引言

为了提高该地区的供电水平，需要定期检查和维护汽轮机，发现和解决设备运行状态下的各种问题，分析和讨论故障原因，制定科学有效的预防措施，降低故障概率。火电厂管理人员需要从多个方面对汽轮机设备进行全面监控和彻底调查。

1汽轮机常见振动故障分析

1.1动静碰摩故障

为了追求更高的性能和效率，汽轮机的结构组成呈现出精度和一体化的发展趋势，零件之间的间隙变小，运行中碰撞摩擦的概率增加。转子与静子之间的碰撞摩擦是汽轮机异常振动的常见故障形式。正常情况下，转子与静子中心重叠，高速旋转时不会与静子直接接触。但由于各种因素（如零件老化、磨损等）的影响，转子中心发生偏差。当偏差达到一定值时，转子与静子接触并摩擦。

1.2转子不对中

根据相邻转子之间的偏移，转子不对中可分为三种情况，即平行不对中、角度不对中和组合不对中。

相邻两个转子的轴线相互平行，但连接点有一定的高度差e；如果角度不对中，两个转子的轴线连接点正常，但两个转子的轴线形成一定的夹角α；组合不对中是同时存在距离和角度不对中的情况，即前两种情况的叠加。

1.3转子裂痕

转子裂纹的原因如下：第一个是热应力。汽轮机运行时，负荷升降过快，转子在高温和低温下频繁转换。温度的快速和反复变化会导致金属材料疲劳过快，并在持续的热膨胀和冷收缩中出现裂纹。二是应力集中。转子在加工、制造或安装过程中，由于操作不规范，转子局部应力集中，当应力达到一定值时会出现裂纹。三是转子腐蚀。蒸汽中有杂质。在高温高压环境下，这些杂质会与转子高速碰撞，或杂质本身呈酸性，对转子造成腐蚀。根据裂纹形式的不同，可分为纵向裂纹、螺旋裂纹、轴向对称裂纹等。

1.4气流激振故障

设备运行过程中，机组负荷不断增加，超过标准值时轴振动迅速增加，低于标准值时振动减小。振动频率与转子的临界速度密切相关，产生的气流振动为正涡动，一般产生在高压转子区，也可能出现在再热的中压转子区。

气流激振的主要原因是设备在运行状态下气道内的气流不均匀，导致叶片受力异常。一些大型机组在运行过程中，气流膨胀区位于叶片末端。此外，如果气流路径异常，会导致气流激振故障，如果轴封严密性能不足，也会导致气流激振故障。

22汽轮机振动故障诊断技术

2.1动静碰摩的特点表现及诊断方法

了解动静摩擦的典型特征可以帮助维修人员初步判断故障类型。转子与静子摩擦主要具有以下特点：一是异常振动具有明显的周期性。这是由转子运行时与静子的周期性碰撞决定的；二是摩擦点局部发热现象明显。当转子与静子碰撞时，由于速度快，没有润滑油保护，干摩擦会导致碰撞部位产生大量热量，因此静子碰撞点的温度明显高于其他位置。根据上述特点，在初步确定动静摩擦故障后，还需要借助仪器进行进一步诊断。通常使用涡流传感器收集转子振幅、频率等参数型号，然后与正常工况下的参数进行比较。如果发现参数有明显异常，可以确定故障类型。

2.2转子不对中的特征表现和诊断方法

当汽轮机组运行时转子不对中时，观察转子的频率图。如果发现径向方向主要为2倍频率，辅以1倍频率和多倍频率，则可诊断为平行不对中。其中，垂直和水平方向的振幅越大，不对中偏差越严重，可以判断转子不对中故障的严重程度。如果在轴向方向上发现1x频率振动，联轴器两个转子的轴向振动相位差达到π左右，可诊断为角度不对。如果发现转子振动频率为2倍，波形稳定，联轴器两侧径向和轴向相位差为180°左右，可诊断为组合不对中。

2.3.转子裂纹的特表现和诊断方法

转子裂纹也可以根据其特性进行诊断。由于转子裂纹后局部刚度下降，整体刚度会表现出不对称性。当转子的实际转速达到临界转速时，会出现2x振动模式。在故障诊断中，判断转子运动状态是否符合上述频率特征、时域特征和加速特征，如果符合，可诊断为转子裂纹故障。

汽轮机振动在线监测诊断系统设计3

3.1系统基本组成

过去，汽轮机的振动监测主要由人工观察或仪器设备完成，不能实现全天候动态振动监测。为了解决这个问题，火电厂可以推广使用在线监测诊断系统，利用工业以太网将前端传感器与工业控制计算机连接，在实时采集前端振动信号的基础上，分析判断是否有异常振动，准确及时识别振动故障。系统的核心组成有四个部分：（1）现场数据采集模块。该模块的核心部件是分布在汽轮机各处的振动传感器，可以全天候不间断地收集汽轮机运行过程中的振动信号。(2)数据预处理模块。为了减轻工业控制中心的运行压力，设计了该模块。其功能是调节前端采集的振动信号，包括降噪、滤波、放大等。同时，根据振动信号的来源或类型，可分类存储在数据库的不同分区，便于振动故障的可追溯性和诊断。(3)中央服务器模块。核心设备为工业控制计算机，可将前端反馈的振动信号与系统预设的标准信号进行比较。振幅超过标准的，诊断为异常振动故障，实现故障报警。(4)通信模块。利用工业以太网实现场数据采集装置和中央服务器的双向通信。

3.实现2系统功能

该系统有两个功能单元：一个是振动监测单元（TSI），可实现轴振监测、瓦振监测、轴向位移和膨胀差监测。以轴向位移监测为例，位移传感器水平布置在汽轮机转轴两侧。当轴向位移发生突变时，可立即报警并停止，避免轴向位移过大引起的动静部件摩擦碰撞。二是振动诊断单元（TDM），它可以实现汽轮机常见故障的诊断。专家系统基于大量的数据样本训练，可以根据振动信号分析结果准确判断常见故障。同时，故障诊断报告可以自动生成，为技术人员了解故障原因、制定维护方案提供了必要的依据。

结束语

汽轮机是火电厂的主要设备之一，加强机组设备管理有助于保证火电厂的生产效率。树立预防理念，在监测机组设备运行条件的基础上，及时发现异常振动，进一步调查振动位置，完成故障诊断后立即进行维护，尽量减少异常振动对机组运行的不利影响。