汽轮机振动隐患排查与故障分析

1 汽轮机常见振动故障类型及分析

1.1 不平衡

转子转动时产生周期性的振动，主要为1x 频率的振动。这是因为转子质量分布不均匀，在旋转过程中会产生离心力，该离心力的大小和方向随转子的转动而周期性变化，从而引发振动。可能是叶片、叶轮或轴体的积污，积污会改变转子的质量分布，导致不平衡；也可能是部件的磨损，磨损使部分区域质量减少，破坏了原本的质量平衡；安装误差同样会造成转子质量分布不均匀，引发不平衡振动。

1.2 不对中

通常呈现出 1x 和 2x 频率的振动。当转子和驱动设备的轴心线不一致时，在运转过程中会产生额外的力，导致振动频率出现 1x 和 2x 的特征。安装过程中的偏差、设备运行过程中的位移等都可能导致转子和驱动设备之间的轴心线不一致。例如，长时间运行后，基础的沉降可能使设备发生位移，进而造成转子不对中。

1.3 机械松动

振动频谱中出现多倍频振动成分。由于零部件松动或基础结构松动，在设备运行时，松动部位会产生额外的振动，这些振动相互叠加，导致频谱中出现多倍频成分。如轴承座、地脚螺栓松动等。设备长期运行过程中的振动、温度变化等因素，可能使螺栓等连接件逐渐松动，从而引发机械松动故障。

1.4 轴承故障

呈现高频振动，振动信号中出现特征频率（轴承故障频率）。当轴承发生磨损、损坏等故障时，其内部的滚动体或滑动表面的状态发生改变，在运转过程中会产生高频的异常振动，且具有特定的故障频率。滚动轴承或滑动轴承在长期运行过程中，受到载荷、摩擦、润滑等因素的影响，容易出现磨损、疲劳剥落、烧伤等损坏形式，进而引发轴承故障。

1.5 叶片通过频率

振动频谱中出现特定的倍频成分，与叶片数相关。这是因为当叶片存在不平衡、气流不均匀或叶片损坏等情况时，在叶片通过某一固定位置时会产生周期性的激振力，导致振动频谱中出现与叶片数相关的特定倍频成分。叶片不平衡可能是由于制造误差、积垢、腐蚀等原因造成；气流不均匀可能是由于进汽方式不合理、汽道堵塞等因素导致；叶片损坏则可能是由于疲劳、过载等原因引起。

1.6 共振

在某一特定转速下振动幅度显著增大。当转子的激振频率与系统的固有频率一致时，会发生共振现象，此时系统的振动响应急剧增大。系统的固有频率由其结构和材料特性决定，而转子的激振频率与转速相关。当设备运行工况发生变化，使转子激振频率接近系统固有频率时，就容易引发共振。

2 汽轮机振动隐患排查方法

2.1 视觉检查

在进行设备维护和故障诊断的过程中，视觉检查是一个非常基础且重要的步骤。通过肉眼对转子、轴承、联轴器、基础等关键部件的外观进行仔细查看，可以初步判断设备是否存在潜在的问题。检查时，工作人员需要特别注意是否存在明显的磨损痕迹、裂纹、松动等异常状况。例如，在检查转子时，若发现其表面有不规则的磨损区域，这可能意味着在运行过程中存在异常摩擦，这可能是由于转子不平衡或不对中引起的。若轴承部位有明显的裂纹，这会严重影响其承载能力，进而引发振动问题，甚至可能导致轴承的早期失效。

2.2 振动分析

振动分析是通过利用振动分析仪对各部件的振动信号进行测量，并借助频谱分析软件对采集到的信号进行处理的一种技术。通过频谱分析，能够清晰地确定振动的频率成分。不同类型的振动故障往往具有特定的频率特征，比如转子不平衡通常表现为1x 频率（即转速频率）的振动，而转子不对中则通常表现为1x 和2x 频率的振动。通过准确识别这些频率特征，可以初步判断故障类型。此外，振动分析还可以帮助我们发现轴承的缺陷、齿轮啮合问题以及其他机械故障。因此，振动分析在设备维护和故障诊断中扮演着至关重要的角色。

2.3 平衡测试

平衡测试是确保旋转机械平稳运行的关键步骤之一。采用静态或动态平衡测试的方式，可以调整转子的配重或修正其质量分布，以消除不平衡现象。在进行平衡测试时，使用平衡机对转子进行精确测量，确定不平衡的位置和程度，然后通过在相应位置添加或减少配重块，使转子达到平衡状态。同时，借助激光对中仪等工具，能够更准确地对转子的平衡情况进行检测和调整。通过平衡测试，可以显著减少设备运行时产生的振动，延长设备的使用寿命，并提高其运行效率。

2.4 对中检查

对中检查是确保旋转机械正常运行的重要环节。运用激光对中仪或千分表等工具，可以对转子和驱动设备（如电机或发电机）之间的轴心线进行检 查和调整。 确保两者轴心线一致，能够有效避免因不对中而引发的振动问题。当转子和驱动设备轴心线存在偏差时，在运转过程中会产生额外的作用力，导致振动加剧，甚至可能引起设备的损坏。因此，定期进行对中检查和调整，对于保持设备的稳定运行和延长其使用寿命至关重要。

2.5 轴承检测

轴承检测是确保旋转机械平稳运行的另一个关键步骤。可采用拆卸检查的方式，直接观察轴承的磨损情况，也可借助轴承检测仪、显微镜等设备对轴承进行检测，还可利用轴承状态监测设备进行在线监测。通过这些检测手段，能够及时发现滚动轴承或滑动轴承的磨损、损坏等问题。一旦轴承出现故障，其无法正常支撑转子，会导致转子运行不稳定，从而引发振动。因此，轴承的定期检测和维护对于保障设备的正常运行和延长使用寿命至关重要。

2.6 结构检查

对汽轮机的地脚螺栓、基础结构等进行全面检查，判断是否存在松动现象。若发现松动，应及时进行紧固或加固处理。基础结构的松动会使汽轮机在运行过程中失去稳定的支撑，引发振动。例如，地脚螺栓松动可能导致汽轮机在运转时发生位移，进而引起振动。此外，检查过程中还应关注基础结构的完整性，确保没有裂缝或损坏，这些都可能影响到设备的稳定运行。因此，结构检查是确保设备安全稳定运行的重要环节。

2.7 润滑检查

对润滑油的质量和油量进行严格检查，确保润滑系统能够正常工作，以此排除油膜振荡故障。润滑油的质量不佳或油量不足，会影响油膜的形成和稳定性，导致轴承与转子之间的摩擦力增大，引发振动。例如，润滑油中含有杂质，会破坏油膜的均匀性，使轴承在运行过程中产生振动。因此，定期检查润滑油的质量和油量，及时更换或补充，对于保持设备的正常运行和延长其使用寿命至关重要。

3 结束语

总之，汽轮机振动隐患排查与故障分析是一项复杂而系统的工作，通过综合运用多种排查方法，能够及时发现潜在的振动隐患。同时，准确识别常见的振动故障类型，并深入分析其产生的原因，为采取有效的故障处理措施提供了依据。只有高度重视汽轮机振动问题，加强日常的排查和维护工作，才能确保汽轮机的安全稳定运行，为电厂发电系统的正常运作提供有力保障。

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