引言
汽轮机是电力企业的重要设备，是保障城市经济稳定发展及居民用
电的重要机械，为此，需对该设备进行定期保养和维护。汽轮机在正常
运行过程中，振动是常见故障问题，一旦超过限制标准，便会对设备安
全运行造成极大危害，故技术人员应对该问题引起足够的重视。
1、汽轮机的概述
世界上第一台汽轮机是瑞典工程师瓦尔于1882 年设计制造，相对
于西方国家，我国汽轮机的发展起步较晚，于1955 年在上海生产出我
国第一台汽轮机。随着社会的发展，汽轮机的应用逐渐增多，尤其是电
力企业在我国得到大力发展之后，大量的汽轮机被应用于现代核电站之
中，汽轮机在我国应用的增加，人们对汽轮机的质量问题提出越来越高
的要求。
2、汽轮机振动的特点分析
设备第一次启动升速到超过其临界转速时，可通过轴承振动的大小
来判断设备是否存在故障问题，若情况良好，一般可判断汽轮机转子与
发电机组转子处于平衡状态，且轴瓦未受到任何损伤。若在停机后对设
备叶轮进行配重，应注意其在空载时要保证空转速度为3000 转/min，
并保证轴承基频振动在安全范围内，才可进行操作。待机组配置二次发
动后，可根据规定标准将轴承垂直振动调整为15μm，在负荷为200MW
时，其振动基本保持不变。待振动调整到91.5μm 时，需及时打闸停机，
此时的大轴扰度，比开机时大100mm。三次启动时，待后轴封温度高
达300 度时，需打闸停机。机组在整个过程中会出现振动突增的现象，
导致监测系统报警，这便说明设备故障正在逐渐恶化。
3、汽轮机振动故障发生原因
3.1 转子质量不平衡
在汽轮机运行中，其转子具有较高的旋转速度，如果旋转中心没有
和转子质心重合，那么转子的不平衡就会让离心力产生，就会让轴承激
烈振动，进而导致汽轮机振动。产生这种现象的主要原因为热不平衡、
转子弯曲、转子结垢或是部件脱落松动。以热弯曲为例，其主要特征是
随着使用时间的延长，基频振动会产生变化，工频振幅值会加大，相位
会产生变化，而在变化趋势减缓之后，其状态会趋于稳定，热弯曲产生
的主要原因是生产制造时使用材料的热应力，同时，汽缸进水、动静部
位摩擦等也会让其产生热弯曲。
3.2 转子裂纹
在汽轮机中，转子裂纹不仅仅会让汽轮机产生振动，还有可能发生
恶性事故，造成转子裂纹的原因主要为热应力影响、应力集中和转子腐
蚀。其裂纹表现形式为螺旋裂纹、纵向裂纹、横向对称裂纹和周向裂纹，
其中周向裂纹的产生较为常见。
3.3 转子中心孔进油
如果转子大轴端部堵头没有被拧紧，那么在汽轮机运转之后，润滑
液可能会因为中心孔压差而渗入孔中，同样，如果在工作完成后没有将
中心孔的油进行仔细清理，也可能会让转子中心孔进油，进而产生振动。
在中心孔内，液体具有豁性剪切力，会让作用在液体上的离心力产生超
前角，离心力会分解出切向力，方向和涡动方向相同，在转子的临界转
速低于转速时，涡动力可能会让次同步失稳现象产生，进而使得振动产
生并加大。
3.4 动静部位碰摩
动静部位碰摩会让汽轮机发生振动，其产生原因主要为动静间隙过
小，转子振动振幅比动静间隙大或是转子因轴系对中不到位而偏斜。如
果是局部碰撞摩擦，那么其特征主要包含四种：一是不规则的相位变化，
碰撞摩擦可能会引起热弯曲，进而改变热弯曲不平衡质量点位置；二是
基频振动，轻微碰撞的振动幅度不会发生过大的变化，如果碰撞摩擦较
