汽轮机转子中心孔进油可以引起剧烈的振动，这种缺陷通过一般的检查难以发现。有的机组在出现这种故障之后几个月、甚至数年时间都找不到原因。如果怀疑进油，则需要抽转子检查和处理，工作量相当大。一旦判断失误，将给生产带来很大的影响。

01 中心孔进油的原因

大多数转子的中心有一个贯穿其长度方向的内孔，称为中心孔。它的直径在100mm左右。转子的中心孔旨在控制锻件中心部位的锻造质量，并便于在制造和检修时进行探伤。

中心孔两端用堵头封死。中心孔和堵头都有比较高的光洁度，两者采用紧配合。堵头的直径比中心孔的直径稍大一些。

导致中心孔进油的原因主要有：

（1）堵头密封不严。堵头与中心孔内壁要有一定的紧力。如果紧力不够，运行中有可能发生松动。

（2）加工时堵头被打穿。堵头的中心有一螺孔，是在车床上加工堵头时定位的。螺孔的顶端距堵头内壁只有5mm，加工时很容易被打穿。

（3）中心孔探伤时，里面所涂油没有清理干净，残留在孔内。

运行过程转子被加热，中心孔内的气体压力增大。如果堵头密封不严，孔内的气体将逸出，停机后转子冷却，孔内形成负压，将外面的油吸入。运行过程中如果汽缸进水，转子突然冷却，也可能造成中心孔进油。

02 振动机理

（一）机理

中心孔进油引起振动的机理是：油在中心孔内形成的汽化一凝结的循环过程，引起转子横截面温度分布的不对称。

如图1所示的转子，一端是高温端，一端是低温端。如果中心孔内有油，高温端的油汽化时吸收热量（汽化热），起到冷却转子的作用。由于中心孔的几何中心与转动中心不可能完全重合，故油在孔壁周围的厚度是不同的，热交换的程度亦不同，转子圆周被冷却的程度也不同，引起温度分布的不对称。

图1 中心孔进油振动机理示意

汽化后的油向转子的低温端扩散，受冷却后凝结。凝结时释放出凝结热，起到加热转子的作用。转子圆周被加热的程度不同，同样引起温度分布的不对称。

凝结后的油又流向高温端，这样形成了汽化一凝结往复循环的过程。转子的温度越高，汽化一凝结的过程越快，转子的热弯曲越大。直到转子温度稳定之后，振动才能稳定下来。

（二）引起振动的条件

转子中心孔进油并不是一定会引起转子的热弯曲，只有油在孔内可以形成汽化一凝结的循环才可以。因此转子必须有一个高温端和一个低温端。

（1）高温端的温度之高应足以使油汽化。依据实际观察，如果汽缸温度低于200℃，即使中心孔内存油，也不会引起振动。

（2）低温端的温度之低应足以使油气凝结。汽轮机转子中，温度最低的部分是靠近盘车齿轮箱的轴段。运行过程中，由于盘车齿轮对润滑油的搅动，使该部分轴段能够得到充分冷却，其温度与常温接近。

只有单缸汽轮机转子和三缸三排汽 200MW 机组的中压转子（其结构和参数与50MW汽轮机相似）能够同时具备这两个条件，已有的案例都属于这两种转子。

汽轮机的高压转子和中压转子，其温度完全可以使油汽化，满足条件（1）。但如果转子的后端不在盘车齿轮箱内，无法使油气凝结，则不会出现这种振动。

大多数低压转子，虽然其后端（汽—电联轴器）在盘车齿轮箱内，满足条件（2）。但由于进汽参数低，即便进油也不能汽化，因而不会出现这种振动。有的发电机转子也有中心孔，但发电机的温度更低，更不会出现这种振动。

