引言
汽轮机主要部件涉及转子、联轴器、气缸等，作为当前重要的工业设备之一，在实际运行中表现为高压、高温、高速，也正是由于特殊性，使其在高速旋转运行状态下较易引发故障。其中，异常振动是汽轮机运行最为典型的故障类型，且引发异常振动的原因较多，导致对异常振动现象的分析复杂多样，诸如装置参数、油温、油质变化等都会在一定程度上引发振动。为解决这一问题，相关技术通常结合汽轮机异常振动的实际情况和已知条件，进行异常情况的原因分析，本文在此基础上继续探讨，形成检修解决方案。
1汽轮机振动的相关概述
1.1汽轮机振动的概念
汽轮机振动指汽轮机的轴承等零件偏离其固定位置，导致机器内部产生的势能与动能不平衡而引起的无效运动。汽轮机振动过大会影响机油系统和冷凝器的正常运作，严重时会损坏转子，甚至会诱发火灾等安全事故。汽轮机的异常振动程度可以从相位、频率、方向以及振幅等方面进行描述。
1.2汽轮机振动的危害
随着加工技术的发展和生产要求的提高，市场对设备内部零件精度的要求越来越严格。对于机械设备来说，内部零件的运行状态关系整个设备的运作。运行状态能够反映设备是否存在故障，若某个零部件存在异常，则可能会引发一系列设备故障。因此，观察机器的振动情况是检查设备是否正常运行的一种手段。根据既往经验，汽轮机振动的危害集中体现在4个方面。第一，异常振动会降低汽轮机的加热性能。汽轮机的加热性能与其蒸汽的产出体积相关，一旦汽轮机发生振动，可能增大汽轮机的气封间隙，从而影响其蒸汽产出体积，降低加热性能。第二，汽轮机异常振动会损坏动静部件和支撑部件。汽轮机的异常振动会使得动、静部件之间产生摩擦，导致轴端密封件、叶片、车轮等出现磨损，严重时甚至会使轴发生断裂。第三，异常振动会缩短连接组件的使用寿命。汽轮机异常振动会引起轴承、主油泵及其他部位的共振，使连接螺钉松动、基础螺栓破裂，进而导致机组瘫痪。第四，异常振动会引发系统多类故障。汽轮机振动异常会导致系统出现各方面故障问题，如调速系统故障、设备连接异常等，影响整个系统的正常运行。
2汽轮机振动原因分析
2.1汽轮机的油膜失稳
油膜振动和半速涡动都会引发汽轮机设备的振动问题，半速涡动更是其中占比较大的原因。什么是半速涡动呢？当发电机转子的旋转速度跟不上第一临界转动速度的1/2时，半速涡动的现象就会出现，与此同时，这个现象会伴随着振动问题的存在一直持续到最高转速。在达到最高转速的过程中，存在的振动问题一直关联着设备的耗损问题，需要在这个过程中及时发现问题才能减少设备的摩擦损耗。那么，如何解决这个问题呢？要想找到解决方法，必然是要弄明白油膜失稳发生的主要原因是什么，从而确定其影响因素，才能找到解决问题的切入点。我们以这个半速涡动的过程为切入点会发现，当转子的转动速度改变的情况下，涡动的频率也会随之而变，这个特点可以作为判断半速涡动的关键因素。通过鉴别出来半速涡动的情况，避免汽轮振动现象的发生，从而降低振动问题带来的危害性，油膜失稳看似复杂，实际解决方法并不困难，关联因素越多，解决的可能性也越大。
2.2动静摩擦
动静摩擦比较容易理解也更加常见，当汽轮机内部零件运行时，零件的运动、转子的转动等等运行状态，位置会发生一定的偏移，这是机器设备运行一段时间后的必然状态。动静是相互的，运行一段时间后，运行轨迹发生偏移，动静间隙逐渐缩小，动静轨道逐渐靠近，振动问题因此出现，发生不可避免的摩擦问题。零件之间由于长期运行出现了轨道的相互靠拢、相互磨损，长此下去，各个零件相互碰撞的情况频频发生，汽轮机设备剧烈震动，甚至出现了轴承的变形。内部零件一旦变形，一些问题就更加容易出现，一些故障也更加难以解决，更有甚者，造成汽轮机自身的停机。因为零件变形是长期存在且不可逆的，大型仪器设备的内部零件变形往往难以更换，更有甚者是专一配套存在的零件，无法替换，那么造成的结果就是，设备要么将就着变形的零件使用，要么进行维修或者停止使用。当汽轮机无法确定内部零件是否变形磨损时，如果汽轮机在未知情况下突然停机，安全隐患是不可估量的，存在的安全隐患无法估计其危险程度，往往会引发更大的安全事故，将会带来深重的经济损失。
