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汽轮机振动故障的类型与排查方法

影响汽轮机稳定运行的因素有很多，一旦电厂汽轮机运行过程中出现故

障，将会直接影响发电系统的正常工作。汽轮机组的振动是机组运行必须要监

测的一个非常重要的参数，因为当机组振动超过规定的范围时，将会引起设备

的损坏，甚至造成严重后果：

使转动部件损坏。当机组振动过大时，会使叶片、围带、叶轮等各部件的

应力增加，从而产生很大的交变应力，导致疲劳而损坏；

使机组动、静部分发生磨损；

使各链接部件松动；

直接造成运行事故。当机组振动过大，同时又发生在高压缸端侧时，有可

能危及保安器误动作而发生停机事故。

常见汽轮机振动故障类型：

1.轴承的轴向振动。引起轴承轴向振动过大的原因有如下几点：

弯曲的转子在旋转时，轴颈产生偏转，轴颈在轴瓦内的油膜承力中心沿轴

向随转速发生周期性变化，从而引起轴承座的轴向振动。

轴瓦受力中心跟轴承座几何中心不重合。

轴承座不稳固。

挠曲的转子在旋转时，将力图使轴瓦及轴承座作相应的偏转，但轴承无法

追随轴颈的偏转只能形成轴向振动。轴向振动的幅值同转子的挠曲程度成正

比，而各轴承振动的相位则取决于转子挠曲弹性线的形状。在一阶临界转速附

近转子2个轴承的轴向振动相位相反。而在二阶临界转速附近转子2个轴承的

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轴向振动相位则相同。

2.汽流激振。一般情况下，汽轮机组中的高中压转子是发生汽流激振的主

要部件。其原因是汽轮机内流中的蒸汽会发生一定程度的膨脹，这样一来，一

方面会使高中压转子产生切向力转矩，另一方面还会产生一个从高压端到低压

端的轴向力，在这2种外力作用下，高中压转子的叶片会在不均匀汽流的冲击

作用下使汽轮机转子发生汽流激振这一故障。

3.转子热弯曲。所谓的汽轮机转子就是指汽轮机组中能够转动的部分，同

时转子承担着汽轮机能量转化的重要任务，而转子热弯曲故障的产生与转子本

身工作温度以及蒸汽的参数设定值有一定的关系。目前，转子热弯曲故障多在

汽轮机组冷态起机定速带负荷运行中发生，这是因为在这种工作条件下，转子

工作温度较高，同时叶片、叶轮和主轴在高速旋转下，会受到较大的离心应力，

进而容易发生弯曲形变，如果转子发生热弯曲故障后仍不采取措施，那么还将

会导致摩擦振动等其他故障的产生，影响电厂发电机组运行安全。

4.摩擦振动。在长时间运行状态下，汽轮机转动部分如叶栅、叶轮主轴等，

会在外力和高温条件等作用下产生一定的热弯曲故障，进而对转动部分原来的

稳定状态造成一定的破坏，最终产生摩擦振动故障。在这种情况下，汽轮机振

动信号仍保持在工频状态，但是在转子以及其他因素的作用下会经常发生分

频、倍频以及高频分量的现象，甚至有时还会有波形削顶这一异常现象的发生。

另外，汽轮机转子在产生摩擦振动故障情况下，其振动频率和幅值存在波动的

基本特征，一旦这种故障存在时间过长，将会导致涡动现象的发生。

汽轮机振动故障排查方法：

1.修改轴承盖振动保护动作逻辑分析。一般汽轮机组都设有轴承盖振动检

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测信号，信号经TSI检测柜，按“或”逻辑执行保护动作，只要有一个信号越

限，即发生停机动作。这样，在运行中极易发生由于单一信号误动造成机组停

运的事故，给电厂的安全和经济造成巨大损失。为避免此类事故的发生，需将

原逻辑关系改进，提高机组盖振动保护的安全可靠性。

2.保护回路校验分析。探头校验完毕后，回装时要注意安装牢固，接线端

子处用胶带缠紧，做好绝缘措施，防止接点处粘连出现短路现象；并要对信号

电缆进行绝缘测试，保证信号传输的准确性，对TSI柜内接线进行规整。

3.油膜振荡排查措施分析。通过以上对油膜振荡发生原理分析可知，如何

提高轴承和转子工作稳定性和安全性是故障处理的关键，而为了达到这一目的

必须要减小二者相互之间的摩擦作用，这可以通过使用压力和湿度都是以润滑

油来实现，同时还应当减少润滑动力的粘度值，以避免油膜承载力过大。在故

障处理过程中切不可使润滑油的粘度过大，以免影响油分布的均匀性，导致相

互之间的摩擦力增加。另外，油膜振荡故障还可以用减小轴瓦顶部间隙、增加

上轴瓦轴承合金宽度、缩减轴颈和轴瓦接触角等多种方式来进行解决。

4.汽流激振排查措施分析。通过对气流激振故障产