引起汽輪發(fā)電機(jī)組振動的原因比較復(fù)雜，主要因素較多。例如，一些振動不僅與質(zhì)量不平衡、不對中等旋轉(zhuǎn)機(jī)械本身的因素有關(guān)，而且與運(yùn)行中電氣、熱膨脹、流體等因素有關(guān)，有些還與結(jié)構(gòu)剛度和安裝質(zhì)量有關(guān)。所以需要進(jìn)行一些有關(guān)的振動試驗(yàn)來確定引起振動的原因。



1對于轉(zhuǎn)速的升降速振動試驗(yàn)

該實(shí)驗(yàn)是旨在是確定機(jī)組實(shí)際的軸系臨界轉(zhuǎn)速和相位的振動值。因?yàn)橹圃鞆S商提供的都是計(jì)算臨界轉(zhuǎn)速，在計(jì)算中有關(guān)參數(shù)的模擬可能與實(shí)際機(jī)組本身和其安裝條件有些偏差，故計(jì)算結(jié)果和實(shí)際值會有一定的誤差。機(jī)組的臨界轉(zhuǎn)速應(yīng)以實(shí)測結(jié)果為準(zhǔn)。根據(jù)過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振動值大小，也可以判斷轉(zhuǎn)子各階振型的平衡狀況。

該實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)目的是可以確定轉(zhuǎn)子是否發(fā)生熱彎曲。如果冷態(tài)下機(jī)組啟動過程中過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振動值不大，但在帶負(fù)荷運(yùn)行一段時(shí)間后快速降負(fù)荷并解列打閘停機(jī)過程中臨界轉(zhuǎn)速下振動增大許多時(shí)，則可以作為判斷轉(zhuǎn)子產(chǎn)生了熱彎曲的因素之一。

2發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流試驗(yàn)



發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流試驗(yàn)的目的是判斷機(jī)組振動原因，是來自電磁方面還是機(jī)械方面，電磁方面的原因可分為兩種：

一是，由于純電磁激振力引起的振動（如發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈匝間短路以及轉(zhuǎn)子與定子間的空氣不均勻引起的激振力）；

二是，由于電方面的原因引起的，發(fā)電機(jī)受熱不均的熱彎曲而引起的振動。

后者由于轉(zhuǎn)子熱慣性，其振動值的增大在時(shí)間上較勵(lì)磁變化滯后，通常只有在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流有較大幅度變化時(shí)，振動才有明顯改變。勵(lì)磁電流試驗(yàn)是在機(jī)組帶上一定負(fù)荷時(shí)，保持該負(fù)荷不變而增大發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流（降低功率因素）的條件下進(jìn)行的，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的變化范圍是，以不超過其額定值為限。通常隨著勵(lì)磁電流增加，振動值也隨之增大。如試驗(yàn)曲線呈光滑上升形狀，則說明振動直接與勵(lì)磁電流有關(guān)，是純電氣原因造成的。如振幅增加呈階梯形，即振動不立即隨勵(lì)磁電流的增加而增大，而是到一定時(shí)間階躍增加，則振動是因轉(zhuǎn)子熱彎曲變形增大引起的，通常的原因是轉(zhuǎn)子冷卻通風(fēng)道開孔不正確或灰塵、雜物的不均勻堵塞、線圈膨脹受阻等。

并網(wǎng)前后振動變化。如果并網(wǎng)前后振動變化較大，說明轉(zhuǎn)子上存在不平衡電磁力的作用。例如，電動機(jī)出現(xiàn)故障后，可以采用“斷電速查”法，根據(jù)斷電瞬間振動的變化情況判斷電氣缺陷情況。

勵(lì)磁電流變化后，振動隨即變化，兩者之間沒有滯后。這種現(xiàn)象說明振動主要是由于電氣缺陷引起的。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈出現(xiàn)匝間短路后，振動變化將以基頻為主。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與靜子間的空氣間隙不均勻，將會誘發(fā)較大的二倍頻振動，轉(zhuǎn)子振動增大的同時(shí)，靜子振動一般也會增大。

勵(lì)磁電流變化后，振動逐漸變化，一段時(shí)間后才能穩(wěn)定下來，振動變化滯后于勵(lì)磁電流變化。這種現(xiàn)象說明振動主要是由于熱變形引起的?？赡艿脑蛴校涸验g短路誘發(fā)的轉(zhuǎn)子部件非對稱熱變形，通風(fēng)孔堵塞、冷卻水量不均勻等誘發(fā)的轉(zhuǎn)子冷卻不均勻以及部件松動或膨脹受阻等。

