燃气轮发电机组振动原因与处理研究

摘 要：在燃气轮发电机组的运行过程中，经常出现不稳定振动的情况，严重影响到机组的安全运行。文章对燃气轮发电机组出现不稳定振动的常见表现进行概括，在具体分析导致燃气轮发电机组出现不稳定振动的原因后，以某功率的燃气轮发电机组为例，主要探讨随运行工况变化而出现的不稳定振动的故障诊断与处理方法。

关键词：燃气轮；发电机组；振动原因；处理

中图分类号：TK477；TH11311 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）09-0110-01

1 燃气轮发电机概述

燃气轮发电机是一种常见的发电机，在工业上使用较为广泛。其主要是由燃气轮机和发电机组成，属于旋转叶轮式发电机，利用热能的转化进行发电。燃气轮发电机的的启动十分稳定，性能优越且发电质量好。燃气轮发电机的质量和体积都比较小，便于搬运。而且其工作原理和组成机构很容易掌握，所以保养维修工作一般很容易进行。在实际的发电过程中，燃气轮发电机发出的噪声较小，对环境没有污染，所以受到人们的喜爱。

燃气轮发电机出现不稳定振动是其运行过程中常见的问题，这些不稳定振动的表现形式多种多样，常见的有随时间变化而变化的，还有随机组运行工况变化而变化的。其中随机组运行工况变化而变化的振动是最常见的，主要是在有功负荷变化的情况下出现变化。随时间变化而变化的振动情况主要发生在使用年限比较久的发电机上，一般不对这种情况下的振动进行分析。

2 燃气轮机组常见的不稳定振动现象

燃气轮发电机组出现的不稳定振动情况，通常分为振动缓慢增加和振动突然加剧两种。这两种振动情况的出现有多种可能的原因，但总体而言，是因为机组运行过程中的工况发生变化。

2.1 振动缓慢增加

在一些时候，燃气轮发电机组会出现振动缓慢增加的情况。这主要是随着机组的负荷增大，振动现象会稳定一段时间，然后再逐渐增大，在降低机组负荷后振动不会立即减弱。根据相关分析，机组的振动随机组负荷增加而缓慢增大主要与机组的受热情况有关，其中存在着一个热变量，且热变量会随负荷的增大而不断增加。热变量主要有两种形式，分别与空负荷情况下的振动呈正相关和完全不相关，由于这两种形式有明显的区别，所以很容易区分。

2.2 振动突然加剧

在机组运行过程中，有时会出现振动突然加剧的情况，主要表现为有功负荷变化时，振动的幅值与相位随机组负荷的增加、解列和并列出现突然变化的情况。在机组的有功负荷处于稳定状态时，振动的幅值和相位也相对稳定。根据分析实际情况，振动突然增加的现象与机组的受热状态没有关系。

3 造成燃气轮发电机组出现不稳定振动的原因

3.1 燃气轮机组振动缓慢增加的常见原因

在引起燃气轮机组振动缓慢增加的情况中，原因可能是气缸的膨胀不良，也可能是转子出现热弯曲。导致这些情况的主要原因有以下几点：

①转轴上的应力过大。转子在运行的过程中会因为摩擦增大而不断受热，由于转子在受热后极易出现变形，所以应力过大情况下的长时间受热最终导致转子出现热弯曲。

②转子通风孔局部堵塞。转子通风孔承担者排除多余热量的任务，由于通风孔的局部堵塞，转子在运行过程中产生的热量无法散发出去，导致内部温度逐渐升高而使转子出现热弯曲。

③转轴材质不匀。转轴在发电机工作的过程中会吸收部分热量，并将热量散发到转轴的各个位置。在转轴材质不匀的情况下，由于不同材质的导热能力不同，所以会出现受热不均的情况，导致转子出现热弯曲。

④转轴上有裂纹。当转轴上存在裂纹的时候，会导致热阻在直径方向上不均匀。而热阻的变化将会影响转轴的热传导，在热传导不能正常进行的时候，转子就会因受热不均出现热弯曲。

