引言
汽轮机启动过程中发生故障是电力运行中经常遇到的问题，同时也是难以解决的问题之一。笔者以某发电厂的汽轮机组为例，该汽轮机组在启动时出现了振动故障,通过对引起机组振动故障原因分析可知,导致此次振动故障的原因是由于锅炉负荷大，从而导致封套筒与隔板汽封发生碰磨。在采取一系列的处理措施之后,汽轮机组的振动故障消失,汽轮机组正常稳定地运行。
1故障概述
某电厂的#1汽轮机组，在进行过大修处理后的第一次启动运行，在转速上升的过程中，在汽轮机组每一个方向的瓦振和轴振值都渐渐加大。从检测结果中获知，在每一个瓦处的x和y轴方向,轴振值都大于规定值，而且在转速到达1500 r/min时，TSI系统实际测得#2瓦处的“y”方向具有160μm 的轴振值，同时在#1瓦轴承处有微弱的摩擦声音存在，其它各瓦测点轴振均接近100μm。继续升速时，在#2瓦的“x”方向处,振动上升达到了120μm的瓦振值，引发机组振动大跳闸，汽轮机组停止运转。在转速下降到1000 r/min以下时，在#1轴承的位置出现较大的刮擦的声音。
经研究汽轮机启动过程中的振动故障,初步判定其原因可归结为以下4点:①动静碰磨一旦发生,汽轮机就会发生启动时的振动故障，而动静碰磨之所以会发生，是因为汽轮机在进行大修时，对轴封或者油档间隙进行了不合理的调整操作;②因为气缸在进行疏水时没有将水顺利疏通，使得水进入转轴中，使转轴发生变形;③与温差控制有一定关联，此情况是发生在冲转前或冲转过程中，汽缸的温差大于规定值，最终出现变形的结果;④转子自身质量问题，使其在运转时发生不平衡现象。
而经过排查发现:①在大修汽轮机时,汽轮机还是原来的2#汽轮机，所以导致振动故障发生的原因基本不可能是转子本身存在质量问题，或在运转的过程中出现不平衡的现象而导致的;②有关工作人员在调阅了汽轮机的运行记录后,发现汽缸各部之间的温差值都处于正常范围，所以基本也可以排除汽轮机在进行冲转之前与冲转时，汽缸各部件之间的温差值没有被合理控制，使转子的温度超过正常范围而出现变形,导致机器发生振动故障的可能性;③通过工作人员再次复查低中、高压缸，基本可以排除汽缸异常的情况;④在仔细检查机头位置的大轴挠度之后，发现大轴的挠度在机器启动前后不一致, 启动前是45μm， 启动后经过半小时运转，挠度变成了80μm;⑤发现机器的#1瓦处在转动过程中发出了刮擦的声音，进行降速后，发生实质性的振动问题。所以初步可以判断出动静碰磨是导致汽轮机启动时发生振动故障的原因所在。
2汽轮机振动故障的原因分析
2.1长时间运行导致的振动故障
如果汽轮机持续运行时间较长，得不到合理检修，就会出现超损耗现象，从而对实际运行过程造成影响，继而引发各种故障问题，比如，油系统温度进一步下降、蒸汽质量进一步降低、缸胀出现不均匀情况等，这些不良现象都是导致振动故障发生的原因。比如，汽轮机本来的振动并没有出现异常，但经过大修后，再次启动时就有可能导致轴承附近的振动值升高，在功率不断增大的过程中，实际振动值会逐渐下降，直至恢复正常范围内。引起这种现象的主要原因是蒸汽品质不高，使汽轮机出现激振现象。如果现场工况流量出现异常变化，就会对激振力产生影响，使其逐渐发生变化，最终导致多种不同频率的激振力形成，同时还会对调频正常的叶片产生影响，在叶面上面形成动应力。如果气流无法在流通部件和叶片之间正常流通，就会形成不均匀的气流，激振力也会随之增大。
2.2转子热变形引起振动故障问题
