汽轮发电机组安装工程是工业安装工程中常见的关键工程，其安装质量的好坏关系到机组的稳定性及持续运行的能力，而机组的振动问题则是汽轮发电机组安装中最常见的问题。一般而言，汽轮发电机组的振动有很多方面的原因，既有设计制造方面的，又有安装和运行方面的原因。本文简单分析汽轮发电机组振动产生的原因，为今后汽轮发电机组的安装及检修做一定的参考。
    质量不平衡
    汽轮发电机组是由汽轮机和发电机组成，通过轴承及端盖将汽轮机和发电机连接组装起来的，由汽轮机带动发电机转子在定子中高速旋转切割磁力线，从而产生感应电势[1]的设备机组。因此当转子的质心与旋转中心不重合时，就会在运行的过程中形成了离心力，产生周期性的摆动造成对轴承的压迫。质量不平衡时不仅会产生振动，还会造成机组的整体磨损。
    汽轮发电机组转子的质量不平衡产生的原因一般有以下几方面 ：
    1.1.由加工制造时机械加工精度不够和装配质量较差引起的原始不平衡。
    1.2.转子发生热弯曲.此时不但引起振动，还很有可能引起汽轮机动静部件之间的摩擦。因转子热弯产生的振动表现为显著的轴向振动。尤其当通过临界转速时，其轴向振幅增大得更为明显。
    1.3.转动部件飞脱、松动。机组在转动过程中，若叶片、围带、拉金以及平衡质量块产生飞脱，以及护环、转子线圈、槽楔、联轴器等产生松动，均会使汽轮发电机组产生振动。
    所以，在制造时，汽轮发电机转子在装配时每装配一级叶片都应对该级叶片进行动平衡试验，整个转子装配完成后在出厂之前还应该对整个转子进行低速和高速动平衡，以确保转子的不平衡量在一个合格的范围内。在安装、维修时，要特别注意转动部件连接的牢固性，确保转动部件与轴的连接强度在要求的范围内，避免运转时飞脱及松动。在试运转时，要注意轴承的升温及振幅，及时排除影响因素及安装问题。不得在出现异常时任由轴承升温及振动而不停车，造成机组损坏。
    机组安装坐标系偏差
    汽轮机组有多个部件组装而成，各部件反映在坐标系上的相对位置应是确定的。而在具体安装时，因设备的制作精度、设备基础质量、安装施工工艺等众多因素的影响，各部件的实际安装位置或多或少都存在一定偏差，因此机组运行时的状态也会与理论状态不一致。而当机组的支撑转子各轴承的标高、转子与汽缸或定子的同心度、轴系连接的同心度和平直度等偏差超过一定范围时，就有可能造成机组的振动。
    2.1.轴承标高
    发电机组由汽轮机及发电机两端的轴承支撑，若汽轮机和发电机两端轴承标高或者是汽轮机与发电机轴标高不在一个合理的范围内，则会导致轴承两端的受力不均匀。受力小的一端，轴瓦内油膜形成不好或者无法建立油膜，从而导致机组自激振动、油膜振动和汽流激振等；受力大的一端，摩擦力增大，起热速度过快，则将引起轴瓦乌金温度升高，而当轴瓦乌金温度升高到一定值时，就会因受热膨胀产生碾瓦现象，引起机组的振动。
    2.2.转子与汽缸或定子的同心度
    转子在汽缸和定子内做高速转动要受到蒸汽阻力、电磁场及轴承摩擦等阻力，如果转子与汽缸或定子的同心度偏差过大，则转子在圆周内的受力就会变得不均匀，引起汽流激振、电磁激振和动静碰磨。若碰磨发生在转轴处，则会使转子发生热弯曲而引起不稳定普通强迫振动[2]。
    2.3.轴系连接的同心度和平直度
    当联轴器法兰外圆与轴颈不同心、联轴器法兰止口或螺栓孔节圆不同心、端面飘偏、连接螺丝紧力明显不对称时，不论圆周和端面如何正确，当把连接螺栓拧紧后，都会使连接轴系不同心和不平直，还会使转子产生预载荷。当转子处于旋转状态时，轴系同心度和平直度会直接产生振动的激振力，引起机组振动。另外，靠背轮安装不正确，中心没找准，也会产生振动，此振动随负荷增加而增加。
    机组本身特性
    3.1.轴承自身物理特性
    轴承自身特性对机组振动的影响主要包括轴瓦紧力、顶隙和连接刚度等几个方面。轴瓦紧力和顶隙主要影响轴承的稳定性，如果轴承的稳定性太差，在外界因素的影响下容易使机组振动超标。轴承的连接情况主要对轴承刚度产生影响，若轴承刚度不够，在同样大小的激振力下引起的振动较大，所以必须将轴承各连接螺栓拧紧，在现场经常发现由于连接螺栓未拧紧而引起振动的现象。
    3.2.动静间隙
    汽轮机转子与汽缸和轴封之间以及发电机转子与静子之间都存在一定的间隙，当间隙的大小处在规定的范围内时，机组才能正常运行。当汽轮机转子与汽缸之间的间隙过大时，汽轮机内效率会降低；当汽轮机与轴封之间的间隙过大时，可能引起蒸汽外漏或者空气内漏，从而影响机组的效率和真空度；当发电机转子与静子之间的间隙过大时同样会影响发电机的效率。但是，它们之间的间隙又不能过小，否则将引起动静碰磨，进而会使机组的振动变化，以至于机组的振动超标。因此合理调整隔板汽封、端部汽封以及发电机转子与静子之间的间隙是非常重要的。

