火力发电厂汽轮机轴系振动是影响机组安全 稳定运行的主要因素，而轴系振动与设备制造、安 装、机组运行方式及参数控制等有关。已正常投产 运行的机组，正确的运行方式是保证机组振动状态 稳定的条件之一^{[ 1 ]}。轴系振动多与机组运行方式及 运行参数有关，特别是在机组启停、增减负荷等工 况变化较剧烈过程中，运行参数控制不当极易造成 机组轴系振动异常。

当发现轴系振动与机组运行参数有关联时，常 规的分析方法是通过观察DCS历史曲线，定性分析轴系振动与机组运行参数的关系。这种方法存在2 个缺陷：一是人为观察主观性较大；二是即使观察 出轴系振动与某运行参数有关联，也无法量化其关 联度，即无法进行定量分析。 2 SPSS数据分析软件的功能

作 为 全 球 最 具 特 色 的 统 计 软 件 之 一，IBM SPSS Statistics（Statistical Product and Service Solutions，简称SPSS）软件具备统计学分析运算、数据挖 掘、预测分析和决策支持等功能，已被广泛应用于 自然科学、技术科学、社会科学的各个领域^{[ 2 ]}。针对 常规分析方法存在的不足，本文尝试用SPSS数据分 析软件，开展以下工作：

（1）通过对轴系振动与机组运行参数的相关 性进行定量分析，给出各运行参数的相关系数；

（2）根据相关系数，客观（自动）判断机组轴系 振动是否由运行参数调整不当引起；

（3）在诸多的运行参数中找出对轴系振动影 响最大的运行参数，并及时对该参数进行调整，使 轴系振动恢复至正常水平。 3 应用实例

某电厂3号汽轮机为国产200MW3缸2排汽机 组，高、中压缸为分缸结构。某次启动带负荷后，机 组2号轴承多次出现振动波动情况，有几次甚至达 到200μm。运行中发生振动故障时，现场主要采取 降负荷等措施，以暂时缓解振动情况。 3.1 振动现象

通过DCS历史站，将机组2号轴承振动出现突 变前、后24h的相关运行参数（如轴向位移、高中压 缸胀差、主再热汽温等数据）调出，生成一个Excel原 始数据文件。该文件记录了机组48h内主要运行 参数，共计1084组数据，部分数据见表 1。

表1(Table 1)

表1 机组主要运行参数记录

表1 机组主要运行参数记录

利用SPSS数据分析软件，分别对2x、2y振动与 各运行参数之间的相关性进行分析。 3.2.1 2x振动与各运行参数之间的相关性分析

以2x振动分析为例，具体方法如下。

第1步：启动IBM SPSS Statistics 20软件。

第2步：用IBM SPSS Statistics 20打开保存上 述记录的Excel文件。

第3步：点击软件工具栏上的分析按钮，出现下 拉菜单后，选择其中的“相关”分析选项；在出现的 下一级菜单中选择“双变量”选项时，会出现1个对 话框（如图 1所示）。

图1(Figure 1)

图1 双变量相关”选项对话框

第4步：将预进行相关性分析的2号轴承x向振动“轴振2x”、机组“负荷”2组变量选入右侧方框中 （如图 2所示）。

图2(Figure 2)

图2 双变量相关性分析选项对话框

第5步：点击“确定”进行分析。

第6步：SPSS数据分析软件分析结果输出。2x 振动与机组负荷相关性分析结果输出样式见图 3。

图3(Figure 3)

图3 2x振动与机组负荷相关性分析结果输出样式

以相同的方法对2x振动与机组其他运行参数 的相关性进行分析。分析结果汇总表格式见图 4。

图4(Figure 4)

图4 2x振动与机组各运行参数的相关性分析结果

从以上分析结果可以看 出，2x振动与高缸胀差高度正 相关，相关系数达0.667；与负 荷也有较高的正相关性，相关 系数为0.389。另外，与高排温 度也存在一定的相关性，而与 轴向位移、中缸胀差、主汽温 度、再热汽温的相关性则不明 显。 3.2.2 2y振动与各运行参数之间的相关性分析

同理，对2y振动与各运行 参数相关性进行分析，分析结 果汇总如图 5所示。

图5(Figure 5)

图5 2y振动与机组各运行参数相关性分析结果

从以上分析结果可以看 出，2y振动与负荷、高缸胀差高度正相关，相关系数 分别达0.680、0.724，而与其他运行参数的相关性则 不高。 3.3 故障原因的确定

SPSS数据分析软件的分析结果表明，2号轴承 x、y向振动均与高缸胀差高度正相关，其次与负荷 也有较高的正相关性，因此可初步判定该机组2号 轴承轴振大故障是因机组动、静部分发生碰磨引起 的。

动静碰磨是机组启动和运行中的常见故障之 一。该机组高、中压缸通过2号轴承箱连为一体， 高、中压缸的轴向定位销在中压缸后部，即高、中压 缸受热时整体向机头方向膨胀。由于高压缸离机 组膨胀死点较远，所以高压缸两侧膨胀稍有不对称 就容易造成动静部分碰磨^{[ 3 ]}。在该机组第1次大修 时，发现高压缸前汽封体有局部磨损痕迹，说明2号 轴承振动确实是由碰磨引起的；进一步对高、中压 缸的滑销系统进行检查时，发现高压缸缸体存在两 侧膨胀不对称的现象。

根据SPSS数据分析软件的分析结果，结合现场 检查情况，最终确定2号轴承轴振波动故障原因：机 组在增、减负荷过程中，因高压缸膨胀不畅（反映在 运行参数上即高缸胀差大幅度变化）导致机组动静 部分发生了碰磨^{[ 4, 5, 6 ]}。 4 结语

针对某台机组具体振动问题，用SPSS数据分析 软件进行了统计分析，分析结果与机组实际振动情况相吻合，说明SPSS 软件在处理汽轮机轴系振动问题方面有较高的应 用价值。SPSS软件可以对海量数据进行统计分析， 而火力发电厂DCS历史站又保存有机组大量的运 行历史数据，如果把两者进行有效整合，用SPSS数 据统计分析软件对机组运行参数历史数据进行分 析，还可以进一步实现以下功能：

（1）针对机组的某次启动或正常运行过程，可 以分析得出本次启动对机组轴系振动影响较大的 运行参数，并可以量化评估影响程度。

（2）汇总同一机组多次启动过程或正常运行 过程中的数据统计结果，可以得出该型机组的轴系 振动最容易受其影响的参数，并可以量化评估其影 响程度。

（3）汇总不同机组多次启动或正常运行过程 的数据统计结果，形成1个数据库，给机组振动故障 诊断与处理提供数据支持。

（4）更进一步，可以将IBM SPSS Statistics软 件直接整合到机组DCS系统中，实现机组运行参数 在线统计分析与优化。