠的安全穩(wěn)定運行帶來了嚴重影響，因此加強對大型汽輪機汽流激振產(chǎn)生原因及解決措施的研究尤為重要。本文就汽輪機組汽流激振故障原因進行了分析，旨在為汽輪機組安全穩(wěn)定運行提供理論參考。

1汽流激振產(chǎn)生的機理及特征

1.1產(chǎn)生機理

（1）葉頂間隙激振力

汽輪機在安裝或運行中汽缸跑偏造成轉(zhuǎn)子相對于汽缸發(fā)生偏移，使得葉頂間隙發(fā)生改變。葉頂間隙小的一側(cè)汽流作用于葉輪的橫向力大，葉頂間隙大的一側(cè)汽流作用于葉輪的橫向力相對較小，造成汽流作用于轉(zhuǎn)子軸心上的力不平衡，促使轉(zhuǎn)子發(fā)生自激振動。研究表明，葉頂間隙激振力易發(fā)生在汽輪機大功率區(qū)段及葉輪直徑較小、葉片較短的轉(zhuǎn)子上，即高參數(shù)汽輪機的高、中壓轉(zhuǎn)子上。

（2）汽封汽流激振力

由于設計不當或在運行過程中參數(shù)控制不穩(wěn)定產(chǎn)生軸系動態(tài)偏心，造成軸封和隔板汽封腔室內(nèi)蒸汽周向分布不均勻，在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生多個不平衡力矩，使轉(zhuǎn)子發(fā)生自激振動。

（3）轉(zhuǎn)子上的靜態(tài)蒸汽作用力

由于汽輪機高壓缸進汽方式非對稱性的影響，使得轉(zhuǎn)子受高壓蒸汽作用，一方面造成高壓轉(zhuǎn)子軸頸在軸承上的載荷發(fā)生變化，另一方面造成高壓轉(zhuǎn)子在徑向上位置發(fā)生偏移，汽輪機通流部分間隙發(fā)生變化，最終導致轉(zhuǎn)子上抬、軸承的動力特性改變，進而使轉(zhuǎn)子失穩(wěn)。

1.2特征

（1）汽輪機汽流激振屬于自激振動，不能用動平衡方法消除；

（2）汽輪機汽流激振易發(fā)生在高、中壓轉(zhuǎn)子上；

（3）汽輪機汽流激振具有良好的再現(xiàn)性；

（4）引起汽輪機汽流激振的主頻率一般為低頻；

（5）汽流激振的產(chǎn)生有時與汽輪機進汽調(diào)門的開啟順序和開度密切相關。

2.1蒸汽激振力大

（1）汽封設計不當主要指葉頂汽封、隔板汽封及高壓轉(zhuǎn)子前后軸封的間隙或結(jié)構(gòu)設計不當，使動靜間隙沿圓周方向分布不均勻，蒸汽在不同位置泄漏量不同，在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生一個不平衡的力矩。高負荷時該力矩增大，導致軸系失穩(wěn)。

（2）汽缸或轉(zhuǎn)子偏移使汽缸與轉(zhuǎn)子不同心，高壓轉(zhuǎn)子軸封和隔板汽封的蒸汽壓力沿周向分布不均勻，趨向于使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生渦動。

（3）軸系不對中分為聯(lián)軸器不對中、軸瓦中心標高變化及轉(zhuǎn)子與靜子不同心三類。軸系不對中會造成軸承載荷變化和動靜間隙周向分布不均，引起轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩沿徑向不平衡，嚴重時可誘發(fā)高負荷下低頻振動，是導致汽流激振的直接原因之一。

（4）汽缸膨脹不暢引起汽缸跑偏或動靜碰摩，也會引起蒸汽壓力分布不均勻和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩沿徑向不平衡。

（5）安裝與檢修偏差是引起機組汽流激振的重要原因，很多機組故障都是由安裝質(zhì)量差或檢修或復裝誤差等引起的，安裝質(zhì)量差可導致動靜間隙分布不均、轉(zhuǎn)子與汽缸同心度差等。

（6）調(diào)門運行方式不當包括調(diào)門開啟順序不當和調(diào)門開度不當兩方而。調(diào)門運行方式不當會引起不對稱蒸汽力和力矩，該力可以影響軸頸在軸承中的位置，改變軸承承載，造成轉(zhuǎn)子失穩(wěn)，也會使轉(zhuǎn)子在汽缸中的徑向位置發(fā)生變化，引起通流部分間隙變化，導致激振力增大。

（7）主蒸汽管道與汽缸連接不對中。如西固熱電廠5號機組因?qū)芊敌奕毕?，導致高壓缸扭曲偏斜，從而引起汽流激振?/p>

（8）運行參數(shù)變化。有些運行方式敏感于運行參數(shù)，如主蒸汽流量、主汽溫、主汽壓；潤滑油溫度；凝汽器真空、軸封參數(shù)、軸系不平衡、高壓脹差突變等。

高負荷時，在配汽方式調(diào)節(jié)負荷過程中被激發(fā)。

2.2軸瓦穩(wěn)定性差

（1）軸瓦型式不當。不同軸瓦的穩(wěn)定性裕度不同，可傾瓦的穩(wěn)定性高于橢圓瓦，而橢圓瓦的穩(wěn)定性高于圓筒瓦，穩(wěn)定性最差的為三油楔瓦。

（2）軸瓦葉頂間隙過大。葉頂間隙過大會顯著降低軸瓦的穩(wěn)定性。如海門電廠2號1000MW機組、綏中電廠800MW機組等通過調(diào)整葉頂間隙來提高軸瓦的穩(wěn)定性。

（3）軸承座標高變化。標高變化會使軸系中某些軸承承載變低、比壓減小而失穩(wěn)。

（4）軸承比壓小、長徑比大。軸承比壓是指軸瓦單位工作而積上所承受的載荷。減小長徑比會增大比壓，并使下瓦油膜力減小，增加軸瓦穩(wěn)定性。

（5）潤滑油黏度高。隨著潤滑油黏度提高，軸瓦穩(wěn)定性降低，因此改變潤滑油溫度是防比低頻振動的有效措施之一。

結(jié)束語

綜上所述，本文通過對汽流激振的機理及特征進行概述，從蒸汽激振力大、軸瓦穩(wěn)定性差兩大方面詳細且全面的分析了汽輪機組汽流激振故障原因，旨在為業(yè)內(nèi)人士保證機組安全穩(wěn)定運行提供理論參考。

參考文獻：

[1]范志強，段學友，韓元，李波.330MW汽輪機組汽流激振故障分析及處理[J].內(nèi)蒙古電力技術，2015，06：82-85.