汽轮机的构成比较复杂，它的组成部件较多，发挥着重要作用的一种构件就是转子锻件，如果转子锻件的绝缘性能无法满足具体要求，那么当汽轮机转子受到高温影响，就会使材质的异向性不断增大。转子在长时间运行过程中会出现发热现象，当热度达到一定标准后，转轴的轴向会发生膨胀。在制作转子的过程中如果采用的制造技术和工艺不同，会使转子的异性增大，导致转子容易出现变形问题，从而破坏振动的平衡性，并且振动的平衡性变化情况与转子受热程度之间有直接联系。转子在制造过程中会残留一部分内应力，当汽轮机出现较大的温差时，这部分内应力就会被释放出来，从而导致摩擦现象出现，继而引起振动异常问题。
2.3摩擦引发的异常振动问题
汽轮机在平时的正常运行中，难以避免的一种问题就是摩擦现象，尤其是汽轮机运行时间较长或超负荷运行时，零部件之间的摩擦力就会加大，从而会对每个零部件造成一定影响，汽轮机启动时出现振动故障的概率就会随之增大。通常情况下，由于摩擦原因引起的振动故障问题不会对汽轮机的正常运转造成严重影响，而且这种振动故障现象还有可能在之后的运行过程中逐渐减弱或消失。在摩擦过程中会有热量产生，产生的这部分热量会对转子产生影响，是导致转子出现变形问题的原因之一，转子一旦出现变形问题就会间接引起振动故障问题。非线性是汽轮机振动系统的显著特征，因为这种特征会引发不同程度的振动故障问题。波动现象也会因为摩擦产生的影响而出现，如果波动现象一直持续下去，就会使摩擦力增大，从而导致摩擦程度加深，汽轮机的振动幅度也会随之增大。因摩擦引起的振动问题会影响汽轮机的运行速度，当达到转速临界值时，转子的振动频率会增大，这种情况下就算汽轮机停止运行，也能够对转子的晃动情况进行准确测量。
2.4汽轮机持续运行导致的振动
汽轮机运行过程中发生的故障可能会有油系统温度出现下降、蒸汽质量下降、缸胀不均匀、真空度下降等，这些现象都是导致汽轮机在启动过程发生振动故障的直接原因。例如，汽轮机原本可以正常振动，但是如果对它进行大修的情况下,再对它发出重新启动的指令，在启动的初期，它的1#轴承附近的振动值会发生上升,然而在功率不断增加的过程中，振动值又慢慢恢复到正常范围，此种振动现象的发生是因为蒸汽品质的原因导致的激振现象。如果现场工况流量较小，流量的异常会使激振力变为和转速频率不成比例的各种不同频率的激振力，产生的这种激振力会导致调频正常的叶片也发生相对较大的动应力。假如在流通部件和叶片之间有结垢存在，那么由于气流不均匀则会导致产生更大的激振力。
2.5转子热变形引发的异常振动
在汽轮机的组成部件中，转子锻件的径向晶格组织不能实现彻底的绝缘度，导致转子的组成材料都是各种不同异性的物理特性。汽轮机转子由于持续保持在高温的环境下,导致材质的异向性被不断放大。一旦转子在运行中发生受热，就会使转轴的轴向在不同程度上产生膨胀的现象，如果转子在制作过程中技艺不同,会使各向异性加大，发生转子弯曲变形，最终出现振动的不平衡。转子的受热程度直接影响着热不平衡振动的大小，如果由于汽机不正常而发生温差，就会使转子在制造中残留下的内应力持续释放出来，如果出现摩擦现象，这种情况的发生是因为汽轮机的气缸内部发生进水，并且冷空气进入到气缸内部,这些不利的情况都会最终导致摩擦现象的出现，那么转子的变形量就有可能大于材料的屈服极限度,最终出现永久变形的结果。
2.6汽轮机启动过程中振动故障的危害