3發(fā)電機(jī)冷卻介質(zhì)溫度試驗(yàn)
當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸存在不對稱冷卻時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子會發(fā)生熱彎曲，引起振動增大。因此，通過改變冷卻介質(zhì)的溫度，可以判斷有無不對稱冷卻。對于水冷發(fā)電機(jī)可采用改變冷卻水溫試驗(yàn)，而對于氫冷發(fā)電機(jī)可采用改變冷卻氫溫試驗(yàn)，觀察其變化對振動發(fā)展的影響。雙流式氫冷系統(tǒng)，可以單獨(dú)改變發(fā)電機(jī)某一端氫冷器的出口氫溫，有助于判斷不對稱冷卻發(fā)生在轉(zhuǎn)子的哪一端。通常在存在不對稱冷卻故障時(shí)，冷卻介質(zhì)溫度越高，振動越小。

4負(fù)荷試驗(yàn)



負(fù)荷改變后，流量、溫度、壓力、聯(lián)軸器傳遞扭矩、汽流激振力、汽缸膨脹、軸承標(biāo)高等都會發(fā)生變化，從而有可能影響機(jī)組振動。負(fù)荷試驗(yàn)可以在空負(fù)荷、中間負(fù)荷和滿負(fù)荷三種狀態(tài)下進(jìn)行。負(fù)荷改變后，應(yīng)立即測量振動。然后，保持負(fù)荷不變，穩(wěn)定一段時(shí)間或等振動不變后再次測取振動值。負(fù)荷變化后，一般需要穩(wěn)定30分鐘以上。

負(fù)荷試驗(yàn)的目的是判斷機(jī)組負(fù)荷變化過程中，汽輪機(jī)的機(jī)械狀態(tài)和熱狀態(tài)的變化對振動的影響。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷變化時(shí)，一方面汽輪機(jī)經(jīng)聯(lián)軸節(jié)傳遞到發(fā)電機(jī)的扭矩立即會發(fā)生變化，如果聯(lián)軸節(jié)有缺陷，則機(jī)組的振動狀態(tài)也會立即發(fā)生變化。另一方面，因流過汽輪機(jī)的蒸汽流量變化，會引起汽缸內(nèi)蒸汽壓力和溫度分布的變化，也即汽輪機(jī)汽缸、轉(zhuǎn)子和軸承座的熱膨脹要相應(yīng)改變。如果此時(shí)汽缸出現(xiàn)不均勻變形而使轉(zhuǎn)子中心不正，導(dǎo)致軸承不能正常工作或汽缸滑銷系統(tǒng)卡澀等缺陷，機(jī)組振動就要發(fā)生變化。由于熱慣性，后者引起的振動變化在時(shí)間上要比負(fù)荷的改變滯后得多。若試驗(yàn)結(jié)果表明，振動隨負(fù)荷的增大立即增大，則說明振動與傳遞的扭矩有關(guān)，一般是聯(lián)軸節(jié)有缺陷或齒牙之間負(fù)荷不均等原因造成的。負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)負(fù)荷的增加應(yīng)在運(yùn)行規(guī)程允許的范圍內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)保持真空等參數(shù)不變。

(1) 負(fù)荷改變后振動迅速改變，振動變化與負(fù)荷變化之間沒有滯后。

有的機(jī)組并網(wǎng)或解列時(shí)，振動也會發(fā)生較大變化。這種現(xiàn)象說明振動與轉(zhuǎn)子熱變形無關(guān)。主要是由于變負(fù)荷過程中，作用在轉(zhuǎn)子上的力或力矩發(fā)生了變化，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子上的激振力發(fā)生了變化。激振力改變后，振動隨即改變。

齒式聯(lián)軸器磨損后間隙變大，機(jī)組升負(fù)荷過程中可能會因傳遞扭矩的變化導(dǎo)致齒套偏向一側(cè)而產(chǎn)生不平衡振動。負(fù)荷變化、傳遞扭矩變化、齒套偏移、不平衡力變化、振動變化五者之間幾乎是同步的。

加負(fù)荷過程中，由于蒸汽流量的增大，汽流激振力越來越大。對于穩(wěn)定性較差的機(jī)組，當(dāng)汽流力增大到一定程度后，會造成機(jī)組失穩(wěn)。此時(shí)，振動也會隨負(fù)荷的增加而突然增加。

有些機(jī)組帶負(fù)荷過程中，由于傳遞扭矩和部分進(jìn)汽度的變化，轉(zhuǎn)軸在軸瓦內(nèi)的位置會發(fā)生一定變化。如果軸承內(nèi)最小油膜間隙過小，將會導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸與烏金之間的輕微摩擦和不穩(wěn)定振動。這種振動將隨負(fù)荷的增加而快速增加。