⑤转子线圈局部或匝间短路。转子线圈出现短路的时候，电流不能通过将会使线圈产生大量热量，在线圈的热量影响下，转子温度上升，最终导致转子会出现热弯曲。

⑥转子中心孔有油或水。在转子中心孔上有油或水的时候，也会导致转子的非正常受热而出现热弯曲。

⑦导电部件松动或铜线膨胀受阻。在这种情况下，气缸的膨胀将会受到影响，最终出现气缸膨胀不良的情况。

对于气缸热膨胀不良和转子热弯曲而使发电机组出现不稳定振动时，很难在运行现场及时找出引起振动的原因，在很快找到原因的情况下，一些故障也不能及时排除。所以当燃气轮发电机组出现不稳定振动时，应及时停止运行，然后让相关工作人员在时间充足的状态下仔细查找振动原因，然后采取相应措施。实际的工作中可以先弄清楚机组轴系布置，根据轴系布置查找振动原因。

3.2 振动突然增加的原因

对于发电机组在运行过程中出现振动突然增加的情况，主要是因为活动式联轴器活动部件在传递扭矩发生变化时，突然出现径向上的不对称位移，转子的平衡状态因此而发生变化，从而改变转子的振动情况。振动突然增加时出现可以迅速根据现场情况找出原因，所以相对于振动缓慢变化的情况，振动突然增加对发电机组的正常运行造成的影响更小。

在燃气轮发电机组实际的运行过程中，造成发电机组不稳定振动的原因还有很多。其中有倾瓦失稳、轴承润滑油外泄、在轴瓦端积有较厚的油碳化物等均可能引起机组的不稳定振动。但这些原因导致的不稳定振动出现的概率较小，并且很容易识别，处理的方法也较为简单。所以在燃气轮发电机出现不稳定振动的时候一般不作考虑，只有在排除常规振动原因后才会对其进行考虑。

4 故障的诊断与处理

4.1 故障的诊断

在一些情况下，燃气轮发电机出现不稳定振动的情况时，可以在机器运转的过程中根据具体的振动进行故障的判断。这主要是针对特点明显的振动状况，或者是有经验丰富的维修人员在现场进行指导。但是大多数情况下，出于对安全的考虑。所以必须要在机器停止运行后才能对机器进行故障检查。因为燃气轮发电机组的结构较为复杂，所以在查找故障的过程中要按照一定的步骤进行。最好是先从发电机的内部检查，然后逐渐向外延伸。这样既能保证检查的有序进行，还能顺便检查发电机存在的其它问题。因为转子和转轴的状态与振动缓慢增加有密切的关联，所以当振动缓慢变化时可重点检查转子与转轴。

4.2 故障的处理

故障的处理可以分为两种情况，其中一种是故障原因能确定，另一种则是故障原因不能确定。一般情况下振动突然增加的原因比较容易确定，所以只需根据实际情况采取应对措施。具体可通过更换磨损件来彻底解决不稳定振动突然增加的情况，而在不能及时更换磨损件时，可通过高速平衡的方法来暂时缓解振动突然增加的状态。但是出于对安全生产的考虑，最好是在找到故障原因的时候立即更换相应的损坏设备。根据发电机的机构组成，可按照结构进行有序的故障处理。

对于不能及时确定原因的振动情况，以振动缓慢增加时较多。在运行现场不能及时找出原因的情况下，一般可采用高速平衡对机组的振动进行改善，抑制振动随负荷的增加而增加或尽量将其控制在一定范围内。在振动情况明显得到缓解时，可以不再进行维修。但在振动情况反复出现的时候，就必须要及时查找振动原因并将其解决。

5 结 语

对于燃气轮发电机组的不稳定振动，一般情况下较难检查，为了不影响正常的生产活动，可以在其运行的时候采用一定的方法进行临时缓解。在机组停止运行的时候，再通过有效的方法对机组进行全面的检查。在查找到具体原因后，再对发电机进行全面的维修处理。这样能够在一定程度上避免生产节奏被打乱，影响发电厂的经济效益。

参考文献：

[1] 房久正，杨建刚.某台燃气轮发电机组振动原因分析及处理[J].电站系 统工程，2015，（6）.

[2] 李永德，李红伟，张炳成，等.融合粗糙集与神经网络的燃气轮发电机组 振动故障诊断方法[J].电力系统保护与控制，2014，（8）.

[3] 李永德.基于层次分析法的燃气轮机故障诊断方法研究[D].成都：西南 石油大学，2014.

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