2.3转子受热弯曲变形
转子受热变形是汽轮机异常振动的主要原因，受热变形导致转子轴弹力改变，进而影响转子的正常运行，转子运行失衡的同时离心相位随之发生变化。结合转子受热变形原理可知，解决方案需从转子轴弹力及离心力入手。若转子运行中轴弹力与离心力相互抵消，则转子振动幅度显著减少，对于汽轮机所造成的影响亦将降低。相反，若轴弹力与离心力未能抵消且相互叠加，则加剧转子振动。转子受热弯曲变形主要是其自身散热不良、热量过高所致。
3汽轮机振动问题防治处理
3.1油膜失稳防护
在进行汽轮机设备设计时，就应该提高轴系的稳定性以及系统的阻尼，当处于汽轮机本身的制造工艺足够优秀的情况下，汽轮机本身则不会容易发生油膜失稳等常见的故障问题。汽轮机的油膜失稳问题是日常运行工作中的常见问题，日常的维修防护工作也是必不可少的，具体的操作要从影响油膜失稳的种种因素为切入点，做到防护工作考虑周全、面面俱到。比如，在维修工作中，可以从降低润滑油的黏连效果入手，但是这样做另一方面又会对油膜的厚度产生不利影响，很可能导致油质老化现象的出现。所以维修工作并不是一蹴而就简单进行的，要考虑多方面的因素，不能顾头不顾尾，只考虑解决当下的油膜失稳问题，还要考虑是否对其他方面造成更坏的影响。
3.2转子与静子之间碰摩的诊断与解决
汽轮机转子与静子之间的碰摩引起的异常振动，可以通过8种方法进行诊断和处理。第一，观察振动波形和频谱。异常振动通常表现为在频谱中出现高频分量，波形出现“削顶”现象。通过观察振动波形和频谱，可以初步判断是否存在碰摩。第二，分析振动特征。碰摩引起的振动特征包括振动幅值随转速升高而增大、振动相位随转速升高而变化以及振动频率与转子固有频率相近等。分析振动特征，可以进一步判断是否存在碰摩。第三，检查动静间隙。检查动静间隙的大小，可以判断是否存在间隙过小或消失的情况。如果发现间隙过小或消失，需要及时采取措施进行调整。第四，检查转轴振动。检查转轴的振动情况，可以判断是否存在质量不平衡、转子弯曲或轴系失稳等问题。如果发现转轴振动过大，需要及时采取措施进行处理。第五，检查轴承箱。检查轴承箱的工作情况，可以判断是否存在轴承磨损、烧瓦等问题。如果发现轴承箱存在异常，需要及时采取措施进行处理。第六，调整轴封间隙。如果发现轴封间隙过小或消失，可以调整轴封间隙来解决问题。调整轴封间隙时需要注意不要过大或过小，以免影响转子的正常工作。
3.3转子受热弯曲变形故障的处理措施
针对转子受热弯曲变形所引发的异常振动而言，需从转子本身入手，通过在安装和运用过程的合理调控，避免因摩擦异常而造成转子弯曲变形。具体而言，设备的安装检修过程均应由专业人员完成，按照既定操作程序进行。如在汽轮机实际安装中，借助钢丝校准轴线辅助安装，可更为准确地完成工作。与此同时，专业人员可利用钢尺进行洼窝两侧长度测量，确保一致，复测时使用水平仪横向找平，以保证汽轮机轴承座水平符合标准要求。总体而言，汽轮机的安装至关重要，需要安装人员严格依照程序进行，且安装完成后应及时排查机组可能存在的问题，确保安装流程，使汽轮机轴承于横向及纵向均能保持平衡稳定，这也是避免转子因受力不均而发生摩擦，进而过热引发转子弯曲变形现象的有效举措。
结束语
综上所述，汽轮机运行中较易受到各种因素影响，产生异常振动，引发不同类型的故障现象。为此，相关企业应加强日常监测工作，一旦发现异常振动现象，需及时采取措施予以解决。同时也需要总结分析异常振动产生原因，完善相关处理方案，最大程度提升设备运行安全。
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