03 诊断方法

单缸汽轮机转子、三缸三排汽200MW机组的中压转子在运行中如果出现振动逐渐上升的趋势，应该将中心孔进油作为疑点排查。

详细的诊断项目如下：

1. 频率

中心孔进油使转子发生热弯曲，即出现不平衡（称为热不平衡），所以频率与不平衡的频率是一样的。即振动为基频，在工作转速的频率为50Hz。

2. 不平衡的性质

中心孔进油引起的热弯曲在转子两端，它可以同时产生一、二阶不平衡。前者影响临界转速的振动，后者影响工作转速的振动。

3.振动与温度的对应关系

振动与温度有对应关系。由于油汽化的温度是一定的，转子达到一定温度后，油开始汽化。尽管转子的温度不能直接测量，但通过测量汽缸的温度可以间接反映这一过程，即缸体到达某一温度附近时振动开始增大。

需要指出的是，机组负荷的增加，主要是通过增加蒸汽的流量和压力实现的，而温度并不与负荷成正比。因此振动的大小与负荷并不是正比例的关系。

4. 振动趋势

随着缸温逐渐升高，油的汽化一凝结过程加剧，热弯曲量增大，振动一直呈现上升的态势。从趋势图上看，振动的变化是一个平稳的、连续上升的曲线，不会出现大起大落。这个特点与动静摩擦不同，动静摩擦虽然也可以引起转子的热弯曲，但摩擦过程往往不是连续的，反映于振动的变化则是忽大忽小。

5. 停机过程的振动与晃度

停机过程中，由于汽缸的保温作用，即使在降低负荷或解列之后，汽缸的温度降低仍很缓慢，而中心孔的温度降低则更为缓慢。中心孔温度仍在油的闪点之上，汽化一凝结过程仍在继续，转子的热弯曲恢复得很慢，停机过程振动剧烈。停机后测量转子的晃度，可以发现比正常值大得多，而且要经过较长时间的连续盘车才能恢复正常。

6. 易发生进油的时间

中心孔的堵头即使存在密封不严的缺陷，也只有在油被吸入后才能暴露出来。因此有的机组尽管存在这种缺陷，首次启动时并不能暴露出来。只有在停机后再启动的过程振动才出现异常，这是因为停机期间中心孔温度降低，形成负压，将外部的油吸入。停机时间越长，中心孔温度越低，内外压差越大，吸力越大。所以有的机组在停机前振动是正常的，长时间停机后再启动则出现了振动异常。

7. 进油量的影响

中心孔进油对转子热弯曲的影响程度与油量的大小和转子的温度有关。进油越多，与中心孔内壁接触面越大，对转子热弯曲的影响越大；转子温度越高，油在中心孔内的汽化一凝结过程越快，对热弯曲的影响也就越大。

进油的多或少都可以引起振动。从实际观测看，进油数公斤可以引起振动，进油量不足100g也可以引起振动。但是在进油量大时，当转子温度比较低的时候（如未带负荷时）就会出现振动；在进油少时，当转子温度比较高的时候（如带负荷后）才会出现振动。

04 故障的检查和处理

如果怀疑是中心孔进油，就需要打开转子两端进行检查。从已经出现的案例看，转子两端都有可能进油，至于究竟出现在哪一端，仅依靠振动分析是无法确定的，还需要通过具体的检查确认。

对于单缸汽轮机而言，检查时可以打开前轴承箱并拆下主油泵轴，使汽轮机转子前端的堵头露出，然后用千斤顶将堵头取下；也可以从转子的后端打开检查，此时需要解开汽轮机一发电机的联轴器，并抽出发电机转子。如果运行中有油被吸入中心孔，在联轴器端面上可以看到吸入的痕迹。

为了减少工作量，通常首先打开转子一端的堵头。为了判断另一端的堵头是否进油，可以将已打开的一侧密封好，用氩气做压力试验。

中心孔进油的工作处理完毕后，也可以由压力试验判断是否合格。即事先在堵头钻一内外连通的孔，将氩气打入中心孔，在一定时间内如果压力保持稳定，说明处理合格。试验完成、处理合格后应将堵头上的孔用电焊封死。