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CC100汽轮机组振动故障的分析与研究

摘要：汽轮机组的异常振是较为复杂的故障之一。汽轮机组振动

严重时会危及汽轮机安全的稳定运行，为此分析了我厂#3汽轮机组

振动的振源因素,并总结了处理措施。

关键词：汽轮机转子不平衡振动

由于宏伟热电厂#3机组振动相对偏大，在机组启动过临界转速

的时候，振动值很大超出了不合格的范围。曾经出现过机组启动过程

中，振动值大，转速不能到达3000r/min而定速的局面。严重影响宏

伟热电厂#3机组汽轮机安全运行及经济效益。本文就将对宏伟热电

厂#3号机组的振动原因进行分析，总结振动的表现形式及采取的解

决办法。决不允许在强烈振动的情况下让机组继续运行。

1汽轮机振动原因分析

宏伟热电厂#3机组是哈尔滨汽轮机厂生产的型号

CC100-8.83/0.981/0.245型汽轮机。型式：高压、双缸、双排汽、双

抽、冲动凝汽式汽轮机。额定功率100?MW，最大功率(冷凝/抽汽)，

112.5/125?MW，转速3000?r/min，汽压8.83±0.49?Mpa，汽温：

535(+5-10)℃。

1.1转子质量不平衡

当转子有质量不平衡故障时，将发生振动，主要特征有：是一个

与转速同频的强迫振动，振动幅值随转速按振动理论中的共振曲线规

律变化，在临界转速处达到最大值。振动波形近似为正弦波；转子的

轴心轨迹为椭圆。

1.2转子初始弯曲

有初始弯曲的转子具有与质量不平衡转子相似的振动特征，所不

同的是初弯转子在转速较低时振动较明显。由于弯曲变形与转子同步

旋转，产生横向激振力激起转子的同步横向振动，在临界转速附近发

生共振。

1.3转子热态不平衡

在机组的启动和停机过程中，横截面产生不均匀的温度分布，使

转子发生瞬时热弯曲，产生较大的不平衡，使转子产生振动。它一般

与负荷有关，改变负荷，振动相应地发生变化，但在时间上较负荷的

变化滞后，随着盘车或机组的稳态运行，整机温度趋于均匀，振动会

逐渐减少。

引起机组转子热变形可能的原因有，转子自身热应力、运行中气

缸进水、进冷空气以及动静摩擦、中心孔进油、发电机转子冷却不均

匀等。2010年我厂大修前，3#机组曾因转子中心孔进油，导致机组

在临界转速区域内的长时间异常振动。其表现形式为：汽缸膨胀受

阻,使轴承支承刚度降低；转子热弯曲。3#机组异常振动，怀疑转子

中心孔进油，揭缸、吊出转子、分解闷头、打开中心孔盖，利用压缩

空气清扫中心孔，吹出0.6?kg油，从而减小了热弯曲发生的

几率。

1.4转子部件脱落

当脱落的部件质量相当大时，会使转子出现严重的质量不平衡，

从而使转子的振幅值突然增大。转子部件脱落的前后，振动的幅值和

相位突然发生变化；部件脱落一段时间后，振动的幅值和相位趋于稳

定。

2011年，我厂3#机组大修，高压缸大盖揭开后，发现高压缸调

速级一动叶片断裂飞出，引起首级静叶片局部受损，转子动平衡遭到

破坏，最终导致振动异常。现场检查发现：汽机首级叶片有一片齐根

断裂，留在高压缸左侧首级隔板与调速喷嘴之间。此问题发现前3#

机组运行中始终处于振动不稳定状态、机组启停困难、惰走时间缩短

等问题。经过机组大修，更换了损坏的复速级叶片，机组振动减小至

正常范围，现机组平稳运行，异常振动消失。

1.5转子部件结垢

如果蒸汽的品质长期不合格，汽轮机的叶片表面将结垢，使转子

平衡遭到破坏，振动增大。由于结垢需要相当长的时间，所以振动是

随着年月逐渐增大的。幅度值和相位随时间发生极为缓慢的变化。

1.6油膜振荡

油膜振荡是轴颈带动润滑油高速流动时，高速油流反过来激励轴

颈，使其发生强烈振动的一种自激振动现象。当转轴的临界转速比较

低时，涡动频率可能与转轴的临界转速相等或接近，其涡动振幅将被

共振放大，即产生强烈的振动，此时称为油膜振荡。其振动的主要频

率成分为临界转速左右的频率。

1.7间隙振荡

转子与静子的径向间隙变化出现偏差，这种偏差会产生一个作用

于转子切向力，导致振动发生。间隙振荡与机组负荷有着显著的关系，

当机组带到一定负荷时突然发生强烈的振动，当负荷减小时振动又突

然

消失。

2汽轮机振动的处理措施

针对上述原因，我厂根据生产现