为严重，轴变弯被推到轴承大偏心区，那么振幅会减少；三是碰撞摩擦
如果较为严重，那么谐波分量会相对明显，频谱图谐波分量会随着碰撞
摩擦的加重而增多。四是如果多个部位均有碰撞摩擦产生，如果摩擦力
相对较大，那么轴心轨迹为逆转向涡动。
4、汽轮机振动的诊断和处理
4.1 如何解决质量不平衡问题
对于转子质量不平衡现象，应该从以下几方面解决问题：（1）企业
应加强人员的专业素养，在设计、制造、以及检修、安装时，能准确的
进行工作，减小质量问题的发生。（2）严格监管材料，杜绝材料不均匀
状态。（3）在汽轮机组正常运行时，运行人员应加强对转子的平衡进行
有效控制，加强监视，减低转子不平衡问题，降低汽轮机在运行时因大
幅振动动发生故障的几率。
4.2 如何解决转子热弯曲现象
（1）汽轮机转子弯曲故障对策：汽轮机转子一般工作环境在高温
高压的蒸汽之中，若是转子温度的增加较为均匀，则只会引起转子长度
的增加却不会造成转子热弯曲，因此，在汽轮机进行工作时，对汽轮机
转子进行热平衡，避免转子产生热弯曲现象。（2）发电机转子弯曲故障
对策：当发电机的转子振动与冷却介质的温度相关联时，运行人员需要
进行转子通风试验来确定汽轮机内部的堵塞部位，及时进行疏通来保证
转子的质量；当检修人员怀疑转子热弯曲是由于绕组的局部短路或匝间
短路，可以对相关联的电气设备进行实验，来确定短路部位，并及时修
理。
4.3 液压设备渗漏问题的有效解决
在企业并未拥有良好的控制液压设备渗漏情况的技术之时，当液压
设备出现渗漏后，运行人员往往没有及时有效的解决方式，只能停止发
电机组的运行，以求及时修补液压设备的漏洞，然而，液压设备因本身
对材质具有较高要求，目前的焊接技术对于漏洞的焊接无法满足液压设
备对密封性能的更高要求，传统的焊接工艺更是无法修复渗漏区，只能
进行设备更换，浪费大量时间。如今，科技的发展已经解决此类难题，
使用高分子复合材料可直接进行现场修复，运行人员可以在液压设备出
现问题时，简单快速的满足现场故障施工的要求，延长设备寿命，降低
更换设备的浪费。
4.4 如何避免动静碰磨对汽轮机振动的影响
当设备出现动静碰磨时，可以现场控制轴震动，以保证机组运行的
安全。在汽轮机出现碰磨时，相关人员不能强形提升机组转动速度，以
免造成大轴弯曲。当出现碰磨时轴转速在临界值以下，可以立即停止机
器运行，对机组进行检修；若是在临界转速以上，则应在振动可以控制
的转速期间继续运转一段时间，磨合一定间隙后提升速度，若是振动无
法控制则需立即停机，以免危害汽轮机机组的安全。
4.5 如何避免气流激振带来的影响
当发电机组因各种原因产生汽流，激振并影响汽轮机组的运行，使
其产生振动时，运行人员可直接根据发电机组的不同负荷进行分析，直
接调整高压调速汽门即可，可直接消除汽流激振现象，避免汽轮机出现
异常振动，除此外，运行人员直接降低发电机组运行时的升降负荷变化
速率，将负荷控制在一定范围，亦可减轻汽流激振现象，以此来保证汽
轮机组的正常运行，提升发电机的工作效率。
结束语
综上所述，由于振动故障的存在，导致汽轮机机组在运行过程中存
在极大的安全隐患，对电力企业造成严重影响，为此，需在今后运行中
加强维护和监测管理，并做好各项检查工作，降低振动故障的发生概率。
另外，还需对设备制造、设计、安全、检修等方面加以重视，发现问题
及时解决，为设备的稳定安全运行提供保障。