(2) 負(fù)荷改變初期振動變化較小，一段時(shí)間后振動逐漸變化，振動變化滯后于負(fù)荷變化。

這種現(xiàn)象說明振動與膨脹不暢或熱變形等因素有關(guān)。負(fù)荷改變后，汽缸及轉(zhuǎn)子內(nèi)部溫度場發(fā)生了變化，機(jī)組有可能因此而產(chǎn)生膨脹不暢或熱變形故障。前者改變了支承剛度，后者改變了轉(zhuǎn)子上的激振力，都會導(dǎo)致振動的變化。由于溫度變化以及由此引起的熱變形和膨脹等都需要時(shí)間，因此出現(xiàn)這類故障后，振動變化大多滯后于負(fù)荷變化。

檢查機(jī)組膨脹是否正常，可根據(jù)汽缸兩側(cè)膨脹指示器或自行架設(shè)百分表來分析。如果兩側(cè)指示相同，但數(shù)值偏小，說明汽缸膨脹不暢；如果兩側(cè)指示值差異較大，說明汽缸存在跑偏。汽缸膨脹不暢或跑偏主要是由于汽缸及所屬管道較重、汽缸受管道約束力較大、軸承座與臺板之間缺少潤滑或潤滑油脂干枯、汽缸剛性不足等因素所引起的。這時(shí)應(yīng)力求減少汽缸膨脹阻力和管道約束力，增強(qiáng)汽缸剛度，延長暖機(jī)時(shí)間。

5變化真空試驗(yàn)

大型汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子軸承通常與排汽缸連成一個(gè)整體。凝汽器內(nèi)建立真空時(shí)，在大氣壓力作用下，排汽缸和位于其上的軸承座會下沉。真空變化的過程中，排汽缸溫度也會發(fā)生變化，這些因素都會影響振動。真空試驗(yàn)的目的在于判別機(jī)組振動與真空及排汽溫度之間的關(guān)系，也可用于判斷汽缸底部與臺板之間的接觸狀態(tài)。

真空試驗(yàn)通常是在較低負(fù)荷下進(jìn)行，這時(shí)真空變化范圍可以大些。真空變化可以通過改變凝汽器循環(huán)水量來完成。真空改變后，應(yīng)立即測取振動值，穩(wěn)定半小時(shí)后再測一次振動。

(1) 振動隨真空的變化而迅速變化

這種情況多出現(xiàn)在排汽口與凝汽器采用彈性連接的機(jī)組上。主要原因有，排汽缸剛度較差、軸承座標(biāo)高變化影響對中偏差；真空變化過程中，低壓缸動靜部分間隙變化較大并導(dǎo)致了摩擦；排汽缸底部與臺板之間接觸不好。真空變化過程中因排汽缸位置變化，導(dǎo)致排汽缸底部與臺板之間出現(xiàn)松動和支承系統(tǒng)剛度降低。

(2) 振動變化滯后于真空變化

振動變化滯后于真空變化，表明振動與熱狀態(tài)有關(guān)，這是因?yàn)檎婵兆兓倪^程中，排汽缸溫度也發(fā)生了變化。這種情況多發(fā)生在排汽口與凝汽器采用剛性連接、且排汽部分剛度又較好的機(jī)組上。

6軸承潤滑油試驗(yàn)

軸承工作狀況對于旋轉(zhuǎn)機(jī)械安全運(yùn)行非常關(guān)鍵。軸承間隙過大、供油不足、油溫不當(dāng)、載荷過重或過輕等都會使軸承發(fā)生故障。改變軸承潤滑油溫和壓力，也就改變了軸承工作狀態(tài)。通過該試驗(yàn)，可以分析軸承工作狀況及其對振動的影響。

潤滑油壓試驗(yàn)時(shí)，可以先將油壓升高20～40kPa，觀察振動是否因軸承供油量的增大而發(fā)生變化。如果振動是由于軸承供油不足而引起的，那么供油壓力提高后，振動幅值將明顯變小。

油溫試驗(yàn)可以在高和低兩種狀態(tài)下進(jìn)行。油溫改變后，需要立即測量振動。穩(wěn)定30min后再次測量振動。油溫降低過程中，處于穩(wěn)定性邊緣的軸承有可能發(fā)生油膜振蕩，振動突增。試驗(yàn)中一旦出現(xiàn)這種癥狀，必須立即停止試驗(yàn)。