浅析汽轮机组汽流激振故障原因

摘要：汽流激振是关系汽轮发电机组经济性、安全性的重大问题。机组容量不断增大、蒸汽参数不断提高使汽流激振问题成为目前机组设计、运行、检修中必须考虑的重要问题。因此，研究如何及时准确诊断出汽流激振故障，对机組运行安全可靠性，减少经济损失和预防突发灾难事故具有重要意义。为此，本文在对汽流激振的机理及特征进行概述的基础上，详细且全面的分析了汽轮机组汽流激振故障原因，旨在为机组安全稳定运行提供技术参考。

关键词：汽轮机组；汽流激振；故障原因

随着机组参数的不断升高，发生汽流激振的概率也不断增大。汽流激振给电厂的安全稳定运行带来了严重影响，因此加强对大型汽轮机汽流激振产生原因及解决措施的研究尤为重要。本文就汽轮机组汽流激振故障原因进行了分析，旨在为汽轮机组安全稳定运行提供理论参考。

1汽流激振产生的机理及特征

1.1产生机理

（1）叶顶间隙激振力

汽轮机在安装或运行中汽缸跑偏造成转子相对于汽缸发生偏移，使得叶顶间隙发生改变。叶顶间隙小的一侧汽流作用于叶轮的横向力大，叶顶间隙大的一侧汽流作用于叶轮的横向力相对较小，造成汽流作用于转子轴心上的力不平衡，促使转子发生自激振动。研究表明，叶顶间隙激振力易发生在汽轮机大功率区段及叶轮直径较小、叶片较短的转子上，即高参数汽轮机的高、中压转子上。

（2）汽封汽流激振力

由于设计不当或在运行过程中参数控制不稳定产生轴系动态偏心，造成轴封和隔板汽封腔室内蒸汽周向分布不均匀，在转子上产生多个不平衡力矩，使转子发生自激振动。

（3）转子上的静态蒸汽作用力

由于汽轮机高压缸进汽方式非对称性的影响，使得转子受高压蒸汽作用，一方面造成高压转子轴颈在轴承上的载荷发生变化，另一方面造成高压转子在径向上位置发生偏移，汽轮机通流部分间隙发生变化，最终导致转子上抬、轴承的动力特性改变，进而使转子失稳。

1.2特征

（1）汽轮机汽流激振属于自激振动，不能用动平衡方法消除；

（2）汽轮机汽流激振易发生在高、中压转子上；

（3）汽轮机汽流激振具有良好的再现性；

（4）引起汽轮机汽流激振的主频率一般为低频；

（5）汽流激振的产生有时与汽轮机进汽调门的开启顺序和开度密切相关。

2.1蒸汽激振力大

（1）汽封设计不当主要指叶顶汽封、隔板汽封及高压转子前后轴封的间隙或结构设计不当，使动静间隙沿圆周方向分布不均匀，蒸汽在不同位置泄漏量不同，在转子上产生一个不平衡的力矩。高负荷时该力矩增大，导致轴系失稳。

（2）汽缸或转子偏移使汽缸与转子不同心，高压转子轴封和隔板汽封的蒸汽压力沿周向分布不均匀，趋向于使转子产生涡动。

（3）轴系不对中分为联轴器不对中、轴瓦中心标高变化及转子与静子不同心三类。轴系不对中会造成轴承载荷变化和动静间隙周向分布不均，引起转子转矩沿径向不平衡，严重时可诱发高负荷下低频振动，是导致汽流激振的直接原因之一。

（4）汽缸膨胀不畅引起汽缸跑偏或动静碰摩，也会引起蒸汽压力分布不均匀和转子转矩沿径向不平衡。

（5）安装与检修偏差是引起机组汽流激振的重要原因，很多机组故障都是由安装质量差或检修或复装误差等引起的，安装质量差可导致动静间隙分布不均、转子与汽缸同心度差等。

（6）调门运行方式不当包括调门开启顺序不当和调门开度不当两方而。调门运行方式不当会引起不对称蒸汽力和力矩，该力可以影响轴颈在轴承中的位置，改变轴承承载，造成转子失稳，也会使转子在汽缸中的径向位置发生变化，引起通流部分间隙变化，导致激振力增大。

（7）主蒸汽管道与汽缸连接不对中。如西固热电厂5号机组因导汽管返修缺陷，导致高压缸扭曲偏斜，从而引起汽流激振。

（8）运行参数变化。有些运行方式敏感于运行参数，如主蒸汽流量、主汽温、主汽压；润滑油温度；凝汽器真空、轴封参数、轴系不平衡、高压胀差突变等。

高负荷时，在配汽方式调节负荷过程中被激发。

2.2轴瓦稳定性差

（1）轴瓦型式不当。不同轴瓦的稳定性裕度不同，可倾瓦的稳定性高于椭圆瓦，而椭圆瓦的稳定性高于圆筒瓦，稳定性最差的为三油楔瓦。

（2）轴瓦叶顶间隙过大。叶顶间隙过大会显著降低轴瓦的稳定性。如海门电厂2号1000MW机组、绥中电厂800MW机组等通过调整叶顶间隙来提高轴瓦的稳定性。

（3）轴承座标高变化。标高变化会使轴系中某些轴承承载变低、比压减小而失稳。

（4）轴承比压小、长径比大。轴承比压是指轴瓦单位工作而积上所承受的载荷。减小长径比会增大比压，并使下瓦油膜力减小，增加轴瓦稳定性。

（5）润滑油黏度高。随着润滑油黏度提高，轴瓦稳定性降低，因此改变润滑油温度是防比低频振动的有效措施之一。

结束语

综上所述，本文通过对汽流激振的机理及特征进行概述，从蒸汽激振力大、轴瓦稳定性差两大方面详细且全面的分析了汽轮机组汽流激振故障原因，旨在为业内人士保证机组安全稳定运行提供理论参考。

参考文献：

[1]范志强，段学友，韩元，李波.330MW汽轮机组汽流激振故障分析及处理[J].内蒙古电力技术，2015，06：82-85.

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