汽轮机在生产系统中处于核心地位，如果在生产过程中汽轮机运转出现了异常，后果可能导致整个生产系统的安全性受到很大威胁，因此，有必要高度重视汽轮机在启动过程中出现的振动故障。汽轮机启动过程中的振动故障危害是不容忽视的,具体分析，可能造成的危害性有以下5个方面:①汽轮机启动中如果发生振动故障,会造成调速系统的内部部件严重磨损，加大迟缓率，从而导致调速系统运转出现异常;②转动部分在组成汽轮机的内部零件中是较重要的，如果汽轮机的振动出现异常则会大大削弱机组的抗疲劳强度，影响到转动部分的使命寿命,甚至会出现异常运转，造成更严重的问题出现;③如果汽轮机组出现较大强度的振动,则会严重冲击滑销系统,造成汽轮机组膨胀并 构成一股挤压力,对滑销系统造成一定损坏;④汽轮机隔板之间的密封通常都沿用汽封技术,汽轮机一旦出现异常,则直接导致汽封系统损坏，使隔板之间出现漏气，形成转子轴向的推力作用，使汽轮机出现运行异常;⑤如果汽轮机组出现振动异常，低压端轴封系统损坏使空气进人,从而降低了低压缸的真空度，也使润滑系统进入空气，降低润滑油纯度,大大降低了实际润滑效果，如此一来磨损自然加大，从而导致汽轮机组的使用年限缩减，加大运行及维护的成本。
2.7气流激振引发的异常振动
使汽轮机出现振动故障问题的另一个原因就是气流激振现象，如果气流激振的低频分量值不断增高，就会导致汽轮机出现异常情况，出现气流激振现象时，汽轮机的各项参数也会发生变化。引起气流激振现象的原因有多种，比如，不均匀的静叶出口气流会引起气流激振力，没有合理设置汽机的负荷参数，采用的供汽方式也存在问题等都可能会造成气流激振。
3汽轮机启动过程中的振动故障处理措施
3.1 气流激振现 象的处理方法
因为汽轮机在启动过程中出现振动故障的原因有多种，所以首先需要分析振动故障出现的具体原因，然后再根据原因采取合适的振动故障处理方法。在处理气流激振引起的振动故障问题时，首先要针对汽轮机的实际情况进行全面分析，充分掌握气流激振的变化情况，同时还要将分析和观测结果详细记录下来，然后找出气流激振现象出现的具体原因，在这个过程中还应收集汽轮机的振动数据，并将这些数据作为绘制曲线图的重要依据，接着分析汽轮机的振动变化情况，将变化的具体范围和方向确定下来，最后找出气流激振现象产生的原因，根据实际原因采取针对性措施进行控制。此外，严格控制汽轮机的负荷变化，合理调节进气阀的开度，控制进气量大小，使气流激振维持在正常负荷范围内，也是解决气流激振问题的有效方法。
3.2 转子热变形的异常振动处理方法
在处理因转子变形而引起的汽轮机振动故障问题时，需要做好转子离心力的监测工作，根据监测结果判断转子热变形的原因，然后再采取相对应的措施对转子热变形现象进行控制。如果离心力不高，转子只是出现临时性变形现象，可以将合适的配重平衡块安装到转子上，使转子的平衡状态恢复，从而消除振动现象。如果转子受损比较严重，就需要及时更换汽轮机的转动部分，避免汽轮机因热变形而引起振动故障的问题。此外，需要最大程度保证转子在平衡状态下工作，在汽轮机启动和停止运行的过程中会发生持续盘车现象，此时，需做好汽轮机的密封工作，避免冷空气和水进入汽轮机，防止润滑油泄漏问题出现，从而实现对转子热变形现象的有效控制。
3.3 摩擦振动故障的处理方法
在处理汽轮机摩擦产生的振动故障问题时，需要加强对涡动和抖动现象的重视，将这两种现象作为重点关注内容，做好涡动和抖动现象的监测和分析工作。在启动汽轮机的过程中，如果出现碰撞问题，应及时降低机组的运转速度，使其在低速状态下慢慢磨合。如果振动频率不在规定的范围内， 应及时关停机器，让机子的温度慢慢回升，等温度达到一定程度而且转子可以正常弯曲的时候再次将机器启动。通过这种方法，一般都可以将摩擦现象消除。需要注意的是，不可使用“冲临界”方法，让机组被迫开启，这样会对汽轮机的大轴造成不可逆转的影响，导致大轴出现永久弯曲的问题。
