1.引言

2021年5月27日，QB厂国产1000MW汽轮机通流改造并网。在加载过程中，机组多次发生汽机#1.2瓦X.Y方向振动突然升高。6月17日，机组负荷增加到850MW，汽机#2瓦X.Y方向振动突然升高，达到汽机振动保护值，汽机跳闸。通过对机组运行情况和振动相关参数的近距离分析，确定机组高压转子轴振动和振动跳机是由于轴系实际阻尼不能有效降低蒸汽振动力引起的。对振动机组的实际情况进行了多次测试，制定了一系列技术措施，同时对汽机进行了一定的维护，有效控制了汽机的振动。

2.汽机概况。

QB厂1000MWQ汽轮机通流改造后，配套汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产的超级临界冷凝汽轮机。汽轮机型号为N1000-25/600/600，中间再热一次。单轴.四缸.四排汽.64级(高压16级.中压2×12级.低压4×6级)。

机组通流改造主机本体部分，高压缸通流部分整体更换，内缸更换为整体铸造缸；1.2轴承更换；高压主阀。调整门。更换导管；更换导管前的主蒸汽管道、疏水管道和阀门。更换相关支撑吊架；中压缸保留外缸，更换隔板和转子，更换3.4轴承；低压缸保留外缸和低压转子，内缸更换为整体铸造内缸、排气导流环。更换前三级叶片和隔板，提供一套新的末端叶片，修复两套末端叶片；更换整个机组通流部分的所有气封。

主机车门改为两高主.两高调.两补汽布局，中联门未变。

3.振动机理分析。

蒸汽振动是由蒸汽振动力引起的汽轮机高（中）压力转子的自激振动现象。随着新蒸汽参数的增加，特别是超临界机组的应用，蒸汽密度增加。流量增加，蒸汽在高压转子上的切向力对动态和静态间隙。密封结构和转子和气缸对中度的灵敏度增加了作用于高压转子的振动力。这将降低轴振动的稳定性，严重导致高压转子失稳，产生大量的突然低频振动。

蒸汽振动的故障来源是由于转子偏离汽缸中心，蒸汽产生振动力，具体有三个方面：

3.1叶顶间隙激振。

汽轮机转子密封除了端部。除了隔板轴密封外，还有叶片顶部和气缸之间的密封，特别是与尾带叶片对应的气缸上有密封齿的压力级。顶部蒸汽径向流动不均匀，会产生压力周向变化，导致切向涡动力。涡动力大于轴密封腔压力周的变化导致涡动力，动力差是叶轮中心的偏移方向，使转子产生自激振动。在振动周期中，如果系统阻尼消耗的能量损失小于横向力，则会刺激振动。间隙振动很容易发生在汽轮机大功率段和叶轮直径小、叶片短的转子上，即高参数汽轮机的高压转子上。

3.2密封流体力。

由于转子的动态偏心，轴密封室内蒸汽压力分布不均匀，导致垂直于转子偏移方向的联合力，使转子运动趋于不稳定。

3.3作用于转子的静态蒸汽力。

由于高压缸进气方式的影响，高压蒸汽产生转子的蒸汽力。一方面，它影响轴颈在轴承中的位置，改变轴承的动力特性，导致转子运动失去稳定性。另一方面，转子在气缸中的径向位置发生变化，导致通流部分间隙的变化。当转子与气缸中心偏差较大时，蒸汽在转子上的工作在径向分布上不平衡，导致转子涡旋。

4.蒸汽激振特性及识别。

4.1蒸汽激振的特点：

4.1.1振动频率接近转子一阶临界转速对应的频率。

蒸汽振动是自激振动，主要形式为周期性振动，振动频率一定，振动频谱为离散谱。目前，大型机组高压转子的一阶临界速度一般为1450~1700rpm，因此振动频率约为25hz，即接近高压转子的一阶临界速度。

如果低频振动频谱是连续频谱，则主频率不稳定，因此不属于蒸汽振动，而是强制振动。

蒸汽振动需要区别于轴瓦的半速涡。

4.1.2振动与机组负荷有关。

蒸汽振动与新蒸汽流量（压力）直接相关，随着机组负荷的增加，对负荷特别敏感，通常发生在较高的负荷下。

这一特性需要区分轴瓦的半速涡，特别是当振动频率约为25Hz时，应防止误判。例如，当汽机联轴器磨损时，活动部件随负荷的增加而有规律的径向位移，导致高压转子的不平衡振动，导致轴瓦的不稳定，导致轴瓦的半速涡。振动频谱也是低频和离散频谱。

4.1.3振动具有门槛值。

当振动高于某一值时，振动会立即增加并扩大，当振动小于此值时，振动会消失或保持在较低值。有时，振动与调节阀门的开启顺序和开度有关。通过调整或关闭相关阀门，可以避免蒸汽振动的发生或降低其振动幅度。但也不能排除1.2瓦负荷减小的可能性。

4.2蒸汽振动的识别相对简单，通常发生在高参数、大容量机组的高压转子上，在高负荷条件下，振动频率主要是半频分量或高压转子的一阶临界转速频率。

5.QB厂国产1000MW汽轮机振动分析。

振动分析：

2021年8月19日，QB厂国产1000MW汽轮机负荷775MW，滑油温度45℃，润滑油压力0.21Mpa。

20:00机组负荷745mw，汽机#1瓦X/Y方向振动68μm/53μm，#2瓦X/Y方向振动35μm/44μm，机组加载目标值800mw。

20:08机组负荷775mw，汽机X/Y振动上升至102μm/74μm，#2瓦X/Y振动上升至52μm/66μm，#1.#2轴承振动呈上升趋势，呈周期性波动。

20:50机组负荷745MW汽车机#1瓦X/Y方向振动由71μm/54μm波动，最高波动为110μm/80μm#2瓦X/Y方向振动由35μm/44μm波动，最高波动为68μm/53μm，20:53#1瓦#2瓦振动恢复稳定。

总体结论：

快关高调阀，当振动脉动频繁或振幅125um），快关高调可削弱振动峰值。然而，在高调开度小于34%，机组负荷大于720mw后，抑制振动峰值的效果有限。在42℃以上润滑油温度下，快关阀能有效抑制振动突升，效果明显。在40℃以下润滑油温度下，快关阀虽然能抑制振动突升，但存在时间长。效果不明显。

提高润滑油温度，抑制振动突升效果明显，负荷大于700MW后，油温升高基本无法抑制振动突升。

经过探索和试验，QB厂找到了一些方法来消除改造后1000MW机组的振动，但振动问题尚未从根本上得到解决。如果故障完全消除，可考虑调整转子与气缸的同心度。增加动叶与静叶之间的轴向间隙。增加轴瓦阻尼和油膜刚度，调整转子平衡。

7.结束语

QB厂1000MW机组改造后，通过分析机组运行参数，判断机组振动故障类型为蒸汽振动，通过运行试验和停机维护，解决部分蒸汽振动因素，找到部分控制蒸汽振动的方法，部分效果明显，部分效果不理想，机组整体基本保持原振动水平。一般来说，消除蒸汽振动故障是新改造的大容量蒸汽机的一个新课题。在某些情况下，现场消除蒸汽振动尤为困难，但通过努力，获得一定的经验，为今后同一类型机组的故障处理提供了有益的参考。