    3.3.滑销系统
    不论是汽轮机还是发电机，当机组带负荷受热后都会产生膨胀，为避免机组自由膨胀造成机组故障，汽轮发电机组一般都采用了滑销系统来引导机组膨胀方向。但是当滑销系统卡涩时，机组的膨胀就会受到限制，导致叶轮与汽缸、转子与定子间隙变小或不均匀，引起机组较大的振动，严重时以至于不能开机或者引起动静碰磨而造成更大的破坏[3]。
    3.4.转子中心孔
    现代汽轮机转子大轴大都留有中心孔，在中心孔两端用堵头封堵，在安装、检修期间如果不慎让异物（包括油、水等）进入中心孔，这样的转子安装后因动平衡已被破坏，机组运行时就会出现振动异常的现象。
汽轮机转子中心孔进油在生产中时有发生。造成转子中心孔进油的原因通常有两种可能：A.中心孔探伤后油没及时清理干净，有油残存在孔内；B.大轴端部堵头不严，运转起来后由于孔内外压差使润滑油被逐渐吸入孔内。
    运行原因
    机组发生振动除了与设计、制造、安装和检修的各方面因素有关外，还与机组的运行状况存在很大的关系。机组在生产运转中经常会因为以下情况而造成机组振动增大。
    4.1.机组膨胀
    机组启动时，若暖机时间不够，升速或加负荷太快，均会使汽缸受热膨胀不均匀，造成叶片与汽缸间隙变化及相对歪斜，使得受力不均从而产生振动，严重时还会因为碰磨造成叶片碰损、断裂。
前面已经知道，滑销系统是用来引导机组膨胀的装置，失去滑销系统的制约汽轮发电机组会出现振动及故障。但是当滑销系统没有卡涩问题时，若运行人员操作不当，机组的膨胀同样会失去控制，造成设备振动及故障。
    4.2.润滑油温
    汽轮发电机组中，当轴承无法形成油膜时，转子转动阻力会大大增加，造成碰磨振动，并因摩擦升温刮伤或烧毁乌金轴瓦。油膜的形成除了和轴瓦有关外，还与润滑油的油温有很大的关系。因此，润滑油温是机组试运转及连续运转的检测重点，操作人员根据检测温度及时调整，使润滑油温在一个合理的范围内，既不过高也不过低，有效地降低机组的摩擦力，减小振动发生的概率。
    4.3.机组真空和排汽缸温度
机组运行时，机组的真空和排气缸温度是互相关联的，若真空下降，将使排汽温度升高，反之亦然。对于后轴承坐落在排气缸上的机组而言，排气缸温度的变化会造成后轴承座升抬或降低，因而破坏机组的中心引起振动。
    其他故障
    5.1.发电机故障
    发电机转子通过多组绕组产生自励磁，随着机组运转励磁电流逐渐增大到工作电流。该电流通过线圈时同样会产生热量，使转子产生膨胀。当发电机转子本身存在一定的质量不平衡时，膨胀就有可能会使不平衡力矩增大到合理范围外，造成机组振动。另外，当发电机负载不平衡、轴向磁力不对中或者转子线圈匝间短路时，也会使转子在不同位置受到的电磁阻力不均匀，最终造成发电机振动。
    5.2.施工杂物
    安装、检修时如果有施工杂物进入汽轮机，开机后杂物可能在汽流的冲击下撞伤甚至损坏汽轮机叶片，从而造成严重的事故，并引发机组振动；如果发电机内进入杂物，既可能引起发电机内部短路，也可能引起机组振动。这在安装和维修过程中都是绝对应该避免的，应严格做好上下工序的检查，尤其是隐蔽工程的检查。

    汽轮机发电机组产生振动的情况有很多，微小的振动是不可避免的，但机组的异常振动则预示着机组设计、制作、安装或维修的某个或某些方面出了问题，应予以重视找出问题所在并及时消除隐患，避免。本文从5个方面较全面地分析了汽轮发电机组振动的原因，安装、维修时还应结合设备资料认真组织施工，避免因安装可能引起的振动；运行时则应加强机组振动监控，对比现象多方面分析，灵活应用找出振动原因，及时果断地处理问题，防止扩大损坏。
 

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文章名称：《汽轮发电机组振动的影响因素分析》

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