3.4气流激振现象的应对方法
因为不同的振动所导致的振动故障，在进行处理时方法也各不相同。对于汽轮机的气流激振问题,要根据汽轮机的实际情况，跟踪记录和研究分析气流激振的现象。首先要对汽轮机的振动数据进行分析，利用所收集的数据，制作出对应的振动曲线图,通过对汽轮机在运行过程中的振动变化情况进行观察分析,具体有振动变化的范围和方向，进而对汽轮机气流激振的现象发生的原因进行确定，有针对性地采取相应的解决办法。对汽轮机的负荷变化进行细致的控制，通过分析汽轮机的运行状况来对进气阀的开度进行调节控制，对气流激振的负荷范围进行规避，可以有效的消除气流激振的现象。
3.5转子热变形的异常振动应对方法
检测因转子热变形而引发的汽轮机振动故障的方法比较容易,可以对转子的离心力进行监测从而达到判断的结果。如果离心力不是很严重，这种情况导致的临时性变形可以采用在转子上进行配重平衡块安装的方法.恢复转子的平衡状态，使振动的现象消除。如果转子严重受损，那么应立刻对汽轮机的转动部分进行更换并及时进行返修，防止汽轮机因热变形而发生振动故障的问题。另外,应该尽可能地使转子在平衡状态下工作,比如汽轮机在启动和停机时会发生持续的盘车，在开缸吊出转子后进行盘转子工具的使用等方法。并且要将汽轮机的密封工作做好,防止冷空气和水进入或者出现润滑油泄露的现象，这些都可能造成热不平衡。
3.6汽轮机故障原因
通过对本厂#1汽轮机经过揭缸全面检查及1 -4瓦翻瓦检查，发现引起振动的原因是封套筒与隔板汽封发生碰磨而引起的，主要是由于10月12日锅炉负荷变化比较大对汽机影响而造成的碰磨，并且产生了较大的振动。
3.7汽轮机故障处理措施
1)对转子第一级汽封套简与隔板汽封发生碰磨产生机械瘤遗进行彻底处理。2)为了防止出现轴封动静碰撞，应该加强对径向轴向通流间隙、各轴承紧力及靠背轮中心重新复查一遍，防止轴封间隙出现过大的现象，否则会导致轴封的漏气量增加，同时影响汽轮机组运行的经济性。应该根据汽轮机的实际状况，进行安装检修以及调试等，科学的设置轴封间隙，既保证汽轮机组的安全性，又保证其经济性。3)为了防止汽轮机在启动的过程中出现振动，需对汽机的滑销系统、管道系统进行详细检查，确保其是否存在膨胀受阻的位置,并进行实时的调整。这样能够有效的降低磨损，防止出现更加严重的振动故障。
3.8故障处理后的振动情况
故障处理后，将#1机组重新启动，汽轮机组振动情况非常正常,振动幅值以及相位基本上趋于稳定状况，各运行参数也属正常。因此表明,对机组进行故障处理后，机组的振动故障得到很大改善,机组可以安全运行。
4结语
综上所述，汽轮机的正常运行十分重要，如果汽轮机在启动过程中出现振动故障，就会威胁到汽轮机的正常运行，如果情况比较严重还可能导致汽轮机停止运转，因此一旦发现汽轮机产生了振动故障，就需要引起重视，及时找到振动故障产生的具体原因，做好汽轮机振动数据信息的收集工作，并绘制出相应的曲线图，并仔细观察振动变化情况，然后针对不同的原因采取相应的处理方法将振动故障解决，为汽轮机的正常运行提供可靠保障。
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